FR2466312A1 - Procede et appareil pour commander le deplacement d'un element mobile d'une machine-outil - Google Patents
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Abstract
Procédé pour commander le déplacement d'un élément mobile d'une machine-outil comprenant un élément d'entraînement mobile et des moyens moteurs. On applique une série de signaux d'avance pour exciter les moyens moteurs, on détecte un déplacement de l'élément mobile résultant, pour fournir un premier signal fonction du déplacement, on détecte les signaux d'avance pour fournir une série de seconds signaux, on met en mémoire les premiers signaux correspondant à la série de seconds signaux, on reproduit successivement les premiers signaux en mémoire tout en permettant aux signaux d'avance d'être fournis en série, on traite les premiers signaux reproduits et les signaux d'avance pour fournir la série de signaux d'avance révisés, et on applique les signaux d'avance révisés pour réaliser en série les mouvements souhaités de l'élément mobile. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
L'invention concerne de manière générale les machines-
outils telles que les fraiseuses, les perçeuses, les recti-
fieuses, et les machines de coupe ainsi que les machines d'usinage par décharges électriques à fil circulant ou à fil de coupe (usinage par décharges électriques), les
machinesd'usinage par décharges électriques du type plon-
geant et les autres équipements d'usinage électrique ou par électroérosion. Plus précisément, l'invention fournit un-,procédé et un appareil pour commander le déplacement d'un élément mobile tel qu'un outil, une électrode-outil ou une pièce, un support d'outil, une table de travail ou
un chariot supportant un outil ou une pièce.
Dans une machine-outil, un élément d'entraînement tel
qu'un dispositif à vis mère est généralement en accouple-
ment d'entraînement avec un élément déplaçable et est en-
trainé par des moyens moteurs tels qu'un moteur à courant continu ou un moteur pas à pas excité par un signal d'avance
pour réaliser un mouvement donné de l'élément déplaçable.
Dans une machine-outil à commande numérique, le signal d'avance est un courant d'impulsions sous la dépendance
d'informations numériques programmées à l'avance et enre-
gistrées sur un support d'enregistrement, si bien que le mouvement souhaité peut 4tre réalisé aussi précisément que possible en accord avec les commandes programmées. De tels
dispositifs d'entra nement comprennent cependant la conver-
sion de signaux électriques en signaux mécaniques puis la
conversion des signaux mécaniques rotatifs en signaux méca-
niques longitudinaux ou déplacements. Ainsi, une erreur mécanique apparaît inévitablement au niveau de la conversion du fait de l'existence, .par exemple,d'une erreur dans la hauteur du pas ou dans l'espacement d'une vis mère et d'un jeu entre divers composants. Il en résulte qu'une instruction électrique de précision n'est pas reproduite précisément par un mouvement souhaité de l'élément déplaçable. Ces erreurs sont inhérentes à chaque machine-outil particulière et ne peuvent en général pas etre compensées par tn processus de
programmation préalable dans les installations conven-
tionnelles. C'est en conséquence un but de l'invention de fournir
un procédé et un appareil améliorés pour commander le dépla-
cement d'un élément mobile d'une machine-outil,ce procédé et cet appareil n'ayant pas les inconvénients des machines
de l'art antérieur mentionnés ci-dessus.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un appareil pour commander le déplacement d'un élément mobile d'une machine-outil grâce auxquels est atteinte une précision extrêmement élevée de déplacement de l'élément mobile. Ces buts de l'invention, ainsi que d'autres, sont atteints selon un premier aspect de celle-ci, grâce à un procédé pour
commander le déplacement d'un élément mobile d'une machine-
outil comprenant un élément d'entra nement accouplé en coo-
pération de commande avec l'élément déplaçable, des moyens moteurs accouplés en coopération de commande à l'élément d'entraînement et des moyens de circuit moteur. pour exciter les moyens moteurs et entraîner l'élément d'entraînement, commandant ainsi le déplacement de l'élément mobile, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les mesures consistant à: a - appliquer à partir d'une source de commande une suite de signaux d'avance aux moyens de circuit moteur, excitant
ainsi les moyens moteurs pour accomplir la série correspon-
dante de mouvements souhaités de l'élément mobile;
b - détecter un déplacement de l'élément mobile résul-
tant de l'application de chacun des signaux d'avance séquen-
tiels. aucmoyen de circuit moteur pour fournir un premier signal fonctinn dudit déplacement;
c - détecter les signaux d'avance séquentiels pour four-
nir une série de seconds signaux chacun fonction de chacun des signaux d'avance séquentiels: d - mettre successivement en mémoire sur un support d'enregistrement les premiers signaux correspondants aux seconds signaux séquentiels; e - reproduire successivement les premiers signaux en mémoire sur le support d'enregistrement correspondant aux seconds signaux séquentiels tout en permettant la fourniture séquentielle des signaux d'avance par la source de commande; et f - traiter les premiers signaux reproduits et les signaux d'avance fournis pour réaliser la série de signaux
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d'avance révisés et appliquer.en séquence les signaux d'avance révisésaux moyens de circuits moteur, réalisant
ainsi la série de mouvements souhaités de l'élément mobile.
