Procédé de commande automatique d'une machine-outil de haute précision et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Il existe de nombreux dispositifs de commande automatique pour le positionnement d'un ou plusieurs organes mobiles de machines-outils. Les, commandes à ruban perforé sont parmi les plus répandues. Celles- ci comprennent un ruban dont les perforations tra duisent les ordres à donner aux différents organes mobiles : position et, le cas échéant, vitesse.
Les per forations indiquent en particulier les coordonnées des positions d'arrêt successives que doivent occuper les organes mobiles. Dans le cas particulier, où la com mande à ruban perforé est utilisée pour le positionne ment des organes mobiles d'une machine-outil, les perforations du ruban indiquent lies coordonnées des positions d'arrêt des organes mobiles de .cette ma chine-outil par exemple de la table (coordonnée lon gitudinale), du coulisseau porte@poupée (coordonnée transversale)
et de la broche porte-outil (coordonnée verticale), dans le cas d'une aléseuse-fraiseuse. Si les dispositifs de commande à ruban perforé utilisés sur des machines-outils sont satisfaisants pour le posi tionnement de la table et du coulisseau, ils sont mal adaptés pour le positionnement de la broche porte- outil qui pose des problèmes très particuliers.
La distance entre la broche et l'arête tranchante de l'outil n'est pas constante. Elle varie d'un outil à l'autre et selon l'usure de l'outil. Elle varie encore de façon appréciable, par rapport à la haute précision de certaines machines, avec l'enfoncement du cône mâle de l'outil dans le cône femelle de la broche. L'introduction de corrections diverses pour tenir compte de ces facteurs complique à tel point la mani pulation<B>de</B> la machine que les avantages d'une com mande automatique de la broche disparaissent com plètement.
La présente invention apporte une solution à ces difficultés. Elle a pour objet un procédé de com- mande automatique d'une machine-outil de haute pré cision comportant une table et un coulisseau dépla- çables linéairement, une broche porte-outil rotative, déplaçable axialement, ainsi que des dispositifs de commande des déplacements respectifs de ces orga nes caractérisé par le fait qu'on commande numéri quement l'arrêt de la table. et du coulisseau dans:
des positions déterminées, ainsi que les vitesses de rota tion, les vitesses d'avance et de recul et les positions de repos, et de changement d'outil de la broche, tan dis qu'on commande, par des groupes d'informations enregistrés analogiquement, les amplitudes et les posi tions des courses de travail de cette broche, par sélec tion numérique du groupe d'informations analogiques correspondant à l'opération à effectuer.
La présente invention a également pour .objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, com portant un organe d'introduction des informations de commande relatives à la table, au coulisseau et à la broche porte-outil, un lecteur, un décodeur et un dis- tributeur des informations contenues dans l'organe d'introduction,
caractérisé par le fait que le -dispo sitif de commande de la table ainsi que celui dru cou- lisseau comprennent un dispositif de positionnement grossier et un dispositif de .positionnement fin four nissant chacun un signal d'erreur commandant sue- cessivement par l'intermédiaire d'un dispositif de com mutation un dispositif moteur de la table respective ment du
coulisseau, et par 1e fait que la commande de la broche porte-outil rotative, déplaçable axiale- ment, comprend, d'une part, des, moyens commandés numériquement par des signaux délivrés par le distri- buteur et définissant les vitesses de rotation et de déplacement axial,
ainsi que les positions de repos et de changement d'outil et d'autre part, une mémoire stockant des groupes d'informations enregistrés ana- logiquement définissant les amplitudes, et les positions des courses de travail de la broche pour diverses opé rations d'usinages différents et un dispositif sélecteur commandé numériquement par des signaux délivrés par le distributeur, et sélectionnant le groupe d'infor mations analogiques correspondant à l'opération d'usinage désirée.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif de commande selon l'invention, utilisée pour la com mande des: organes mobiles d'une machine-outil.
La fig. 1 est un schéma illustrant les liaisons élec triques et mécaniques reliant les divers organes des dispositifs de commande du déplacement<B>de</B> la table et de la broche porte-outil d'une machine-outil.
La fig. 2 est un schéma de câblage du commu tateur électronique 37.
La fig. 3 est un schéma électromécanique du dis positif de sélection C.
La machine-outil de haute précision commandée par le dispositif de commande que l'on va décrire est munie d'une table 1, d'un coulisseau (non repré senté) et d'une broche porte-outil rotative 2, tour nant dans un fourreau porte-broche 2a déplaçable axialement. Ce dispositif de commande comporte un organe d'introduction 3 portant les informations de commande relatives à cette table, ce coulisseau et cette broche, des:
moyens fournissant des signaux digitaux dérivés des informations portées par cet organe d'introduction, des dispositifs de commande de la table et du coulisseau respectivement et un dis positif de commande de la broche porte-outil rotative et déplaçable axialement de la machine-outil.
Dans l'exemple illustré, l'organe d'introduction 3 portant les informations de commande est constitué par un ruban perforé présentant 8 pistes d'enregis trement parallèles et qui est conforme aux normes E.I.A. (Electronic Industries Association).
Ce ruban 3 est perforé selon un code binaire adressé et comporte des blocs d'informations distincts. Chaque bloc contient les informations nécessaires pour exécuter une opération d'usinage en conformité avec les informations enregistrées sur le ruban per foré par le département de programmation.
Les moyens fournissant les signaux digitaux déri vés des informations portées par le ruban perforé comprennent un lecteur 4 disponible- sur le marché ( Friden Commercial Controls Corp., Rochester, ou < Creed Creed and Co., Ltd Croydon), un déco deur 5 transformant- les informations binaires codées en informations décimales, qui-est constitué par un circuit du type décrit dans Design of Sw'tching Cir cuits par W. Keissler, A.E:
Ritchie, S.H. Wash- burn (Van Nostrand Editeur, 6e édition, chapitre 12: Codes and TransIating Circuits), et un distributeur 6 des informations qui est constitué soit par un jeu de relais, soit par des sélecteurs de type connu et tels que décrits dans. l'ouvrage précité aux pages 50 et 51 (4.8 : Transfer Tree Circuits). Ce distributeur 6 est commandé par les adresses des informations et dirige ces informations sur les divers dispositifs auxquels elles sont destinées.
