FR2610556A1

FR2610556A1 - Electroerosion machine electronic control system

Info

Publication number: FR2610556A1
Application number: FR8701705A
Authority: FR
Inventors: Jose Maria Onandia Albizuri
Original assignee: Ona Electro Erosion SA
Current assignee: Ona Electro Erosion SA
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-11
Publication date: 1988-08-12
Anticipated expiration: 2007-02-11
Also published as: FR2610556B1; DE3703999A1

Abstract

An electronic control system for a penetrating electroerosion machine consists of the following components: (a) a first processor for recording/monitoring of an external keyboard and a display unit; (b) a second processor with systems for recognition of the positioning of the X,Y,Z axes of the machine, for displaying the positioning; and for calculating variations in the motion of theX,Y,Zaxes; (c) a third processor with a system for direct control of the motion of the X,Y,Z axes; and (d) a power circuit formed of component groups consisting of parallel-connected resistance transistors connected to the electrode block and with supply leads of different voltages to the work piece block, the transistor base plates remaining connected and forming groups controlled by (e) a fourth processor equipped with a control system for the transistor base plate groups; (f) a servo-circuit connected to the fourth processor and equipped with a Z axis motion control system; and (g) a function matching intermediate stage circuit which connects the microprocessors in pairs.

Description

"SYSTEME DE CONTROLE ELECTRONlQUE D'UNE
MACHINE A ELECTROEROSION PAR PENETRAT1ON
I1 existe des machines 8 électroérosion commandées par microprocesseurs nécessitant une grande puissance, effectuant de la même manière le contrôle des axes X, Y, Z de la machine et exigeant presque continuellement l'intervention d'un opérateur pour sa programmation, son contrôle et sa surveillance."ELECTRONIC CONTROL SYSTEM OF A
ELECTROEROSION MACHINE BY PENETRAT1ON
There are microprocessor-controlled electro-erosion machines requiring a great deal of power, likewise controlling the X, Y, Z axes of the machine and requiring almost continuously the intervention of an operator for his programming, control and control. monitoring.

Le système faisant l'objet de cette invention libère le microprocesseur principal de ses tâches à l'aide d'autres microprocesseurs, contrôle l'axe Z de l'électrode de manière différente aux axes X et Y et élimine l'intervention de ltopérateur. The system of this invention releases the main microprocessor from its tasks using other microprocessors, controls the Z axis of the electrode differently to the X and Y axes and eliminates the need for the operator to operate.

La figure 1 est un abéma synoptique du système faisant l'ojet de cette invention. Figure 1 is a block diagram of the system covered by this invention.

La figure 2 est un shama du circuit de puissance. Figure 2 is a shama of the power circuit.

Les figures 3 et 4 sont deux représentations de courbes expérimentales telles qu'elles seront définies plus avant. Figures 3 and 4 are two representations of experimental curves as they will be defined further.

Un machine à électroérosion dispose d'un ou de plusieurs bancs superposés sur laquelle la pièce de travail est fixée, lui donnant un mouvement suivant les axes X, Y, Z d'une poupée porte-électrode qui fondamentalement a un mouvement suivant l'axe Z. An EDM machine has one or more superposed benches on which the workpiece is fixed, giving it a movement along the X, Y, Z axes of an electrode holder which basically has a movement along the axis Z.

Pour contrtler les mouvements et le fonctionnement de cette machine > et en vue de disposer d'un grand bloc de microprocesseur6 avec ses mémoires et périphériques correspondants, il a été prévu que toute les fonctions à développer sont effectues au moyen de quatre microprocesseurs reliés entre eux par des circuits d'interface d'adaptation de périphériques (6). To control the movements and the operation of this machine> and in order to have a large microprocessor block6 with its corresponding memories and peripherals, it has been planned that all the functions to be developed are performed by means of four microprocessors connected together. by peripheral adaptation interface circuits (6).

On dispose d'un premier microprocesseur (1) qui se charge de la commande, du contrôle et de la réception à partir d'un clavier (4) externe pour la manipulation de l'utilisateur et disposant des informations souhaitées sur un écran de visualisation (5), lequel est raccorde au premier microprocesseur (1). There is a first microprocessor (1) which is responsible for controlling, controlling and receiving from an external keyboard (4) for the manipulation of the user and having the desired information on a display screen (5), which is connected to the first microprocessor (1).

