Procédé et dispositif de commande d'un déplacement relatif, notamment dans une machine-outil L'invention concerne la commande automatique d'un déplacement, tel que le déplacement relatif en tre le porte-outil et le porte-ouvrage d'une machine- outil, au moyen d'impulsions électriques, et se pro pose d'établir un procédé et un dispositif permettant de commander le déplacement aussi bien en vitesse qu'en distance parcourue conformément à des don nées numériques,
par exemple sous forme de pro gramme enregistré, et cela suivant plusieurs coor- données et avec une précision et une souplesse très grandes.
Il a déjà été proposé de commander le dépla cement d'un objet à l'aide de trains d'impulsions électriques appliqués à un moteur agencé de manière qu'il imprime à l'objet commandé des déplacements successifs proportionnels au nombre total d'impul- sions de chaque train qu'il reçoit et à une vitesse proportionnelle à la fréquence (instantanée ou moyenne) des impulsions de chaque train.
Un tel dis- positif a notamment fait l'objet du brevet suisse Ne 356184 pour une Machine-outil à commande automatique par programme enregistré y> au nom de la titulaire.
Dans les procédés de commande antérieurs de ce genre, seul le nombre d'impulsions de commande du train applique au moteur est spécifié par un nom bre enregistré au programme, alors que la fréquence de ce train se trouve déterminée par d'autres fac teurs qu'il n'est pas possible de modifier avec toute la souplesse voulue.
La présente invention permet de déterminer tant le nombre d'impulsions que la fré quence du train, par deux nombres distincts qui peu vent tous deux être enregistrés au programme et peuvent varier d'un train d'impulsions au suivant. On conçoit qu'on. peut ainsi réaliser une commande plus fine et plus souple que dans les dispositifs antérieurs.
L'avantage de ce procédé apparaît surtout dans le cas où le déplacement commandé doit se faire suivant plusieurs coordonnées. Aussi l'invention a-t- elle pour but de réaliser une commande suivant plus d'une coordonnée à l'aide de nombres de commande enregistrés séparément sur le programme pour indi- quer les composantes du déplacement suivant ces coordonnées,
ce qui augmente encore la souplesse de la commande réalisable. En ce qui concerne la vitesse, étant donné que la valeur intéressante est la vitesse résultante qui doit correspondre notam ment à la vitesse de coupe désirable, plutôt que les composantes de cette vitesse suivant les coordonnées,
l'invention a aussi pour but d'assurer la commande de la vitesse des moteurs produisant les déplace ments suivant les coordonnées à partir de ce seul nombre indiquant la vitesse résultante, alors que les vitesses composantes à imprimer aux moteurs sont calculées automatiquement.
Pour engendrer chaque train d'impulsions de commande, dont le nombre et la fréquence de répé tition sont donnés sous la forme de nombres corres pondants enregistrés au programme, il est n6ces- saire de répartir ou d'interpoler la totalité des impul sions dont le nombre est donné,
sur une certaine<B>pé-</B> riode de temps déterminée par la fréquence de répé- tition elle aussi donnée, avec une répartition aussi régulière que possible, quels que soient d'ailleurs ce nombre et cette période qui peuvent varier d'un train (c'est-à-dire d'un déplacement de coupe) au suivant.
Pour réaliser cette opération, on peut appliquer un processus en lui-même connu et consistant en quelque sorte en un criblage<B> </B> d'impulsions : on tire d'abord d'un train. continu d'impulsions isochro nes, une pluralité de trains d'impulsions dont les fré quences forment les termes d'une progression géomé- trique (de raison 2), chaque train correspondant à l'un. des rangs de chiffres du nombre d'impulsions donné au programme,
et on ne laisse passer que ceux de ces trains qui correspondent aux rangs d'unités dans lesquels le nombre donné présente le chiffre 1.
On montre aisément que le train final obtenu dans ces conditions, contient, sur n'importe quelle période de temps, un nombre d'impulsions très sensiblement proportionnel au nombre donné,
et que ces impul sions sont toujours réparties avec le maximum de ré- gularité possible sur l'ensemble de cette période. Cette propriété mathématique découle de la pro priété qu'a la somme infinie 1/2+1/4+1/8+... de ten dre vers l'unité quand le nombre de ses termes aug mente.