Le dispositif de commande automatique com porte encore un registre 7 qui est constitué, comme les autres registres mentionnés dans cette description, par un groupe des électeurs, du type rotatif ou Cross- bar disponibles sur le marché, ou tels que ceux décrits également dans le même ouvrage aux pages 194 à 199 (9.6 : Switch Restoring Circuits) par exem ple. Le registre 7 mémorise les signaux qui sont déli vrés par le distributeur 6 par des conducteurs électri ques 61 et commande l'aff_chage du numéro d'opéra tion sur un dispositif d'affichage 9.
Cet affichage 9 ainsi que tous les autres dispositifs d'affichage de ce dispositif de commande sont actuellement bien con nus et sont décrits par exemple dans Numerical Readout , Instruments and Automation, Juin<B>1958</B> pages 1032 à<B>1</B>037.
Les dispositifs de commande de la table et du coulisseau sont identiques et seul celui relatif à la table sera décrit ci-dessous. Ce disposit:f de com mande réalise une commande point par point dont le principe ainsi que plusieurs réalisations sont con nus. Ce dispositif de commande comporte un registre 8 qui mémorise les signaux digitaux reçus du distri buteur 6 par des conducteurs électriques 62. et se rapportant à la position d'arrêt de la table 1.
Ce registre commande l'affichage du chiffre correspon- dant à la cote de positionnement désirée de la table sur un affichage 10, un dispositif de positionnement grossier I et un dispositif de positionnement fin Il de la table 1: Chacun de ces dispositifs de position nement grossier et fin fournit un signal d'erreur com mandant au moyen d'un dispositif de commutation IV un dispositif moteur III actionnant la table 1.
Le dispositif de positionnement grossier I com porte un convertisseur d:gital-analogique 11 du type à sélecteur de décade (voir 31 Numerically-Con- trolled Point-to-Point Pos.itionning Systems- par J.D. Cooney et B.K.
Ledgerwood tiré à part de < , Controll Engineering Me Graw-Hill publishing Co., Inc., Janvier 1958, page 28) qui est relié par des conducteurs électriques 63 au registre 8 et qui transforme les signaux digitaux, mémorisés dans ce registre 8 et relatifs aux premiers chiffres de la cote de la position d'arrêt désirée de la table 1, en signaux analog ques. Chacun de ces signaux analogiques, cor respondant à une décade de la cote de positionne ment,
est transmis, par des conducteurs électriques 64, 65, 66 à l'enroulement statorique de plus'eurs syn- chros, S-3, S-4, S-5 respectivement. Les rotors de ces synchros sont reliés mécaniquement au moyen d'un réducteur à engrenage G-1 à la table 1. Le rapport de transmission de la liaison mécanique du rotor de chaque synchro S-3, S-4, S-5 est tel qu'on obtienne une même précision relative pour chacune des déca des de la cote de positionnement.
Le dispositif de positionnement fin II comporte un convertisseur digital-analog'que 12, du même type que le convertisseur 11 du dispositif de positionne- ment grossier I, qui est relié par des conducteurs électriques 67 au registre 8 et qui transforme les signaux digitaux mémorisés dans le registre 8, rela tifs. aux dernières décades de la cote de positionne ment de la table 1, en signaux analogiques qui ali mentent, par des conducteurs électriques 68, 69, les enroulements statoriques de deux synchros S-1, S-2.
Les rotors de ces synchros S-1, S-2 sont reliés mécaniquement à un chariot micrométrique 13 au moyen d'un réducteur à engrenage G-2 analogue au réducteur à engrenage G-1.
Les: signaux fournis par les enroulements roto- riques des synchros S-1, S-2 commandent, au moyen d'un commutateur électronique 14 relié à ces enrou lements rotoriques par des conducteurs électriques 70 et 71 et d'un amplificateur électronique 15 relié au commutateur 14 par des conducteurs électriques 72, un moteur 16 qui est relié par des conducteurs électriques 73 à l'amplificateur 15. Ce moteur com mande le déplacement du chariot micrométrique 13 qui est déplaçable le long d'un axe parallèle au dépla cement de la table 1.
Le commutateur électronique 14, du type décrit dans: le brevet américain No 2848670 (circuit mélangeur 2.2), commute l'entrée de l'amplificateur électronique 15 du synchro S-2 sur le synchro S-1 lorsque le signal d'erreur fourni par le synchro S-2 tombe en dessous d'un niveau pré établi.
Le chariot m'crométrique 13 porte un microscope photoélectrique 17 balayant l'image d'un trait d'une règle de précision R portée par la table 1. Un appa reil électronique 18, associé au microscope photo électrique 17 et relié à celui-ci par des conducteurs électriques 74, fournit un second signal d'erreur qui est fonet < on de la distance située entre l'axe du m.croscope photoélectrique et le trait de référence de la règle R. Une réalisation appropriée de ce micro scope photo-électr:que et de son appareil électronique associés est décrite en détail dans les brevets suisses N 344224 et 280542 respectivement.
Le dispositif moteur III de la table 1 comporte un moteur 19 entraînant linéairement la table 1 au moyen d'une boîte à vitesses G-3 du type à em brayage électromagnétique telle que celle décrite dans le brevet suisse No 315383.
Les rapports de la boîte à vitesses G-3 correspon dent aux vitesses d'avance possibles ainsi qu'aux vitesses de ralentissement successives avant que la table n'atteigne sa cote de positionnement désirée. La vitesse d'avance désirée est directement présélection née par les signaux d*gitaux délivrés à cette boîte de vitesses G-3 par le distributeur 6 au moyen de con ducteurs électriques 75 tandis que l'engagement des engrenages pour cette vitesse d'avance pré-sékction- née et pour les vitesses de ralentissement successives est commandé par le dispositif de commutation IV.