Plus précisément, la mesure (b) peut comprendre la production du premier signal en tant que dérive du dépla-
cement détecté de l'élément mobile par rapport à un dépla-
cement fictif de celui-ci imposé par le signal d'avance.
Dans la mesure (c), le second signal peut être produit
en détectant et en traitant le déplacement des moyens mo-
teurs qui résulte de l'application de chacun des signaux
d'avance séquentiels aux moyens de circuit d'entra:nement.
La mesure (b) peut comprendre la production du premier signal en tant que dérive du déplacement détecté de l'élément mobile par rapport au déplacement opératoire
des moyens moteurs.
Dans la mesure (c), le second signal peut, en variante, être produit en détectant un déplacement opératoire de l'élément d'entraînement résultant de l'application de
chacun des signaux séquentiels d'avance aux moyens de cir-
cuit moteur. La mesure (d) peut comprendre la production du premier signal en tant que dérive du déplacement détecté de l'élément mobile par rapport au déplacement opératoire
de l'élément d'entraînement.
Dans la mesure (d), les premier signaux peuvent être mis en mémoire successivement sur le support d'enregistrement
en correspondance directe des signaux séquentiels d'avance.
Dans la mesure (e), les premiers signaux peuvent être successivement reproduits en correspondance directe des
signaux séquentiels d'avance.
Dans la mesure (b), le déplacement de l'élément mobile est avantageusement détecté en mesurant la position de
l'élément mobile au moyen d'un rayon laser.
Le procédé selon l'invention peut eni outre comprendre les mesures consistant à détecter une température d'au moins un composant critique de la machine, convertir la température détectée en un signal électrique correspondant, représentatif d'une déformation thermique dudit composant, dériver du signal électrique un signal de correction et combiner les
signaux d'avance et le signal de correction afin de compen-
ser une erreur de positionnement de l'élément mobile dûe
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à la déformation thermique dudit composant. Ledit compo-
sant peut être l'élément mobile. Le signal électrique peut être imis en mémoire en liaison avec la mesure (d) et peut etre reproduit en liaison avec la mesure (e). Le.signal de correction peut alors être combiné avec les signaux d'avance
en liaison avec la mesure (e) ou la mesure (f).
L'invention fournit, selon un second aspect, un appareil pour commander le déplacement d'un élément mobile d'une machine-outil, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'entraînement en coopération de commande avec l'élément mobile; des moyens moteurs en coopération de commande avec les moyens d'entra nement; des moyens de circuit moteur pour exciter les moyens moteurs et entraîner les moyens d'entraînement, déplaçant ainsi l'élément mobile; une source de commande pour appliquer une série de signaux d'avance aux moyens de circuit moteur, excitant
ainsi les moyens moteurs pour réaliser la série correspon-
dante de mouvements souhaités de l'élément mobile;
des premiers moyens de détection sensibles à un dépla-
cement de l'élément mobile résultant de l'application de chacun des signaux d'avance aux moyens de circuit moteur pour fournir un premier signal fonction dudit déplacement; des seconds moyens de détection sensibles aux signaux d'avance pour fournir une série de seconds signaux, chacun fonction de chacun des signaux d'avance séquentiels;
des moyens de mémoire pour mettre en mémoire successi-
vement les premiers signaux correspondants aux seconds signaux séquentiels; des moyens de lecture pour les moyens de mémoire pour reproduire successivement les premiers signaux correspondants aux seconds signaux séquentiels; et des moyens logiques pour traiter les premiers signaux reproduits et les signaux d'avance pour fournir la série de signaux d'avance révisés et appliquer en séquence les signaux d'avance révisés aux moyens de circuit moteur
réalisant ainsi la série souhaitée de mouvements de l'élé-
ment mobile.
Plus précisément, les premiers moyens de détection peu-
vent être adaptés pour fournir le premier signal en tant que dérive du déplacement réel imposé par les signaux d'avance. Les seconds moyens de détection peuvent être sensibles à un déplacement opératoire des moyens moteurs résultant de l'application de chacun des signaux d'avance aux moyens de circuit moteur. Les premiers moyens de détection peuvent alors être adaptés pour fournir le premier signal en tant que dérive du déplacement détecté de l'élément mobile
par rapport au déplacement opératoire des moyens moteurs.