Les règles (7) situées au-dessus de chacun des axes X, Y, Z de la machine en forme conventionnelle, fournissent leurs informations au moyen d'impulsions. Entre les dites règles (7) et le deuxième microprocesseurs (2) qui dispose de moyens de comptage des dites impulsions, est disposé un circuit compteur (8) de type circulaire de petite capacité, par opposition au compteurs de grande capacité qui sont généralement utilises. The rules (7) located above each of the X, Y, Z axes of the conventionally shaped machine provide their information by means of pulses. Between said rules (7) and the second microprocessor (2) which has counting means of said pulses, is disposed a counter circuit (8) of circular type of small capacity, as opposed to large capacity counters which are generally used .

Le microprocesseur (2) fournit aux microprocesseurs (1), (3), (4) l'information exacte du passage pour une cote préfixée de chacun des axes des axes X, Y, Z ou de l'un de ceux-ci. The microprocessor (2) supplies the microprocessors (1), (3), (4) with the exact information of the passage for a prefixed dimension of each of the axes of the X, Y, Z axes or one of these axes.

Les axes X, Y, Z de la machine peuvent etre mis en oeuvre par un moyen conventionnel tel que, par exemple, des moteurs pas à pas. The X, Y, Z axes of the machine can be implemented by conventional means such as, for example, stepper motors.

Avec une machine possédant ces caractéristiques, il est fondamental, étant données les variables de travail, que la distance entre l'électrode supportée par la poupée et la pièce de travail soit celle qui est souhaitée étant donne que dans le cas contraire, il se produit une telle variation de tensions qui résulte à un gavage, ou un arc, ou une fusion des éléments, ou autre effets contre-productifs. With a machine possessing these characteristics, it is fundamental, given the working variables, that the distance between the electrode supported by the doll and the workpiece is that which is desired since, in the opposite case, it occurs. such a variation of tensions which results in a force-feeding, or an arc, or a fusion of the elements, or other counterproductive effects.

L'invention prévoit un circuit de détection (10) qui, dispose des moyens pour détecter la tension instantanée existante entre ltélectrode et la pièce, et pour calculer la tension moyenne (tm) de la courbe de décharge résultante. The invention provides a detection circuit (10) which has means for detecting the instantaneous voltage existing between the electrode and the workpiece, and for calculating the average voltage (tm) of the resultant discharge curve.

Le signal de tension moyenne est envoyé au comparateur (lux), (lly), (lez) qui le comparent avec un signal de tension de référence (tr) déterminé par le troisième processeur (3) ou par l'utilisateur à partir du clavier externe (40). The average voltage signal is sent to the comparator (lux), (lly), (lez) which compares it with a reference voltage signal (tr) determined by the third processor (3) or by the user from the keyboard external (40).

Un seul comparateur (llxy) peut également ètre utilise pour les axes X et Y. A single comparator (llxy) can also be used for the X and Y axes.

Le troisième processeur (3), grâce à l'information reçue, le programme qui lui est envoyé et les moyens internes dont il dispose commande les moyens d'actionnement des axes X, Y fournissant les caractéristiques de fonctionnement (12x), (12y) des dits- > oyens, comme par exemple les caractéristiques électriques fournies par le fabricant des moteurs pas a pas correspondants, signalant la trajectoire et la modifiant conformément aux signaux des comparateurs (lux), (lit). The third processor (3), thanks to the received information, the program that is sent to it and the internal means at its disposal controls the means for actuating the X, Y axes providing the operating characteristics (12x), (12y) such as, for example, the electrical characteristics provided by the manufacturer of the corresponding stepper motors, signaling the path and modifying it according to the signals of the comparators (lux), (lit).

Etant donné que la poupée porte-électrode doit agir très rapidement avantqu'il y ait d'éventuelles différences entre la tension moyenne (tm) et la tension de référence (tr), il est necessaire pour la commnde de l'axe Z d'avoir un circuit de servo-commande (13) qui recoit le signal provenant du coparaeur (lez) de l'axeZ et qui agit sur les moyens de déplacement du dit axe Z, cette servo-commande tant liée au quatrième processeur (4). Since the electrode headstock must act very fast before there are any differences between the mean voltage (tm) and the reference voltage (tr), it is necessary for the Z axis command of have a servo-control circuit (13) which receives the signal from the coarse (lez) of the Z axis and which acts on the displacement means of said Z axis, this servo-control both linked to the fourth processor (4).