Le d?spositif de commutation IV comporte un premier commutateur 20 relié aux enroulements roto- riques des synchros S-3, S-4, S-5 par des conduc teurs électriques 76, 77, 78 respectivement.
Ce com- mutateur 20 commute un second commutateur 21 successivement du synchro (S-5, S-4) de la décade supérieure sur le synchro (S-4, S-3) de la décade immédiatement inférieure lorsque le signal d'erreur fourni par le synchro de la décade supérieure tombe en dessous d'un niveau préétabli. Ce premier com mutateur 20 est relié à ce second commutateur 21 par des conducteurs électriques 79 et est analogue au commutateur électronique 14 du dispositif de positionnement fin II.
En outre le second commutateur 21 est relié à un commutateur 22 et à un discriminateur de phase 23 par des conducteurs électriques 80 et 81 respec tivement, ainsi qu'à l'appareil électronique 18 du microscope photoélectrique 17 par des conducteurs électr:qu; s 82. Lorsque le signal d'erreur du synchro (S-3) de la dernière décade tombe en dessous d'un niveau pré-établi, le commutateur 21 commute le com mutateur 22 et le discriminateur de phase 23 du com mutateur 20 sur l'appareil électronique 18 du micro scope photoélectrique.
Le second commutateur 21 est constitué par un circuit du type Bascule de Schmitt ( Electrical Manufacturing Sept. 1959, page 134).
Le discriminateur de phase 23, du type décrit dans Servo-mechanisms and Regulating System Design > par H. Ches@nut et R.V. Mayer (John Wiley and Sons Inc., New York, page 176, fig. 5.8-1), est relié au moteur 19 par des conducteurs électriques 83 et commande le sens de rotation de ce moteur suivant la phase du signal qui est délivré par le second commutateur 21.
Le commutateur 22 qui est constitué par un- cir cuit du type < < Bascule de Schmitt commandant un jeu de relais, est relié à la boîte à vitesses G-3 au moyen de conducteurs électriques 84 et commande l'enclenchement des différents rapports de cette boîte à vitesses G-3.
Ce dispositif de commande fonctionne comme suit Les informations portées par le ruban perforé 3 sont transformées en signaux d:.gitaux au moyen du lecteur 4 et du décodeur 5 et sont distribuées, par le distributeur 6, au registre 8 et à la boîte à vitesses G-3.
Le dispositif de positionnement fin II positionne le chariot micrométrique 13 dans une position cor- respondant à la fraction de millimètre de la cote de positionnement désirée.
Le disposaif de positionnement grossier I fournit un signal d'erreur qui :est proportionnel à la distance située entre la position réelle de la table 1 et la posi tion d'arrêt désirée.
Au fur et à mesure que lbs signaux d'erreur four nis par les synchros S-5 et S-4 ;tombent successive ment en dessous des niveaux préétablis, le commu tateur 20 débranche le synchro en service et com- mute sur le synchro de 1a décade inférieure.
Lorsque le signal d'erreur tombe successivement en dessous des niveaux préétablis, le commutateur 22 enclenche successivement les rapports de trans mission désirés de la boîte à vitesses G-3.
Lorsque le signal d'erreur délivré par le dispositif de positionnement grossier I, c'est-à-dire par le com mutateur 20 atteint un niveau préétabli, le commu tateur 21 commute le dispositif moteur III sur le signal d'erreur fourni par l'appareil électronique 18 du microscope photoélectrique 17 qui commande l'arrêt de la table dans sa position exacte d'arrêt désirée.
Le dispositif de commande de la broche 2 com porte, d'une part, des moyens A commandés num- riquement par les signaux digitaux délivrés par le distributeur 6, qui définissent les vitesses de rotation et de déplacement axial de la broche ainsi que ses positions de repos et de changement d'outil, et d'autrc, part, une mémoire B du type décrit dans. les brevets suisses N 346276 et 343487. Cette mémoire B mé morise des groupes d'informations analog\.ques, sous forme de taches magnétiques, qui définissent les am plitudes et les positions des courses de travail de la broche 2 pour les diverses opérations d'usinage à effectuer.
Ce dispositif de commande de la broche comporte encore un dispositif sélecteur C du groupe d'informations analogiques contenues dans la mémoire B et correspondant à l'opération d'usinage désirée.
Les moyens A commandés numériquement par les signaux digitaux délivrés par le distributeur 6, comportent un dispositif d'entraînement 24 de la bro che 2 dans ses déplacements. axiaux, un dispositif de command;, 25, des vitesses de rotation de la broche, un dispositif de commande 26 des vitesses d'avance et de recul de la broche, un dispositif de commande 27 du cycle d'opérations de la broche et enfin, dans l'exemple illus:tré, un dispositif d'identification<B>28</B> de l'outil nécessaire à l'opération désirée.
Le dispositif d'entraînement 24 comporte un mo teur M-1 déplaçant axialement le fourreau porte broche dans un sens ou dans l'autre au moyen d'une liaison mécanique et d'un réducteur 29, soit dans u,-; mouvement d'avance ou de recul rapide lorsque les deux parties d'un embrayage E-1 sont en prise, soit dans un mouvement d'avance de réglage final 1-orsqu@û les deux parties d'un embrayage E-3 sont en prise.
Le dispositif de commande 25 des vitesses de rotation de la broche comporte un sélecteur 31 relié par des conducteurs électriques 86 à un registre 32. Le splecteur 31 est commandé par des signaux digi taux mémorisés dans le registre 32. auquel ils sont délivrés par le distributeur 6 par des conducteurs électriques 85, et sélectionne le rapport de transmis sion désiré d'une boîte à vitesses, V-2 reliant méca niquement un moteur M-2 à la broche 2.
Le dispositif de commande 26 des vitesses d'avance de la broche comporte un sélecteur 33 relié par des conducteurs électriques 87 à un registre 34. Ce sélecteur 33 est commandé par des s,:gnaux digi taux mémorisés dans le registre 34, auquel ils sont délivrés par le distributeur 6 par des conducteurs électriques 88 et sélectionne le rapport de transmis- sion désiré d'une boîte à vitesses V-1.