Cette opération de criblage peut d'ailleurs être réalisée de différentes façons. Dans le brevet pré cité, elle est réalisée par un procédé de type parallèle, les différents trains partiels de fréquences propor tionnelles aux .puissances de 2 étant engendrés par des générateurs distincts émettant simultanément. Par contre,
dans le brevet suisse N 359158 pour un Procédé et dispositif pour la production d'une sé rie d'impulsions en nombre prescrit réparties sur un intervalle de temps prescrit, et application à la mul tiplication de deux facteurs , elle est mise en #uvre par un procédé à caractère sériel :
au lieu d'associer à chaque rang d'unités du nombre donné un généra teur distinct, on, y associe simplement une époque déterminée d'un cycle temporel à nombre fixe de périodes, de sorte qu'un générateur unique sert alors à émettre tous les trains partiels de fréquences pro- portionnelles aux puissances de 2, et que ces trains apparaissent imbriqués dans le temps.
C'est ce pro- cédé sériel, qui permet un gain important de maté riel, qu'on applique de préférence.
Le dessin. annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif.
La fig. 1 est un organigramme général et simpli fié d'un dispositif de commande automatique de machine-outil suivant trois axes de coordonnées tri- rectangulaires ; la fig. la schématise les divers générateurs d'im- pulsions ; la fig. 2 montre un fragment de bande perforée constituant le programme enregistré ;
la fig. 3 montre un exemple de schéma logique pour l'interpolateur du nombre de vitesse ; la fig. 4 est un tableau destiné à rappeler le prin cipe de fonctionnement de cet interpolateur sériel ; la fig. 5 montre un exemple de schéma logique de la partie de l'interpolateur des nombres de dis tance, commune aux trois registres des nombres de distance ;
la fig. 6 montre un schéma logique général et détaillé correspondant à l'organigramme de la fig. 1 ; la fig. 7 montre le schéma du bloc de commande, c'est-à-dire la partie du dispositif relative aux regis tres d'attente, à la commande du transfert, et à la commande des signes, partie qui n'est pas explicitée sur les schémas généraux des fig. 1 et 6 ;
la fig. 8 est un organigramme relatif à la com mande d'un moteur par l'intermédiaire d'un servo- mécanisme à impulsions ;
la fig. 9 enfin est un tableau destiné notamment à faire comprendre l'utilisation du facteur de correc- tion permettant de limiter la fréquence du train de vitesse résultante. Description <I>générale</I> (fig. 1) Dans l'exemple choisi,
le procédé est mis en oeu- vre pour commander suivant les trois axes de coor- données tri-rectangulaires x, y, z, le déplacement rela tif entre le porte-outil 10 d'une fraiseuse et le porte- pièce 12 de celle-ci portant l'ouvrage 14.
Ce dépla cement est obtenu à l'aide de trois vis mères<B>16</B> dirigées@suivant les trois axes et entraînées en rota tion par les trois moteurs électriques 18, 20, 22. Les coordonnées ne sont pas nécessairement cartésiennes mais pourraient, par exemple, être semi-polaires ou polaires.
La machine est commandée automatiquement à partir d'un programme enregistré, figuré sous la forme d'une bande perforée 24 passant dans un lecteur de bande 26, mais qui pourrait être rempla cée par exemple par une bande magnétique.
La bande porte cinq séries longitudinales de perforations, les quatre premières sont des informations numéri ques codées en binaire, la présence d'un trou dans une position transversale déterminée représentant par exemple le chiffre 1, son absence le chiffre 0.
Ces informations numériques sont groupées par groupes de 22 le long de la bande ; chaque groupe comprend ainsi quatre nombres binaires, à savoir (de gauche à droite sur la fig. 2) : trois nombres spécifiant les composantes de déplacement X, Y, Z suivant les trois axes (les nombres de distance ), et un nom bre spécifiant la vitesse résultante V du mouvement relatif dans l'espace (le nombre de vitesse ).
Dans les nombres de distance, la dernière (228) position d'information de chaque groupe désigne le signe al gébrique de ce nombre, en sorte que la valeur abso lue du nombre ne peut comporter au plus que 21 chiffres significatifs: dans la position de signe, la présence d'un trou signifie le signe positif (rotation du moteur correspondant dans un certain sens choi si) ; l'absence d'un trou signifie le signe négatif (rota tion du moteur en sens contraire).
La cinquième série de perforations de la bande (série de droite sur la fig. 2) ne comporte jamais qu'un trou en 228 position, et le comporte toujours ce trou sert en effet précisément à caractériser la fin de la lecture d'un groupe d'informations.