Les seconds moyens de détection peuvent aussi être sen-
sibles à un déplacement opératoire des moyens d'entraînement résultant de l'application de chacun des signaux d'avance aux moyens'de circuit moteur Les premiers moyens de détection peuvent alors être adaptés pour fournir le premier-signal en tant que dérive du déplacement de l'élément mobile par
rapport au déplacement opératoire des moyens d'entraînement.
Les moyens de mémoire peuvent être adaptés pour garder en mémoire successivement les premiers signaux correspondants
directement à la série des signaux d'avance.
Les moyens de lecture peuvent être adaptés pour repro-
duire successivement les premiers signaux correspondants
directement à la série des signaux d'avance.
Les premiers moyens de détection comprennent avantageu-
sement des moyens pour mesurer la position de l'élément
mobile grace à un rayon laser.
L'appareil selon l'invention peut en outre comprendre
des moyens pour mesurer la température d'au moins un compo-
sant critique de la machine, des moyens pour convertir la température détectée en un signal électrique correspondant représentatif d'une déformation thermique dudit composant, des moyens pour dériver du signal électrique un signal de Correction et des moyens pour combiner les signaux d'avance et le signal de correction pour compenser une erreur du positionnement de l'élément mobile dẻ à la déformation thermique dudit composant. Le composant peut comprendre une pièce qui peut, à son tour, constituer l'élément mobile et un élément pour supporter l'outil utilisé pour usiner
la pièce.
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L'invention sera bien comprise à la lecture de la
description qui va suivre d'une forme de réalisation de
l'invention,donnée ici à titre d'exemple, et au vu du dessin, dans lequel: - la figure 1 est une vue schématique partiellement en
coupe et partiellement en schéma-bloc représentant un appa-
reil selon l'invention; - la figure 2 est un bloc-schéma, représentant entre autre, une unité de commande à mémoire formant une partie de la forme de réalisation représentée à la figure 1; et - la figure 3 est un bloc-schéma représentant entre autre une unité de circuit logique faisant partie de la
forme de réalisation représentée à la figure 1.
On se réfère à la figure 1. Les caractéristiques de la présente invention peuvent être appliquées à la réalisation d'une machine d'usinage par décharges électriques à fil
circulant ou à fil de coupe. La machine comprend une élec-
trode en fil continu 1 qui peut etre en cuivre ou en alliage de cuivre, tel que le laiton, et qui peut présenter une épaisseuA ou diamètre de 0, 05 à 0,5 millimètre. L'électrode en fil 1 est alimentée en continu à partir d'une bobine de fourniture 2 représentée montée sur une colonne 3 de la
machine, et est reprise sur une bobine de reprise 4 repré-
sentée montée sur un bras 5 s'étendant à partir de la colonne 3. Un autre bras 6 s'étend à partir de la colonne 3 et présente à son extrémité un premier élément 7 de guidage du fil. Un second élément 8 de guidage du fil est fixé à une broche 9 montée déplaçable verticalement sur le bras supérieur 5. Ainsi, l'électrode en fil 1 est guidée sur l'élément 7 de guidage inférieur et l'élément 8 de guidage supérieur dont l'espacement est réglé en positionnant la broche 9 grâce à des moyens non représentés, et le fil est
déplacé axialement entre ces éléments par des moyens d'en-
trainement non représentés mais disposés dans un trajet de circulation du fil sur le côté de la bobine de fourniture 2 pour assurer une tension adaptée de l'électrode en fil 1 circulant. Une pièce 10 est disposée en relation d'usinage par rapport au fil-électrode circulant en continu entre les éléments de guidage du fil 7Et 8. La pièce 10 est montée fixe dans un réservoir 11 de travail qui est lui
aussi monté fixe sur un ensemble 12 de table de travail.
Un fluide d'usinage, par exemple de l'eau, est fourni à la zone de la pièce 10 et du fil-électrode 1 par une ou plusieurs buses non représentées, alors qu'une source de puissance d'usinage par décharges électriques (non repré- sentée) est électriqoe ment connectée au filélectrode 1 et à la pièce 10, pour appliquer une succession d'impulsions d'usinage au travers de l'intervalle d'usinage rempli de fluide formé entre le fil-électrode 1 circulant et la pièce afin d'enlever de la matière à partir de cette dernière. Une vis-mère ou vis d'avance 13 coopère avec l'ensemble 12 de table et est entraînée en rotation par un moteur 14 pour déplacer longitudinalement l'ensemble 12 de table dans la direction de l'axe des Y. Un codeur 15 est prévu accouplé de manière rotative avec l'arbre rotatif du
moteur 14 pour détecter un déplacement angulaire de celui-ci.