Cette boîte à vitesses V-1 est reliée mécaniquement par son arbre d'entrée à la boîte à vitesses V-2 du dispositif de commande 25 des vitesses de rotation de la broche et par son arbre de sortie à un dispositif inverseur 30 comprenant deux embrayages E-2, E-4 et dont l'arbre de sortie est relié mécaniquement au fourreau porte- broche 2a.
Ces dispositifs de commande des vitesses de rota tion et d'avance de la broche sont du type décrit dans le brevet suisse N 258638 et les, boîtes à vites ses V-1, V-2 à embrayage électromagnétique sont du type décrit dans le brevet suisse N 315383 (fg. 6).
Le dispositif de commande 27 du cycle d'opéra tions comprend un registre 35 mémorisant les signaux d ig. *taux qui sont délivrés par le distributeur <B>6</B> par des conducteurs électriques 90.
Un premier groupe de signaux mémorisés dans le registre 35, destinés à l'actionnement des embraya ges E-1, E-2, E-3, E-4, d'un organe de blocage 36 du fourreau porte-broche et à l'arrêt des moteurs M-1 ou M-2 lorsque la broche 2 est en position de surface ,> (c'est-à-dire lorsque l'outil porté par cette broche est à environ deux mill'im'etres au-dessus de la pièce à usiner), est transmis aux organes corres pondants par un commutateur électronique 37 sur ordre de la mémoire B comme décrit ci-dessous Le commutateur électronique 37 est encore relié électriquement : à un registre 35 par des conducteurs électriques 96 ;
aux embrayages E-1, E-2., E-3, E-4 par des conducteurs électriques 91, 92, 97, 98 res pectivement ; au dispositif de blocage 36 par des con ducteurs électriques 93 ; aux moteurs M-1, M-2 par des conducteurs électriques 94, 95 respectivement et à un comparateur de phase 59 de la mémoire B par des conducteurs: électriques 101.
Par contre, un second groupe des signaux digi taux mémorisés dans le registre 35, destinés à l'arrêt des moteurs M-1 et/Ou M-2 lorsque la broche est soit en position haute soit en position de changement d'outil, est transmis aux organes correspondants par le commutateur électronique 37 lorsque la broche atteint lesdits positions axiales et actionne des con tacts 38, 39 respectivement qui sont reliés au com mutateur 37 par des conducteurs électriques 99, 100 respectivement.
Un interrupteur 40 permet de déconnecter le commutateur électronique du registre 35.
Le dispositif d'identification 28 de l'outil porté par la broche, comporte un registre 41 mémorisant les signaux digitaux qui sont délivrés par le distribu teur 6 par des conducteurs électriques 102. Ces signaux commandent un affichage du numéro d'outil désiré. En :outre un râtelier 42 recevant les outils suivant leur numéro d'ordre est inséré en série entre le registre 41 et un organe de sécurité 43 qui attire l'attention de l'opérateur et immobilise axialement la broche 2. si ce n'est pas l'outil désiré pour l'opéra tion d'usinage correspondante qui est retiré hors du râtelier.
Ce dispositif de commande de la broche comporte en outre dans l'exemple illustré, un dispositif d'affi chage 44 du numéro de l'opération en cours. Ce dis positif d'affichage est commandé par un registre 45 mémorisant des signaux digitaux qui sont délivrés par le distributeur 6 par des conducteurs électriques 103.
La mémoire B comporte un tambour magnétique rotatif 46 dont les extrémités sont reliées mécanique ment à un moteur M-3 et à un alternateur 47 respec tivement. Cet alternateur 47 est relié électriquement par des conducteurs électriques 104 à l'enroulement statorique d'au moins un synchro 48 dont le rotor est relié mécaniquement à la broche 2.
Lorsqu'on utilise plusieurs synchros, leurs rotors seraient reliés à la broche par des réducteurs à engrenage de rapport différent, analogues aux réducteurs G-1, G-2 pour augmenter la précision du système.
Cette mémoire B comporte encore des têtes ma gnétiques d'impression 49, 50 et de lecture 51, 52 qui sont déplaçablès linéairement le long du tambour 46.A cet effet, ces têtes magnétiques sont, dans l'exemple illustré, portées par un chariot 53 entraîné longitudinalement à l'aide d'une vis 54 actionnée par un moteur M-4.
Le tambour comporte une série de pistes circu laires en regard desquelles les têtes magnétiques peu vent être. placées en vue d'inscrire ou de lire des signaux analogiques sur ces pistes.
L'enroulement rotorique du synchro 48 est relié électriquement par des conducteurs électriques 105 à un transformateur d'impulsions 55. Ce transforma teur d'impulsions 55 est relié électriquement par des conducteurs électriques 106, un contacteur 55a, des conducteurs électriques 107 et des interrupteurs 56, 57 respectivement, aux têtes magnétiques 49 et 50.
Ce transformateur d'impulsions 55 ,transforme le signal induit dans l'enroulement rotorique du synchro 48 qui est fonction de la position axiale de la bro che, en des impulsions de très brève durée à raison d'une impulsion par période. Dans la forme d'exé cution illustrée, l'a phase de ces impulsions est une fonction de la position axiale de la broche.
Ce trans formateur d'impulsions 55 peut comporter par exe#m- ple un amplificateur symétrique, un transformateur saturable, un limiteur et un amplificateur de sortie.
Les éléments de ce transformateur d'impulsions 55, de type connu, sont décrits dans Theory and Appli cation of Electron Tubes par H.J. Reich (Mc Graw Hill book co Inc., 1944, pages 133 à 135, fig. 5.12, pages 515 et 516, fig. 12.87d). La transformation d'impulsions de très brève durée présente l'avantage d'une détermination plus précise de la phase qu'avec des signaux sinusdidaux.
Du fait que le tambour magnétique rotatif 46 est accouplé rigidement avec l'alternateur 47 la fréquence des signaux fournis par l'enroulement rotorique du synchro 48 est en synchronisme avec la série d'im pulsions fournie par le transformateur d'impulsions i 55 pendant la rotation du tambour 46.