Ce type de machine doit effectuer différents types de travaux au pointde vue du degré de finition ou de sécurité, tels quele dégrossissage, la finition, la refinition, etc., et, par conséquent, différentes puissances sont nécessaires pour l'étincelle de décharge qui esr fournie par un circuit de puissance (14), tel qu'il peut ètre constaté sur les figures 1 et 2. This type of machine must perform various types of work in terms of degree of finish or safety, such as roughing, finishing, refinishing, etc., and, therefore, different powers are required for the discharge spark which esr provided by a power circuit (14), as can be seen in Figures 1 and 2.

Le circuit de puissance (14) est composé d'ensembles (151), (152) > (153), etc. en parallèle, ayant chacun des résistances (16) et des transistors (17) en série liant chaque ensemble d'une part au bloc électrode (19) et d'autre parla la ligne d'alimentation (25), les bases (18) des transistors (17) sont reliées entre elles, formant des groupes, par exemple, ceux de l'ensemble (151) avec celles de (153) et (157) formant un groupe et celle de l'ensemble (152) > 154), (155) formant une autre groupe, etc. chacun de ces groupes recevant une tension différente, ce qui a pour résultat de permettre de disposer de la décharge approprie pour chaque type de travail. The power circuit (14) is composed of sets (151), (152)> (153), etc. in parallel, each having resistors (16) and transistors (17) in series linking each set on the one hand to the electrode block (19) and on the other side to the feed line (25), the bases (18) transistors (17) are connected together, forming groups, for example, those of the set (151) with those of (153) and (157) forming a group and that of the set (152)> 154) , (155) forming another group, etc. each of these groups receiving a different voltage, which has the result of providing the appropriate discharge for each type of work.

Le quatrième processeur (4) dispose également de cartes (21) périphériques. The fourth processor (4) also has peripheral cards (21).

Le quatrieme processeur (4) est équipé internement d'un circuit d'impulsion (22) composé par d'autres transistors (23) dont les sorties (24) agissent sur une carte peripherique de tension et de courant qui active/desactive chaque groupe d'ensemble (15). The fourth processor (4) is internally equipped with a pulse circuit (22) composed of other transistors (23) whose outputs (24) act on a peripheral circuit of voltage and current that activates / deactivates each group. overall (15).

Un carte peripherique horloge (212) transmet au circuit de puissance (14) les impulsions (28) qui de termineront les temps de travail (tt) tant en ionisation qu'en décharge et les temps de pause (top) pour la déionisation. A clock peripheral card (212) transmits to the power circuit (14) the pulses (28) which will terminate the working times (tt) in both ionization and discharge and the pause times (top) for deionization.

Les impulsion (28) agissent sur les bases (27) d'un groupe de transistors (26) reliés au bloc électrode d'une part, et au bloc pièce (20) d'autre part. The pulses (28) act on the bases (27) of a group of transistors (26) connected to the electrode block on the one hand, and the workpiece block (20) on the other hand.

La figure 3 représente une courbe expérimentale dans laquelle l'axe ox est le temps d'impulsion (ti), l'axe de gauche oy est la capacité de démarrage (Vw) du matériel en mm3/Min et l'axe de droite oy l'usure (V) de 1'électrode en pourcentage du volume. Figure 3 shows an experimental curve in which the ox axis is the pulse time (ti), the left axis oy is the starting capacity (Vw) of the material in mm3 / Min and the right axis oy the wear (V) of the electrode as a percentage of the volume.

La figure 2 représente une courbe expérimentale dans laquelle l'axe ox est le temps d'impulsion (ti) et l'axe oy est l'écartement (G) avec ou sans rugosité. Figure 2 shows an experimental curve in which the ox axis is the pulse time (ti) and the axis oy is the gap (G) with or without roughness.

L'écartement sera défini comme la distance entre les formes géométriques de l'électrode et la pièce à travailler. The gap will be defined as the distance between the geometric shapes of the electrode and the workpiece.