Bien que non représentée, une vis-mère ou d'avance selon l'axe des X est accouplée de manière similaire à l'ensemble 12 de table et est commandée de manière similaire par un moteur pour l'axe des X (non représenté) pour déplacer l'ensemble 12 longitudinalement dans la direction de l'axe des X qui s'étend perpendiculairement au plan du dessin. Un codeur est, de manière similaire, accouplé de manière rotative à l'arbre rotatif du moteur de l'axe des X pour détecter un
déplacement angulaire de celui-ci.
Un signal d'entraînement ou d'avance à chacun des moteurs de l'axe des X et de l'axe des Y est fourni par un conducteur 16X, 16Y à partir d'une commande numérique 16 qui est ici prévue équipée d'une unité de circuit 17 de commande à mémoire et une unité de circuit 18 à commande logique, chacune de ces unités devant être décrite plus loin. Le
circuit 17 de commande à mémoire comprend une unité de mé-
moire qui peut être constituée par une mémoire ROM (mémoire morte), une mémoire RAM (mémoire à accès aléatoire) et une bande magnétique logée avantageusement dans une cassette pour faciliter son introduction et son enlèvement. L'unité
de circuit 18 de commande logique peut, de manière avan-
tageuse, être constituée par une unité de traitement cen-
trale ou ordinateur (micro-ordinateur ou microprocesseur) pour permettre à l'unité 16 de réaliser les fonctions de
commande numérique programmée.
En 19 est représenté un générateur laser propre à émettre un rayon laser vers la pièce 10 pour détecter un déplacement de cette pièce avec un haut degré de précision. Un prisme 20 est fixé sur la surface de la pièce 10 et un miroir 21 est disposé sur le trajet du rayon laser pour diriger le rayon laser réfléchi par la surface de la pièce vers un convertisseur 22 opto-électrique dont les signaux électriques de sortie sont appliqués à l'unité de circuit 17 de comnande à mémoire. Une échelle de référence selon l'axe des Y et une échelle de référence selon l'axe des X
sont respectivement indiquées par 23 et 24.
En outre, des thermomètres 25, 26 et 27 sont disposés
dans les zones de-divers composants critiques de la machine.
Ainsi, le thermomètre 25 peut être utilisé pour détecter la température d'un support du guide 7 d'usinage, le thermomètre 26 pour détecter la température de la pièce 10 et le thermomètre 27 pour détecter la température d'un support du guide 8 d'usinage. Chacun des thermomètres 25, 26 et 27 est propre à convertir la température détectée
en un signal électrique correspondant. Les signaux électri-
ques sont appliqués à une unité de traitement 28 dont le signal de sortie est appliqué à l'unité de circuit 17 de commande à mémoire ou, en variante, peut être appliqué
directement à l'unité de sortie 18 à commande logique.
Un motif souhaité de profilage ou d'usinage devant être conféré à la pièce 10 grace à un processus d'usinage par décharges électriques à fil circulant sur la machine
représentée, est réalisé par une série de chemins de dépla-
cement de-l'ensemble 12 de table de travail selon les axes X et Y, sous l'action des moteurs 14 de l'axe des X et de l'axe des Y. La série de chemins de déplacement est à son tour imposée par les instructions correspondantes prescrites
qui sont programmées dans l'unité 16 de commande numérique.
Pour réaliser chaque chemin de déplacement selon chaque axe, l'unité 16 de commande numérique fournit un signal d'avance correspondant à chaque moteur. Ce signal d'avance précis n'est cependant pas converti avec précision en le mouvement d'avance correspondant ou souhaité de l'ensemble 12 de 246631f table de travail ou de la pièce 10, du fait de l'existence
de facteurs d'erreurs présents par inhérence dans le sys-
tème d'entraînement, par exemple une erreur dans le pas ou dans l'espacement de la vis-mère 13 et un jeu entre des composants associés. Selon l'invention, une erreur du déplacement de l'élément 12 déplacé ou de la pièce 10 est détectée et mise en mémoire sous commande puis traitée pour fournir une correction du signal d'avance appliqué à
chaque moteur.
Se référant à la figure 2, la structure et le fonctionne-
ment d'une certaine forme de réalisation de l'unité de cir-
cuit 17 de commande à mémoire vont être décrits. Dans ce dispositif qui concerne par exemple le mouvement selon l'axe des Y, le transducteur optoêlectrique 22fournit à
l'unité de circuit 17 de commande à mémoire une entrée ana-
logique qui représente la position de la pièce 10 détectée par le rayon laser. L'unité de circuit 17 de commande à mémoire comprend un convertisseur 121 analogique/numérique (AD) qui convertit le signal analogique de position en un train d'impulsions numériques qui sont comptées par un compteur 122 alors que les impulsions de détection provenant
du codeur 15 sont comptées par un compteur 124. Un compara-
teur 123 compare le niveau de comptage des compteurs 122
et 124 et fournit une différence de comptage qui est ver-
rouillée ou stockée temporairement dans un compteur verrouil-
lable 125. Les impulsions de détection provenant du codeur sont aussi comptées par les compteurs 128 et 129 paur
provoquer l'opération successive d'une mémoire ROM 126.