Les têtes de lecture 51; 52 sont reliées électri quement par des conducteurs électriques 108, 109 respectivement, à un amplificateur à deux canaux 58 qui est relié par des, conducteurs électriques 110 à un comparateur de phase 59.
L'enroulement rotori- que du synchro 48 est relié électriquement par des conducteurs électriques 105 au transformateur d'im pulsions 55 qui est lui-même relié par des conducteurs électriques 106, le contacteur 55a et des conducteurs ffiectriques 111, au comparateur de phase 59.
Le comparateur de phase 59 délivre des signaux d'erreur qui sont fonction dé la différence de phase entre les signaux analogiques fournis, d'une part, par le syn- chro 48 et le transformateur d'impulsions 55 et, d'autre part,
après amplification de l'amplificateur 58 par les têtes<B>de</B> lecture 51 et 52 respectivement. Ce comparateur de phase 59 est du type comprenant un flip-flop suivi d'un filtre délivrant la composante continue résultant du signal rectangulaire fourni par ledit flip-flop .
Cette composante peut être, s'il est nécessaire de d'amplifier, modulée par un chopper (voir Digital Methods in Measurements and Con- trol par M.H. Notmann, Electrical Manufactu- ring sept. 1959, page 131, fig. 8b). Ces signaux d'erreur fournis par le comparateur de phase 59 sont alors transmis,
par les conducteurs électriques 101, au commutateur électronique 37 du dispositif de commande 27 du cycle d'opérations.
Les têtes magnétiques 49 et 51 permettent res pectivement, l'enregistrement et la lecture sur le tam bour 46 d'informations analogiques sous forme d'im pulsions de très brève durée, relatives à la position de surface de la broche 2..
Les têtes magnétiques 50 et 52 permettent res pectivement l'enregistrement et la lecture sur le tam bour 46 d'informations analogiques, sous forme d'im pulsions de très brève durée, relatives à l'amplitude de la course de l'usinage qui doit être effectuée.
Cette mémoire B permet d'enregistrer des grou pes d'informations analogiques relatifs, en particulier, aux amplitudes et positions des courses axiales de travail de la broche lors de l'usinage d'une première pièce puis de commander au moyen de ces groupes d'informations analogiques préalablement enregistrés la mise en fonction du dispositif de commande 27 du cycle d'opérations lors de l'usinage subséquent de <RTI
ID="0005.0142"> pièces identiques.
Le nombre des groupes d'informations analogi ques correspondant au nombre d'opérations d'usinage différentes pouvant être mémorisées dépend du nom bre de pistes circulaires du tambour magnétique rota tif 46. Ce nombre est de cinquante au moins dans l'exemple illustré.
Le dispositif sélecteur C comporte un sélecteur rotatif 60, entraîné en rotation par la vis 54 et relié électriquement par des conducteurs électriques 112 au registre 45, qui provoque l'arrêt du moteur M-4 lorsque les têtes magnétiques ont atteint la position correspondant aux signaux digitaux mémorisés dans le registre 45. Une forme d'exécution particulière de ce dispositif sélecteur C est illustrée à la fig. 3.
Ce dispositif sélec teur illustré comporte un disque 60a en un matériau isolant comportant sur la moitié supérieure de sa périphérie un secteur denté 60b en prise avec la vis 54 actionnée par le moteur M-4.
Sur la moitié inférieure de sa périphérie, le dis que isolant 60a porte deux bandes conductrices 60c, 60d séparées par un plot isolant 60e.
Des balais conducteurs 60f sont disposés unifor mément autour de la moitié inférieure de ce disque. Ces balais sont en contact permanent avec les bandes conductrices 60c, 60d, les deux extrêmes étant cha cun reliés de façon permanente par des relais H res pectivement J à un pôle d'un réseau d'excitation P. Tous les autres balais sont adaptés pour être reliés alternativement au moyen du bras 60g d'un sélecteur à l'autre pôle du réseau d'excitation P.
La position du bras 60g de ce sélecteur est com mandée numériquement directement par les informa tions portées par le ruban perforé de manière bien connue.
Chacun des relais H, J comporte trois contacts <I>hl,</I> h-21 h3 et<B>il,</B> j2, j3 respectivement. Les contacts <I>hl,</I> lï, h3 sont insérés dans le circuit d'alimentation du moteur M-4 correspondant à un sens de rotation de ce moteur tandis que les contacts j1, <I>j<B>,</B>,</I> j3 sont insérés dans le circuit d'alimentation de ce moteur M-4 correspondant à son autre sens de rotation. Dans l'exemple illustré, l'inversion du sens de rotation du moteur M-4 est obtenue par l'inversion de deux pha ses du réseau d'alimentation X, Y, Z.
En conséquence, suivant laquelle des bandes 60c, <I>60d</I> est alimentée par le bras 60g du sélecteur et l'un des balais 60f, le moiteur M-4 est alimenté de manière à tourner, et à- actionner par l'intermédiaire de la vis 54 le disque 60a, dans une direction tendant à ame ner le balai alimenté sur le plot isolant 60e ce qui provoque l'arrêt du moteur M-4.
La rotation de la vis 54 déplace le chariot 53 portant les têtes magnétiques # 49, 50, 51, 52 afin de placer celles-ci dans une position, en regard de cer- taines pistes circulaires du tambour 46, correspondant au balai 60f sélectionné numériquement.
Le fonctionnement du dispositif de commande de la broche décrit est le suivant Pendant l'usinage de la première pièce d'une série, la -table et le coulisseau sont amenés dans leur posi tion d'arrêt soit manuellement soit au moyen de leur dispositif de commande automatique respectif. Toute fois le dispositif de contrôle automatique du cycle de la broche est mis hors service et est donc inopérant, l'opérateur ayant ouvert l'interrupteur 40.