L'expérience a démontré que,étant donnée une série de valeurs déterminantes à l'intensité et à la tension de décharge est apparentée à une famille de courbes similaires à celles représentées figure 3 et 4 ayant atteint la conclusion expérimentale que le procédé inverse est possible, c'est-à-dire qu'à partir d'une valeur de rugosité (RE), il serait possible de déterminer le reste des variables qui régissent le procédé tels que l'intensité, la tension de décharge, le temps de décharge, l'écartement, etc. Experience has shown that, given a series of determinants at the intensity and discharge voltage is related to a family of curves similar to those shown in Figure 3 and 4 having reached the experimental conclusion that the reverse process is possible , that is to say that from a roughness value (RE), it would be possible to determine the rest of the variables that govern the process such as the intensity, the discharge voltage, the discharge time , spacing, etc.

La tabulation créée en correspondance approximative avec la famille de courbes mentionnée est introduite dans la mémoire de l'un des microprocesseurs, de préférence le quatrième micro-processeur qui contrôle le générateur de sorte que l'opérateur indique la rugosité souhaitée et le microprocesseur ordonne et fixe les variables selon lesquelles le procédé a suivre par la machine sera régi. The tabulation created in approximate correspondence with the mentioned family of curves is introduced into the memory of one of the microprocessors, preferably the fourth microprocessor which controls the generator so that the operator indicates the desired roughness and the microprocessor orders and sets the variables according to which the process to be followed by the machine will be governed.

Il existe d'autres variables qui sont préalables et étrangères à la machine autant en tabulation qu'en programmation pour que la machine les reprenne, qui sont la nature de ltélectrode, cuivre, graphite ou autres et la nature de la technologie à suivre qui sera définie ici comme le choix entre l'arrachage maximum (Vw) de materiel par unité de temps, le minimum d'usure (V) de l'électrode ou réglage pour toute autre technologie signalée par les courbes de la famille/
La tabulation permet également au microprocesseur de gérer la machine par phases, signalant internement au microprocesseur la stratégi de finition ou de rugosités intermdiaires à partir de fixer les variables de rugosité finale, décartement final ou de profondeur finale.There are other variables that are prerequisite and foreign to the machine as much in tabulation as in programming for the machine to take over, which are the nature of the electrode, copper, graphite or others and the nature of the technology to follow that will be defined here as the choice between the maximum tearing (Vw) of material per unit time, the minimum wear (V) of the electrode or setting for any other technology indicated by the curves of the family /
The tabulation also allows the microprocessor to manage the machine in phases, signaling internally to the microprocessor the strategy of finishing or intermediate roughness from setting variables of final roughness, final separation or final depth.

Pour que le système fonctionne bien, il est nécessaire que la superficie d'attaque soia pour que chaque régime signalée par la rugosite souhaitée d'une valeur minimum (Sm) pour que la tabulation oblige la machine , en cas ou la
n superficie d'attaque réelle (sr) n'atteidrais pas cette valeur minimum, à changer les variables pour arriver à SrSm. For the system to work well, it is necessary that the attack area soia that each regime indicated by the desired rugosity of a minimum value (Sm) for the tabulation obliges the machine, in case the
A real attack area (sr) would not reach this minimum value, change the variables to reach SrSm.

Le deuxième micro-processeur (2) qui, comme cela a déjà été indiqué revoit l'information de la situation et du mouvement des axes X, Y, Z provenant des règles correspondantes et possède également les moyens pour le calcul des oscillations produites sur les axes X, Y, Z résultant de la gouverne du troisième processeur (3), transmettant la dite information au quatrième microprocesseur (4) qui dispose des moyens pour changer la tension de référence (tr), tAche qui, par le passé, devait etre effectue par l'opérateur. The second microprocessor (2) which, as already indicated, reviews the information of the situation and the movement of the X, Y, Z axes from the corresponding rules and also has the means for calculating the oscillations produced on the X, Y, Z axes resulting from the control of the third processor (3), transmitting said information to the fourth microprocessor (4) which has means for changing the reference voltage (tr), a task which, in the past, had to be performed by the operator.