Un générateur 127 d'impulsions d'horloge est sensible à une sortie du compteur 128 pour fournir une impulsion d'horloge à chaque fois qu'un déplacement incrémentiel est compté, pour permettre au signal bloqué dans le circuit 125 d'etre mis en mémoire dans la mémoire ROM 126. A chaque fois qu'une impulsion d'horloge est produite, les deux compteurs 122 et 124 sont remis à zéro et le compte différentiel entre le déplacement réel de la pièce 10 et la sortie du codeur pour chaque déplacement incrémentiel, est transféré à partir du compteur verrouillable 125 à la mémoire ROM 126. Ainsi, l1 valeurs différentielle des déplacements incrémentiels successifs sont successivement accumulées et stockées dans
246 6312-
la mémoire ROM 126. Un commutateur 130 est utilisé pour
effacer le compte de chacun des compteurs.
Le déplacement réel de la pièce 11 est mesuré avec un degré de précision extrêmement élevé par le dispositif à laser 19, 20, 21 et 22. Une valeur différentielle entre un tel déplacement réel de l'élément déplacé 10 mesurée et une sortie du codeur 14 qui représente un déplacement de l'arbre du moteur 14 effectué en réponse à un signal
d'avance, est ainsi reconnue pour chaque avance incrémen-
tielle, les valeurs étant successivement mises en mémoire pour des avances incrémentielles successives. L'opération
de mise en mémoire est réalisée préalablement à une opéra-
tion d'usinage donnée. Ainsi, une erreur inhérente à la vis-mère 13 qui provoque une erreur du déplacement réel de l'élément déplacé, la pièce 10 ou l'ensemble 12 de table de travail, est mise en mémoire dans la mémoire ROM 126 dans chacune d'une série d'avances incrémentielles dirigées par les instructions mises préalablement en programme dans l'unité 16 de commande numérique. L'erreur mise en mémoire dans la mémoire ROM 126 est lue et les signaux d'avance corrigés
sont appliqués au moteur 14.
La figure 3 représente une forme de réalisation dé l'unité de circuit 18 de commande logique. Une explication va à nouveau 6tre donnée en se référant au déplacement selon l'axe des Y. Un signal provenant de l'unité 16 de
commande numérique est appliqué à un circuit 131 de confor-
mation de forme d'onde dont la sortie est appliquée à une
balance flip-flop 132 qui produit ainsi des signaux numériques.
Ces derniers signaux sont appliqués en passant par un dis-
criminateur 133 aux bornes haute et basse d'un compteur-
décompteur 143 ou compteur réversible. D'autre part, un compteur 139 préréglé compte-les impulsions de détection fournies par le codeur 15 pour former un signal de sortie qui est appliqué à un circuit de lecture 138 de la mémoire ROM 126. L'information en mémoire dans cette dernière est
lue et appliquée à un circuit 136 conformateur de forme d'onde.
Une balance flip-flop 137 convertit le signal conformé en impulsions numériques qui sont appliquées en -passant par le discriminateur 133 aux bornes haute et basse du compteur 134. Le compteur 134 réalise un compte ou un décompte jusqu'à il
l'atteinte d'une limite supérieure ou inférieure préréglée.
Alors,une sortie est--produite par un circuit 135 conformateur de forme d'onde et est appliquée à un circuit 142 de commande
différentielle en passant par une première entrée de celui-
ci, puis ensuite à un circuit 143 d'entraînement pour en-
traîner sous commande le moteur 14. Un circuit 141 confor-
mateur de forme d'onde est interposé entre le compteur 139
et une seconde entrée d'un circuit 142 de-commande diffé-
rentielle. Un oscillateur 140 est utilisé pour faire fonc-
tionner les deux balances flip-flop 132 et 137.
En fonctionnement, le moteur 14 est commandé pour en-
traîner la vis-mère 13 qui, à son tour, déplace l'ensemble 12 de table de travail et ainsi la pièce 10. Un déplacement angulaire du moteur 14 de la vis-mère 13 est détecté par le codeur 15, qui ainsi produit des impulsions correspondant au déplacement angulaire réalisé en réponse à un signal d'avance appliqué au moteur 14. Le codeur 15 peut aussi
fournir un signal de vitesse correspondant au nombre d'im-
pulsions par unité de temps,en outre du signal de position ou de déplacement correspondant au nombre d'impulsions. La sortie du codeur 15 est accumulée dans le compteur préréglé 139 et chaque fois que les impulsions détectées atteignent
un nombre prédéterminé, le compteur 139 fournit une im-
pulsion de signal pour activer le circuit de lecture 138.