Puis le chariot 53 ayant été placé dans la position correspon dant à l'opération désirée, au moyen du registre 45 et du dispositif sélecteur C, l'opérateur relie l'enrou lement rotorique du synchro 48 au transformateur d'impulsions 55 au moyen du contacteur 55a. L'opé rateur provoque alors manuellement l'avance de la broche jusqu'à ce que l'extrémité de l'outil porté par cette broche soit située en position de surface c'est-à-dire à deux millimètres de la pièce à usiner. La distance entre l'outil et la pièce peut être ajustée au moyen d'une cale par exemple.
Puis l'opérateur actionne l'interrupteur 56 ce qui provoque l'enregis trement sur la piste choisie du tambour 46 de la position surface de la broche pour un usinage désiré.
Dans une autre forme d'exécution (non repré sentée) l'opérateur pourrait déplacer la broche jus qu'à ce que l'outil atteigne la surface de la pièce. Dans ce cas on introduirait un déphasage électrique du signal fourni par le transformateur d'impulsions 55, pendant l'enregistrement seulement, de sorte que le signal enregistré sur le tambour 46 corresponde en fait à la position de surface de la broche (extré mité de l'outil située à deux millimètres en dessus de la pièce à usiner).
L'opérateur provoque alors manuellement l'avance de la broche jusque dans sa position de fin d'usinage puis actionnant l'interrupteur 57 il enregistre cette position dans la mémoire B.
Ces opérations sont répétées pour toutes les opé rations d'usinage différentes devant "être effectuées par la broche porte-outil.
Dès lors, il est possible die faire fonctionner la machine-outil entièrement automatiquement pour la répétition de l'une quelconque des opérations d'usi nage ayant été enregistrées dans la mémoire B.
Cet enregistrement préalable étant effectué, l'opé rateur, pour procéder à une opération d'usinage entiè rement automatique relie l'enroulement rotorique du synchro 48 au comparateur de phase 59 au moyen du contacteur 55a et met le lecteur 4 en fonction. Ce lecteur entraîne le ruban 3 sur une distance corres pondant à un bloc d'informations qui contient les informations nécessaires pour la commande d'une opération d'usinage.
Ces informations sont lues, déco dées et distribuées aux différents registres 7, 8, 32, 34, 35, 41 et 45 au moyen du lecteur 4, du déco deur 5 et du distributeur 6. Ceci provoque la mémo risation des informations relatives au cycle d'opéra tions de la broche dans le registre 35 du dispositif de commande 27 ; le déplacement du chariot 53 par le dispositif sélecteur C jusqu'à ce que les têtes ma gnétiques portées par ce chariot soient situées en regard des pistes désirées du tambour 46 ; la pré- sélection des vitesses de rotation et d'avance de la broche ;
l'affichage du numéro d'opération et du numéro d'outil ainsi que l'identification de l'outil: Les informations définissant le sens du déplace ment axial de la broche ainsi que l'engagement de sa ou ses vitesses d'approche et de recul ne sont toute fois transmises au dispositif d'actionnement 24 que sur ordre donné par la mémoire B par l'intermédiaire du commutateur électronique 37.
En effet, cette mémoire B par l'intermédiaire des signaux-d'erreur délivrés par le comparateur de phase 59 provoque en pilotant le commutateur électronique 37 1. Le passage de la vitesse d'approche rapide de la broche à la vitesse d'avance choisie, lorsque l'outil porté par la broche arrive à une distance pré déterminée de la pièce à usiner, par exemple deux millimètres (position dite position de surface ).
2. Le passage de la vitesse d'avance choisie de la broche à sa vitesse de réglage final lorsque l'outil arrive à proximité de la fin de la course de travail. Dans certains cas, par exemple pour les perçages tra versant, la vitesse de réglage final peut être supprimée.
3. L'inversion du sens du déplacement axial et, dans le cas d'un taraudage, l'inversion du sens de rotation de la broche lorsque la fin de la course de travail est atteinte.
4. Le passage de la vitesse de réglage final à une vitesse de recul égale à la vitesse d'avance puis à une vitesse de recul rapide lorsque la broche est remon tée jusque dans une position déterminée (position de surface ) ou directement le passage de la vitesse de réglage final à cette vitesse de recul rapide est éven tuellement l'arrêt dé la broche dans une position de surface .
Toutefois l'arrêt de la broche dans sa position haute ou dans sa position de changement d'outil est provoqué, toujours par l'intermédiaire du commuta teur électronique 37, par la broche elle-même en actionnant lies contacts 38, 39 respectivement.
Il est ainsi possible d'obtenir un grand nombre de cycles d'opérations différentes de la broche. Le nombre de groupes d'informations analog'ques enre- g_strés dans la mémoire B pouvant atteindre cin quante ou plus.
Comme il ressort clairement de la description précédente, les amplitudes ainsi que les positions des courses de travail de l'outil porté par la broche ne sont pas déterminées par les informations portées par le ruban 3 mais sont déterminées seulement par la mémoire B. Comme il est très aisé de modifier un groupe d'informations analog'ques mémorisé dans cette mémoire après réaffûtage d'un outil par exem ple, le dispositif de commande décrit ci-dessus per met d'éliminer les inconvénients inhérents à tous les dispos'tifs de commande automatique actuellement connus.
Le fonctionnement du commutateur électronique 37 est donné ci-dessous pour l'un des différents cycles possibles de la broche.
Le cycle de la broche pris comme exemple com porte les opérations suivantes, la broche étant arrêtée au début du cycle dans la position de changement d'outil.
1. Départ du mouvement d'avance de la broche à sa vitesse d'approche rapide.
2. Passage lorsque la broche atteint la position de surface , de la vitesse d'approche rapide à .la vitesse d'avance choisie de la broche.
3. Passage lorsque la broche arrive au voisinage de la fin de la course de travail, de la vitesse d'avance à la vitesse de réglage final. 4. Inversion du sens du déplacement axial de la broche et passage de la vitesse de réglage final à la vitesse d'avance lorsqu'elle atteint la fin de sa course de travail.
5. Passage lorsque la broche atteint de nouveau la position de < surface<B> </B> du recul à la vitesse d'avance à la vitesse de recul rapide.