Dans le cas où les oscillations mesurées par le deuxième microprocesseur (2) dépasseraient une limite préfixe indiquant que l'étape de delonisation n'est pas dela régularité souhaitée pour le fonctionnement correct de la machine > des moyens sont disponibles por commander le retour de la poupée. In the case where the oscillations measured by the second microprocessor (2) exceed a prefix limit indicating that the delonization step is not the desired regularity for the correct operation of the machine> means are available to control the return of the doll.

L'écartement contrtlant l'intensité et la stabilité de l'avance qui es définie comme le paramètre résultant de la courbe de ltélectrode par unité de temps est surveillé. The gap controlling the intensity and stability of the advance which is defined as the parameter resulting from the electrode curve per unit of time is monitored.

Claims

1- Electronic control system for a penetrating electroerosion machine, characterized by:

(a) a first processor with means for controlling / receiving an external keyboard and a screen,

(b) a second processor with the means for knowing the positioning of the axes X, Y, Z of the machine, the means for displaying its positioning, the means for calculating the oscillations in the movement of the axes X, Y, Z,

(c a third processor that has means to directly control the movement of the X, Y, Z axes,

(d) a power circuit consisting of transistor / resistance assemblies in parallel with each other and connected on the one hand to the electrode group and to the supply lines of the different voltages to the groups of the part, being the bases of the connected transistors forming groups whose control is carried out by

(e) a fourth processor that has the means to control the base groups of the transistors,

(f) a servo circuit connects to the fourth processor and which has means for controlling the movement of the Z axis,

(g) a function matching interface circuit connecting the microprocessors in pairs.

2- Electronic control system for a penetrating electro-erosion machine according to the claimed

cation 1, characterizes the fact that it has a detector circuit of the average voltage by the phase between the electrode carried by the doll and the workpiece, providing information to several comparators, at least one for axes

X and Y and another for the Z axis, and joining the X and Y axis compensators to the third processor and the Z axis comparator to the servo circuit and providing each of them with a reference voltage from the keyboard external.

.3- electronic control system for a machine for electro-erosion penetration, seion any one of claims 1 and 2 characterized in that the third processor has internal means for controlling by pulse signals motors not not loaded movements according to the X and Y axes.

4. An electronic control system for a penetrating electro-erosion machine, according to the first claim, characterized in that the moire of one of the microprocessors is provided with a tabulation of the variables which governs the process in accordance with the family of experimental curves, as represented in FIGS. 1 and 2, governing the family by the intensity and discharge voltage variables and each curve concretely by the time of the impulse,

The input to the tabuLation being the desired roughness variable with the microprocessor means for signaling the rest of the variables

An electronic control system for a penetrating electro-erosion machine, according to the first claim, characterized in that the power circuit consists of a set of parallel transistors which are connected on the one hand to the electrode block and secondly to a piece block, and whose bases are controlled by the pulses of a clock card transmitting pulses marking the working time and pause.

6. Electronic control system for a penetrating electro-erosion machine, according to the first claim, characterized in that it comprises rules on the axes, which transmit information to the second processor via a Intermediate counter circuit of small capacity.

7- electronic control system system for a machine with electro-erosion penetration, according to the sixth claim characterized in that the microprocessor is programmed in accordance with the tabulation for the course of the process once fixed roughness variables desired, the type electrode, the technique to follow and the nature of the piece.

8- Electronic control system for a

penetrating electro-erosion machine, according to the sixth

claim caracterized by the fact that the microprocessor is

program in accordance with the tabulation for the unfolding of the

process by intermediate phases, once fixed final roughness variables, the spacing between the electrode and the workpiece and the final depth of the work to be performed.

9-'Electronic control system for a penetrating electro-erosion machine, according to the eighth claim, characterized in that the tabulation is influenced so that the actual values of the attack area are greater than pre-determined minimum values area of attack.

10- electronic control system for a machine with EDM, according to the sixth claim characterized in that one of the microprocessor6 has means for controlling the distance as a function of the intensity and the curve of the electrode per unit of time.

11- electronic control system for penetrating electro-erosion machine, according to the tenth claim, characterized in that it has deans for controlling the intensity and the stroke of the electrode per unit of time, having means to adapt these smallpox in agreement with the tabulation for the desired roughness, at the corresponding intensity.

12- Electronic control system for a penetrating electroerosion machine, according to the eleventh claim, characterized in that if the electrode curve per unit time is greater than certain predetermined values, the electrode is reports