L contents des mémoires ROM 126 sont ainsi successivement lus et appliqués par le circuit 136 aux balances flip-flop 137 o ils sont convertis en signaux numériques. Ces derniers sont alors appliqués par le discriminateur 133 au compteur 134 dans lequel les signaux d'avance programmés proviennent de l'unité 16 de commande numérique. Le compteur 134 fournit
ainsi les signaux d'avance révisés par les signaux compen-
sateurs d'erreurs provenant de l'unité de mémoire 126 grâce à l'opération de comptage différentiel. Le signal d'avance révisé provenant du compteur 134 est reconformé par le circuit 135 conformateur d'onde et passe au travers du circuit 142 de commande différentielle et du circuit d'entraînement 143 pour exciter le moteur 14, déplaçant
ainsi précisément l'ensemble 12 de table de travail confor-
mément à la commande et malgré l'erreur inhérente du système
mécanique reliant le moteur 14 à l'ensemble 12.
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La pièce 10 est montée fixe sur la table de travail 12 et est maintenue dans une position d'usinage prédéterminée par rapport à l'électrode en fil 1. En conséquence, un profil d'usinage souhaité est obtenu avec un degré de précision extrêmement élevé. Il est clair qu'un mécanisme d'entraînement similaire comprenant un dispositif de compensation d'erreur tel que décrit ci-dessus peut être utilisé pour un ou plusieurs axes du plan X-Z, orthogonal à l'axe Y pour
lequel la description vient d'être faite.
Il ressort de ce qui précède que malgré la présence d'erreuns dans le pas ou dans l'espacement de la vis-mère 13 d'avance, ces erreurs sont effectivement reconnues par des mesures à haute précision par le dispositif à laser
19, 20, 21, 22, et une erreur dans chacune des avances incré-
mentielles est mise en mémoire successivement dans l'unité 17 de commande à mémoire préalablement à une opération d'usinage donnée. Au cours de l'opération d'usinage réel,
les signaux d'erreurs en mémoire sont reproduits en syn-
chronisme de la série de signaux d'avance programmés préa-
lablement qui sont fournis à partir de l'unité 16 de commande numérique, si bien qu'une série révisée de signaux d'avance est générée et est appliquée-au moteur, déplaçant ainsi précisément l'élément mobile comme souhaité. L'utilisation d'un codeur en tant que détecteur pour fournir un signal de référence en réponse à un signal d'avance est avantageux car ceci permet de détecter lavitesse du déplacement. Ainsi, les impulsions de sortie du compteur 139 peuvent être appliquées au circuit 142 de commande différentielle et un signal de dérive de vitesse fourni par la sortie du circuit 142 de commande différentielle peut être appliqué au moteur 14 pour commander la vitesse de déplacement angulaire de l'arbre rotatif. De cette manière, on atteint une commande
de positionnement à sensibilité de réponse accrue.
Il a en outre été constaté qu'une déformation thermique (dilatation) de certains composants critiques de la machine provoquent une sérieuse erreur du positionnement d'usinage.
Cette erreur est efficacement compensée selon d'autres caractéristiques de l'invention. Ainsi, comme représenté à la figure 1, les thermomètres 25, 26 et 27 sont disposés de manière à détecter les températures de l'élément 7 de guidage d'usinage ou de son bras support 6, de la pièce et de l'élément 8 de guidage d'usinage, ou de son élément support 9, et fournir des signaux électriques correspondants. La déformation thermique (dilatation) de chaque partie est connue à partir de sa température
telle que détectée et des signaux électriques correspon-
dants qui sont générés à la sortie des thermomètres 25, 26 et 27. Le circuit de discrimination ou ordinateur 28 auquel sont fournis les signaux de température analyse
alors les influences des déformations thermiques (dilata-
tions) des parties respectives sur la position réelle de
la pièce 10 par rapport à l'axe du fil-électrode 1 cir-
culant, et fournit un signal de compensation qui peut être appliqué, en passant par un conducteur 28adirectement au circuit logique 18, pour corriger le signal d'avance appliqué au moteur 14. Le circuit 28 peut, en variante, être un simple circuit de jonction et alors l'analyse peut être
conduite par le circuit logique 18. Le circuit de discrimi-
nation ou ordinateur 28 peut aussi fournir une série de signaux représentatifs de l'influence de la dilatation thermique des composants soumis à détection sur la position de la pièce, qui est connue en forntion du temps. La série de tels signaux peut être appliquée grâce à un conducteur 28b à l'unité de mémoire 17, et les signaux mis en mémoire peuvent être reproduits et appliqués aux signaux d'avance programmés préalablement fournis par l'unité de commande
numérique 16 au cours d'une opération d'usinage. Une pré-
cision d'usinage accrue est ainsi obtenue en dépit des déformations thermiques (dilatations) de ces composants
critiques de la machine. --
On comprend que le moteur,dans ce système, peut être soit un moteur rotatif, soit un moteur linéaire. Un moteur
à courant alternatif peut être équipé d'un circuit d'en-
trainement à commande de phase. Un moteur pas à pas ou un moteur à courant continu doit, bien sûr, être alimenté par des circuits d'entraînement à impulsions ou continus,
respectivement, qui sont bien connus de l'homme de l'art.