6. L'arrêt de la broche dans sa position de chan gement d'outil.
Ce cycle correspond à l'usinage d'un trou borgne par exemple.
Il est supposé que la vitesse d'avance a été choi sie et présélectionnée numériquement dans la boîte à vitesses V-1 par les informations contenues dans le ruban perforé. Le groupe d'informations analogiques de la mémoire B est également supposé avoir été numériquement présélectionné par les informations contenues dans le ruban perforé au moyen du dis positif sélecteur C.
Les ordres ont également été donnés au registre 35 par les informations numériques contenues dans le ruban perforé afin d'arrêter la broche dans sa posi tion de changement d'outil à la fin de son cycle (con tact de shuntage s, fig. 2, entre les conducteurs élec triques 96a et 96b fermé) ainsi que pour le recul de la broche à partir de sa position de fin de course jusque dans, sa position de surface à une vitesse égale à sa vitesse d'avance utilisée pour l'usinage.
Se référant plus particulièrement à la fig. 2, ces ordres, présentant la forme de perforations dans le ruban 3, apparaissent dans le registre 35 comme des signaux d'excitation appliqués respectivement entre des conducteurs électriques 96a, 96b, 96c et 96d.
En outre, il est supposé que l'interrapteur 40 serve au départ du cycle. Il est encore supposé que les moteurs M-1, M-2 sont arrêtés :et que les con tacts 38, 39 sont normalement fermés.
De plus, étant donné que la broche n'est pas dans la position de surface (la broche est actuel lement immobilisée dans sa position de changement d'outil), le comparateur de phase 59 délivre un signal d'erreur positif aux conducteurs électriques 101a, 101b provoquant l'exc:ta:tion du relais polarisé C.
Etant donné que la broche n'est pas en position de fin de course, le comparateur de phase 59 délivre également un signal d'erreur positif aux conducteurs électriques 101c, 101b provoquant l'excitation des relais polarisés D et E. Les relais polarisés C, D et E sont dans leur position normale de repos lorsque aucun courant d'excitation ne les traverse. Ils se trou vent dans un premier (1) état pour un courant d'exci tation positif et dans un second (2) état pour un cou rant d'excitation négatif.
II faut remarquer en outre que le relais polarisé D a une position zéro décalée de sorte qu'il change d'état pour une valeur positive du signal d'erreur appliqué aux conducteurs électri ques 101c, 101d qui :est encore suffisante pour main tenir le relais E, qui lui ne change d'état, comme le relais C d'ailleurs, que lorsque le signal d'erreur cor respondant devient négatif. Au commencement de ce cycle, la direction du courant d'excitation est telle que les contacts cl, c_,, du relais C, dl du relais D et el du relais E sont dans leur première position indiquée par (1)
dans le dessin (fig. 2).
En outre, un circuit d'excitation à courant con tinu<B>QI,</B> Q2 est prévu pour l'excitation des relais A et B, des embrayages E-1, E-2, E-3, E-4 et du dis positif de blocage 36. Un réseau d'alimentation R S T est prévu pour l'alimentation des moteurs M-1, M-2.
Dès cet instant le cycle désiré de la broche peut être effectué automatiquement comme suit 1. L'opérateur actionne l'interrupteur 40 ce qui provoque l'excitation des relais A et B au travers des contacts 40a, 40b respectivement, ce qui relie le com mutateur électronique 37 au registre 35 par les con ducteurs électriques 96a, 96b, 96c, 96d, 96e, 96f. L'excitation du relais A provoque la fermeture de tous ses contacts al à alo. Le contact al est un contact de maintien qui est en série avec les interrupteurs 38, 39 dans un circuit d'excitation du relais A.
L'excita tion du relais B provoque la fermeture des contacts b1 <I>à</I> b4 et b$ et l'ouverture des contacts b5, b6, b7, b9, blo. Le contact b1 est un contact de maintien qui est en série avec le contact e1, actuellement fermé, du relais E dans un circuit d'excitation du relais B.
Cette situation provoque a) l'alimentation du moteur M-2 par le réseau d'alimentation RST au travers des contacts a, ,<I>a,.,,</I> a4 . b) l'alimentation du moteur M-1 par le réseau d'alimentation RST au travers des contacts<I>a,, as, a,</I> et<I>b.,,</I> b3, b4 de sorte que le sens de rotation du mo teur M-1 corresponde au mouvement d'avance de la broche.
c) l'excitation de l'embrayage E-1 par les con ducteurs électriques 91, ce qui provoque l'actionne- ment à la vitesse d'approche rapide de la broche par l'intermédiaire des contacts b$ et cl qui est dans sa première position (1).
Dès que la broche a dépassé sa position de chan gement d'outil et sa position haute, les interrupteurs 38, 39 restent fermés jusqu'à la fin du cycle. De cette manière l'opérateur peut relâcher l'interrupteur 40 puisque le relais A reste excité au travers des contacts al, 38 et 39, ce retour de l'interrupteur 40 ne modi fie pas l'état du commutateur électronique 37. Comme le départ du moteur M-1 est très rapide, l'opérateur peut relâcher l'interrupteur 40 presque instantané ment.
2. Lorsque la broche atte=int la position de sur face le signal d'erreur délivré aux conducteurs élec triques 101a, 101b par le comparateur de phase 59 devient négatif de sorte que les contacts cl, c, du relais C se déplacent jusque dans leur seconde posi tion (2).
Ceci provoque l'excitation par les conducteurs électriques 97 de l'embrayage E-2 (le contact dl est dans sa première position) et la désexcitation de l'em brayage E-1 ce qui provoque le passage de la vitesse d'approche rapide à la vitesse d'avance de la broche. Ceci provoque en outre, suivant l'état du registre 35, l'excitation du relais F par des conducteurs élec triques 96c, 96d.
3. Lorsque la broche arrive à proximité de sa position de fin de course, en fait à une distance de sa position de fin de course déterminée par la valeur dont le zéro du relais D est déplacé, le signal d'erreur délivré par le comparateur de phase aux conducteurs électriques 101c, 101d atteint une valeur pour laquelle le relais D est commuté. Le contact dl se déplace donc jusque dans sa seconde position (2) ce qui pro voque la désexcitation de l'embrayage E-2 et l'exci tation par les conducteurs électriques 92 de l'em brayage E-3 et donc le passage de la vitesse d'avance à la vitesse de réglage final de la broche.