Pour la préparation d'un tel programme enregis tré, on commence par choisir, sur le dessin de la pièce, certains points dont le degré de rapproche ment doit en général être d'autant plus grand qu'est grande la complication du contour de la pièce, et on en détermine les coordonnées d'où l'on déduit par différence la valeur des distances X, Y, Z.
La vitesse V est dictée essentiellement par la vitesse de coupe désirée. Cette préparation de la bande peut être avan tageusement effectuée à l'aide d'un calculateur élec tronique comme cela est bien connu. L'ensemble de la bande comprend ainsi une série de groupes d'in- formations (chacun comportant quatre nombres de 21 chiffres) qui lus en succession par le lecteur de bandé 26, peuvent déterminer la coupe d'une pièce complète.
Le bloc 27 sur la fig. 1 désigne un ensemble de commande, ensemble comprenant un dispositif de commande d'avance et d'arrêt de la bande, un dispo sitif d'enregistrement temporaire des informations dans des registres d'attente, et un dispositif de trans fert de ces informations des registres d'attente dans les registres actifs, ensemble qui sera décrit notam ment en regard de la fig. 7.
On a représenté sept conducteurs sortant de cet ensemble ; ce sont: trois conducteurs désignés X, Y, Z qui perçoivent la présence successive de perfora tions dans les séries de perforations X, Y, Z et sont reliés aux trois registres binaires 30, 32, 34 ; le con ducteur désigné V qui perçoit la présence successive de perforations dans la série V et est relié au regis tre binaire 50 ;
et les trois conducteurs désignés Sx, Sy, Sz, qui perçoivent la présence de perforations de signe en 22e position des séries X, Y, Z et sont reliés directement aux servomécanismes à impulsions correspondants 46, 48, 501.
Le bloc de commande assure, en gros, le fonte tionnement cyclique suivant : à un certain moment, les informations X, Y, Z provenant d'un certain groupe d'informations lues sur la bande se trouvent dans les registres actifs 30, 32, 34, 50 et provoquent la rotation des servomoteurs dans un sens que déter minent par ailleurs les informations Sx, Sy, Sz prove nant du même groupe et emmagasinées dans le bloc 27 ;
le déplacement relatif entre outil et ouvrage est ainsi produit à la vitesse et sur la distance désirées. Dans le même temps, la bande avance de 22 pas à travers le lecteur, et les informations lues dans le groupe suivant celui qui est en cours d'exploitation dans la machine viennent s'enregistrer dans les regis tres d'attente du bloc 27.
Parvenue au 22e trou (5e série) de ce groupe, la bande s'arrête. Quand le dé placement commandé par le premier groupe consi déré ci-dessus est achevé, un signal de commande est appliqué au bloc 27 par le conducteur 51.
Ce signal a pour effet d'effacer les informations X, Y, Z contenues dans les registres ainsi que les informa tions de signe Sx, Sy, Sz, de provoquer le transfert rapide des nouvelles informations des registres d'at tente vers les registres actifs, et de remettre en route la bande pour une nouvelle phase de lecture pendant que le second groupe d'informations est exploité à son tour.
Les quatre registres actifs 30, 32, 34, 50 peu vent être des registres binaires de tout type connu, à 2.2 étages constitués avantageusement par des noyaux de ferrite reliés en cascade comme décrit dans le brevet précité Ne 359158. Ces registres sont bou clés sur eux-mêmes pour assurer de manière connue la circulation dynamique des informations qu'ils con tiennent.
A cet effet, le système comprend un. générateur d'impulsions (tel qu'un multivibrateur) schématisé en 38 sur la fig. la, émettant une série continue d'im pulsions de référence de fréquence uniforme pendant le fonctionnement du système.
Ces impulsions sont envoyées d'une part à un compteur cyclique 39 ayant 22 conducteurs de sortie qui émettent successive- ment et circulairement des signaux de tension dont chacun dure en principe le temps d'une période élé mentaire séparant deux impulsions de référence (pé riode qu'on appellera e époque ) : on définit ainsi un cycle de fonctionnement du système, cycle de durée fixe comportant 22 époques.
Ces époques, désignées par les symboles T1 à T22, sont caracté risées par la présence d'un signal de tension sur l'un des conducteurs de sortie du compteur 39. On verra plus loin quelle est l'utilisation de ces signaux.