Un moteur à fluide ou un moteur électro-fluidique peut
également être utilisé. Les moyens pour détecter le dépla-
cement opératoire du moteur ou de l'élément d'entraînement (par exemple la vis-mère) comprennent avantageusement un codeur du type rotatif tel que représenté ou uncodeur du type linéaire, mais l'on peut utiliser, ea variante, tout autre détecteur de fonction analogue, tel qu'un tachymètre à induction, un détecteur interférentiel, un dispositif à résolution ou une échelle magnétique. L'ensemble de commande est avantageusement une unité de commande numérique de conception courante, mais il peut âtre un système à
copier connu. Les moyens directement sensibles à un dépla-
cement de l'élément déplaçable ne sont pas limités au dispositif à laser représenté mais,entre autre, ils peuvent avantageusement appliquer un dispositif de détection à ultrasons, tel que décrit dans la Demande de Brevet européen
publiée le 12 décembre 1979 sous le numéro 0006022Al.
L'invention fournit donc un procédé amélioré ainsi qu'un appareil pour commander. b déplacement d'un élément mobile
d'une machine-outil avec une très grande précision.
Claims (28)
1. Procédé pour commander le déplacement d'un élément
mobile d'une machine-outil comprenant un élément d'en-
trainement en coopération d'entraînement avec l'élément mobile, des moyens moteurs en coopération d'entraînement avec l'élément d'entraînement et des moyens de circuit d'entraînement pour exciter les moyens moteurs et entraîner l'élément d'entratnenent, et ainsi déplacer l'élément mobile, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les mesures consistant à: a) appliquer à partir d'un ensemble de commande une
série de signaux d'avance auxdits moyens de circuit d'en-
trainement, pour exciter les moyens moteurs et réaliser
la série correspondante de mouvements souhaités de l'élé-
ment mobile; b) détecter un déplacement de l'élément mobile résultant
de l'application de chacun desdits signaux d'avance aux mo-
yens de circuit d'entraînement et aux moyens moteurs pour fournir un premier signal fonction du déplacement; c) détecter les signaux d'avance pour fournir une série de seconds signaux, chacun fonction de chacun des signaux d'avance;
d) mettre en mémoire successivement sur un support d'en-
registrement les premiers signaux correspondant à la série de seconds signaux; e) reproduire successivement les premiers signaux en mémoire sur le support d'enregistrement correspondant à la série de seconds signaux tout en permettant aux signaux d'avance d'être fournis en série par l'ensemble de commande; et f) traiter les premiers signaux reproduits et les signaux d'avance pour fournir lasérie de signaux d'avance révisés, et appliquer les signaux d'avance révisés aux moyens de
circuit d'entraînement, pour réaliser en série les mouve-
ments souhaités de l'élément mobile.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure (b) comprend la production du premier signal en tant que dérive du déplacement de l'élément mobile par rapport à un déplacement théorique de celui-ci imposé par
le signal d'avance.
16 2466312
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la mesure (c) le second signal est produit en détectant un déplacement opératoire des moyens moteurs résultant de l'application de chacun des signaux d'avance aux moyens de circuit d'entraînement
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mesure (b) comprend la production du premier signal en tant que dérive du déplacement de l'élément mobile par
rapport au déplacement opératoire des moyens moteurs.
5. Procédé selun la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la mesure (c), le second signal est produit en
détectant un déplacement opératoire de l'élément d'entraîne-
ment résultant de l'application de chacun des signaux
d'avance aux moyens de circuit d'entratràment.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la mesure (b) comprend la production du premier signal en tant que dérive du déplacement de l'élément mobile par
rapport au déplacement opératoire de l'élément' d'entrai-
nemnent.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré-
cédentes, caractérisé en ce que pendant la mesure (d) les premiers signaux sont mis en mémoire-successivement sur le support d'enregistrement en correspondance directe de la
série de signaux d'avance.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1
à 6, caractérisé en ce que pendant la mesure (e) les premiers signaux en mémoire sur le support d'enregistrement sont reproduits successivement en correspondance directe de
la série des signaux d'avance.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pendant l'étape (e) les premiers signaux en mémoire sur le support d'enregistrement sont reproduits successivement
en correspondance directe de la série de signaux d'avance.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours de la mesure (b) le déplacement de l'élément
mobile est détecté en mesurant la position de l'élément -
mobile au moyen d'un rayon laser.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les mesures consistant à détecter la température d'au moins un composant critique de la machine, convertir la température détectée en un signal électrique correspondant représentatif d'une déformation thermique dudit composant, dériver du signal électrique un signal de correction et combiner les signaux d'avance et le signal de correction pour compenser une erreur de posi-
tionnement de l'élément mobile due à la déformation ther-
mique dudit composant.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en
ce que ledit composant comprend l'élément mobile.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le signal électrique est mis en mémoire en liaison avec la mesure (d) et est reproduit en liaison avec la
mesure (e).