4. Lorsque la broche atteint sa position de fin de course, le signal d'erreur délivré par le compara- teur de phase 59 aux conducteurs électriques 101c, 101d tombe à zéro et le relais E est désexcité. Le contact el se déplace jusque dans sa position de repos intermédiaire provoquant l'interruption du circuit d'excitation du relais B et donc la désexcitation de ce relais B, de sorte que a) le moteur M-1 n'est plus alimenté au travers des contacts b.,, bs, b4 qui sont maintenant ouverts, .
mais au travers des contacts<B><I>b5,</I></B> b6, b7 disposés dans une boucle L introduisant l'inversion de deux phases dans l'alimentation du moteur M-1. Le sens de rota tion du moteur M-1 est donc inversé. Le moteur M-1 tourne maintenant d'ans la direction correspondant à un déplacement de recul de la broche. b) l'embrayage E-3 est désexcité et l'embrayage E-4 est excité au travers des contacts b3 et f 1 et des conducteurs électriques 98 ce qui provoque le retour de la broche, à sa vitesse d'avance grâce au dispositif inverseur 30.
5. avant que la broche atteigne la position de surface le comparateur de phase délivre un signal d'erreur positif aux conducteurs électriques 101c, 101d provoquant l'excitation du relais E puis, lorsque le signal d'erreur est plus élevé que la valeur dont le zéro du relais D est décalé, le changement d'état de ce dernier relais. Les contacts el et dl reviennent donc dans leur première (1) position. Ceci n'a natu rellement aucun effet puisque les contacts b1 et bb qui sont respectivement en série avec lesdits contacts el et dl sont ouverts.
Lorsque la broche atteint la position de sur face le comparateur de phase délivre un signal d'erreur positif aux conducteurs électriques 101a, 101b provoquant l'a commutation du relais C, dont les contacts cl, c, sont déplacés jusque dans leur pre mière (1) position.
Ceci provoque la désexcitation du relais F et donc l'ouverture de son contact f1 et la fermeture de son contact f:>. De cette façon l'embrayage E-4 est dés- excité et l'embrayage E-1 est excité au travers des contacts b.), f., <I>et</I> des conducteurs électriques 91. La broche est donc déplacée à sa vitesse de recul rapide. 6. Lorsque la broche atteint la position de chan gement d'outil elle actionne l'interrupteur 39 ce qui coupe le circuit d'excitation du relais A.
Ceci provo que d'une part l'interruption de l'alimentation des moteurs M-1, M-2 et donc leur arrêt, et d'autre part, le débranchement du commutateur électronique 37 du registre 35. Le cycle de la broche est terminé et un cycle identique peut recommencer. Si l'on désire modifier le cycle de la broche il faut donner de nouvelles infor mations digitales au registre 35, à la boite à vitesses V-1 et au dispositif sélecteur C. La tabelle ci-dessous donne pour chaque opéra tion du cycle de la broche décrit ci-dessus, l'état des différents relais et éléments du commutateur électroni que 37.
Dans cette tabelle une croix indique pour les relais A, B, F et G ainsi que pour les embrayages E-1, E-2, E-3, E-4 que l'élément correspondant est excité. Pour les relais polarisés C, D et E un -f- indi que que le relais correspondant est dans son premier (1) état tandis qu'un - indique que le relais corres pondant est dans son second (2) état. Une croix pour les interrupteurs 38, 39, 40 indique que l'élément correspondant est fermé. Une croix pour le moteur M-2. indique qu'il tourne.
Un -I- indique que le mo teur M-1 tourne dans une direction correspondant à l'avance de la broche tandis qu'un - indique que ce moteur tourne dans la direction inverse corres pondant au recul de la broche.
EMI0009.0016
Opérations <SEP> y <SEP> A <SEP> , <SEP> B <SEP> f <SEP> C <SEP> D <SEP> , <SEP> E <SEP> I <SEP> F <SEP> G
<tb> 38 <SEP> 39I <SEP> 40i <SEP> M-1 <SEP> I <SEP> M-2 <SEP> E-l' <SEP> E-2 <SEP> E-3 <SEP> I <SEP> E-4'
<tb> 1
<tb> X <SEP> X <SEP> -I- <SEP> -f- <SEP> -I- <SEP> I <SEP> X <SEP> X <SEP> -f- <SEP> X <SEP> X
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<tb> 6 <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> :
<SEP> _X Le commutateur électronique 37 peut compren dre en outre un relais G destiné au blocage de la broche dans sa position axiale de fin de course si une opération de fraisage, par exemple, doit être effectuée.
Dans le cas où le blocage de la broche dans, sa position de fin de course est désiré, un signal com mandé par le ruban perforé 3 :est appliqué aux con ducteurs électriques 96e, 96f du registre 35 et excite pendant le cycle de la broche, le relais G fermant ainsi son contact g1 et ouvrant ses contacts g., g3, g4.
De cette manière lorsque la broche atteint sa posi tion de fin de course. et que le relais B est désexcité de la manière décrite plias haut il s'ensuit a) l'interruption du circuit d'alimentation du mo teur M-1 par les contacts g2, g3, g,4 et donc l'arrêt de ce moteur.
b) l'excitation du dispositif de blocage 36 au tra vers des contacts blo, g1 et des conducteurs électri ques 93.
La broche est donc bloquée dans sa position axiale de fin de course et une opération de fraisage peut être effectuée.
Le relais G est désexcité lorsque l'opération de fraisage est terminée et le cycle de la broche continue par les opérations 4, 5, 6 décrites ci-dessus.
Un cycle particulier de la broche a été décrit en détail pour illustrer un mode de fonctionnement du commutateur électronique 37, mais il va sans dire que de nombreux autres cycles pourraient être comman dés à l'aide de ce commutateur électronique 37.