Les impulsions du générateur 38 sont envoyées d'autre part à un générateur 36 qui les réémet avec un léger retard (inférieur à la durée d'une époque), engendrant ainsi des impulsions dites de décalage, qui sont appliquées simultanément à tous les étages de chaque registre à circulation et qui servent ainsi à assurer la circulation des informations dans ces divers registres.
Les impulsions de référence servent aussi, par la ligne 381,à commander certains bascu- leurs associés aux registres à circulation. Le retard communiqué aux impulsions de décalage est destiné à permettre la négation du basculeur associé à cha que registre.
Ainsi, dans chacun des quatre registres actifs 30, 32, 34, 50, le nombre binaire accomplit une circula tion complète en l'espace d'un cycle. La désignation des époques T1 à T22 est telle que l'époque T1 de tout cycle est l'époque où le chiffre de plus bas rang est introduit dans le premier étage du registre ; dès lors;
à l'époque Tl de n'importe quel cycle suivant, ce chiffre de plus bas rang se retrouve dans le ler étage et le sens de circulation est tel que le plus haut chiffre significatif se trouve alors contenu dans le 21e, 20e, 19e, ... étage suivant que le nombre a 21, 20, 19, etc., chiffres significatifs.
Cela revient encore à dire que cette plus haute unité significative émerge du dernier étage du registre pour s'inscrire dans le premier à l'époque T2, T3, T4, etc., selon que le nombre a 21, 20, 19 chiffres. On verra plus loin l'utilité de ces indications.
Au registre 50 recevant le nombre de vitesse est associé un réseau 54 qui constitue, avec lui, le mul- tiplicateur ou l'interpolateur 28 du nombre de vitesse. Cet interpolateur sériel, semblable à celui décrit dans le brevet No 359158 sera décrit en détail plus loin. Il suffit d'indiquer ici que son réseau arithmétique 54 reçoit, à chaque cycle, un signal à époque fixe, par exemple en T1 (on verra plus loin la détermina tion de cette époque).
Ce réseau coopère avec le re gistre 50 de telle sorte que l'interpolateur 28 émet un train. d'impulsions comportant au plus une impul sion par cycle, ces impulsions étant à peu près régu lièrement réparties sur la totalité des cycles. succes- sifs, et leur nombre pris sur un nombre de cycles déterminé quelconque étant proportionnel au nombre de vitesse V contenu dans le registre 50.
EMI0004.0018
Cycle <SEP> No <SEP> : <SEP> 123456789... <SEP> ...50
<tb> 1 <SEP> o <SEP> Train, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 2o <SEP> Train <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1
<tb> 3 <SEP> o <SEP> Train <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 0
<tb> 4o <SEP> Train <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 1
<tb> 50 <SEP> Train <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 0
<tb> 6 <SEP> 0 Supposons le nombre V contenu dans le registre 50 égal au binaire 0101 suivi de zéros.
On verra que les nombres contenus dans les registres sont à con sidérer comme des fractions inférieures à l'unité, de sorte que ce nombre représente la fraction 1/4 + 1/1s = '/i6 ou, en notation décimale, 0,3125.
La coopération du réseau 54 avec le registre 50 est telle que, de la suite des trains d'impulsions de fréquences dégressives représentée au tableau ci-dessus, seuls sont émis à la sortie de l'interpolateur 28, les trains dont le rang correspond à un rang du nombre V qui contient le chiffre 1, alors que les trains de rang cor-
EMI0004.0032
1213121412131215121312141213.1216121312141213121512 On constate que, sur tout nombre entier de cycles choisi, (ici 50 cycles),
le nombre d'impulsions émises par l'interpolateur est proportionnel à la fois à ce nombre de cycles et au nombre V, à une erreur iné vitable près due à ce qu'on opère sur des entiers ; on voit aussi que les impulsions émises sont réparties dans le temps avec la meilleure régularité compa tible avec cette loi de proportionnalité.
L'interpolateur 28 peut être considéré tout aussi bien comme un multiplicateur: en effet, dans un in tervalle de temps quelconque, déterminé par un nom bre de eycles choisi, il multiplie le nombre V inscrit dans le registre 50 et jouant le rôle de multiplicande, par le nombre d'impulsions qu'a reçues pendant ce temps le réseau 54, nombre constituant le multipli- cateur,
pour émettre un train d'impulsions en nombre égal au produit du multiplicande par le multiplica teur. Dans le fonctionnement de l'interpolateur 28 qu'on vient d'étudier; le réseau 54 recevait une im pulsion par cycle ; aussi, le multiplicateur de la mul- Pour préciser la nature du train émis par l'inter polateur 50 il paraît utile de donner ici les indica- tions suivantes. Le réseau 54 émet une impulsion par cycle.