14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le signal de correction est mis en mémoire en liaison avec la mesure (d) et est reproduit en liaison avec la
mesure (e).
15. Appareil pour commander le déplacement d'un élément mobile d'une machine-outil, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens d'entraînement en coopération d'entraînement avec l'élément mobile; des moyens moteurs en coopération d'entraînement avec les moyens d'entraînement; des moyens de circuit d'entra5nement pour exciter les moyens moteurs pour entraîner les moyens moteurs, déplaçant ainsi l'élément mobile; un ensemble de commande pour appliquer une série de signaux d'avance aux moyens de circuit d'entraînement, excitant ainsi les moyens moteurs pour réaliser la série correspondante de mouvements souhaités de l'élément mobile;
des premiers moyens de détection sensibles à un dépla-
cement de l'élément mobile résultant de l'application de
chacun des signaux d'avance aux moyens de circuit d'en-
trainement et aux moyens moteurs,fournissant un premier signal fonction du déplacement; des seconds moyens de détection sensibles aus signaux d'avance pour fournir une série de seconds signaux fonction chacun de chacun des signaux d'avance;
des moyens de mémoire pour mettre en mémoire successi-
vement les premiers signaux correspondants à la série de
246-6312
seconds signaux; des moyens de lecture pour les moyens de mémoire pour
reproduire successivement les premiers signaux correspon-
dants à la série de seconds signaux; et des moyens logiques pour traiter les premiers signaux reproduits et les signaux d'avance, et fournir la série de signaux d'avance révisés et appliquer en série les
signaux d'avance révisés aux moyens de circuit d'entrai-
nement et aux moyens moteurs, réalisant ainsi la série
1C désirée de mouvements de l'élément mobile.
16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection sont propres à fournir le premier signal en tant que dérive du déplacement de l'élément mobile par rapport à un déplacement théorique
de celui-ci imposé par le signal dAavance.
17. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les seconds moyens de détection sont sensibles à un déplacement opératoire des moyens moteurs résultant de l'application de chacun des signaux d'avance aux moyens
de circuit d'entraînement.
18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection sont propres à fournir le premier signal en tant que dérive du déplacement de l'élément mobile par rapport au déplacement opératoire
des moyens moteurs.
19. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les seconds moyens de détection sont sensibles à un déplacement opératoire des moyens d'entraînement résultant de l'application de chacun des signaux d'entraînement aux
moyens de circuit d'entraînement.
20. Appareil selon l revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de détection sont propres à fournir le premier signal en tant que dérive du déplacement de l'élément mobile par rapport au déplacement opératoire des moyens
d'entraînement.
21. Appareil selon l'une quelconque des revendications
à 20, caractérisé en ce que les moyens de mémoire sont propres à garder successivement en mémoire les premiers signaux correspondants directement à la série de signaux
d'avance.
22. Appareil selon l'une quelconque des revendications
à 20, caractérisé en ce que les moyens de lecture sont propres à reproduire successivement les premiers signaux
correspondants directement à la série de signaux d'avance.
23. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que les moyens de lecture sont propres à reproduire
successivement les premiers signaux correspondants direc-
tement à la série de signaux d'avance.
24. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection comprennent des moyens pour mesurer la position de l'élément mobile grâce
à un rayon laser.
25. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens thermosensibles pour mesurer une température d'au moins un composant critique de la machine, des moyens pour convertir la température détectée en un signal électrique correspondant représentatif d'une déformatio thermique dudit composant, des moyens pour dériver du signal électrique un signal de correction et des moyens pour combiner les signaux d'avance et le signal de correction et compenser une erreur du positionnement de l'élément mobile dûe à la déformation thermique dudit composant.
26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en
ce que ledit composant critique comprend l'élément mobile.
27. Appareil selon la revendication 26, caractérisé en
ce que ledit élément mobile est une pièce usinée.
28. Appareil selon la revendication 27, caractérisé en ce que ledit composant critique comprend au moins un élément
de support d'un outil pour usiner ladite pièce.
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