L'époque Tx de chaque cycle à laquelle cette impulsion est émise est régie par la loi suivante<B>:</B> elle est émise à l'époque T1 tous les 2 cycles, à l'époque T2 tous les 4 cycles, à l'époque T3 tous les 8 cycles, et généralement à l'époque Tx tous les 2-- cycles. On verra plus loin comment le réseau 54 réalise ce ré sultat.
Si on examine ce fonctionnement sur un nom bre quelconque de cycles successifs (par exemple 50) et qu'on inscrive sur des lignes horizontales différen- tes, échelonnées de haut en bas, les numéros des épo- ques auxquelles le réseau 54 émet une impulsion dans ces cycles successifs, on obtient le tableau respondant à un rang de V contenant 0 sont arrêtés ;
c'est l'opération du crible dont on a parlé. Sur le tableau ci-dessus, on a indiqué à droite, en regard de chaque ligne, le chiffre du nombre V ayant le rang correspondant à celui du train. D'après ce qu'on vient de dire, .seuls seront émis les trains de rangs 2 et 4.
Si l'on réécrit maintenant les nombres du tableau ci-dessus sur une seule ligne, et qu'on mar que par une croix les seuls nombres (2 et 4) pour lesquels l'interpolateur 28 émet une impulsion, on obtient la représentation suivante tiplication effectuée peut-il être considéré indifférem- ment comme constitué par le nombre de cycles sur lequel s'étend la multiplication, ou bien par -le nom bre d'impulsions du train, reçu par le réseau 54 pen dant cette durée.
Mais si le réseau 54 ne reçoit une impulsion que dans certains parmi les cycles sur les quels s'étend l'opération, le multiplicateur de la mul- tiplication effectuée serait donné par le nombre d'im pulsions reçues par le réseau 54 pendant la durée de l'opération, et non plus par le nombre de cycles.
On a vu que les impulsions du train émis par l'interpolateur 28 apparaissent à une époque diffé rente des cycles successifs, les numéros de ces épo ques étant déterminés par une loi mathématique com plexe. Ce train est envoyé dans un dispositif 40, dit synchroniseur, quia pour rôle de ramener toutes les impulsions du train à une même époque des cycles où elles apparaissent.
On verra plus loin comment cette opération est exécutée et comment est déter minée l'époque commune des impulsions. On obtient à la sortie du synchroniseur 40 un train normalisé, appelé train de vitesse résultante. Si on appelle C la fréquence constante des impulsions reçues par le réseau, c'est-à-dire le nombre de cycles par seconde, nombre qui est une constante de construction carac téristique du dispositif, le train résultant a une fré quence moyenne égale à CV impulsions par seconde.
Aux trois registres 30, 32, 34 est associé un ré seau 42 en principe identique au réseau 54 et consti tuant avec ces registres un interpolateur sériel triple. Le réseau 42 de cet interpolateur reçoit les impul- sions du train de vitesse résultante, et coopère avec chacun des trois registres 30, 32, 34 pour donner trois trains de sortie.
Conformément à la remarque faite un peu plus haut, et en se rappelant que la fré quence du train d'impulsions appliqué au .réseau com mun 42 de l'interpolateur 44 est CV, on voit que les trois trains émis par cet interpolateur ont pour fré quences respectives CVX, CVY, CVZ. Ces fréquen ces sont proportionnelles aux vitesses composantes désirées suivant les 3 axes.
Si en effet les projections sur les trois axes d'un segment de droite de longueur L sont X, Y, Z, et que ce segment est décrit à la vitesse résultante Vo, les projections de la vitesse sur les trois axes, c'est-à-dire les vitesses composantes, sont données par les ex pressions VOX/L, VOY/L, VOZ/L. Puisque, comme on l'a indiqué, le nombre V inscrit au programme est choisi égal à Vo/L, on voit que les fréquences des trois trains composants obtenus comme on l'a décrit,
sont bien proportionnelles aux trois composantes de la vitesse désirée.
Quand le nombre d'impulsions émises dans cha cun de ces trains composants a atteint le nombre de distance spécifié correspondant X, Y, Z, ce qui a lieu en même temps pour les trois trains puisque leurs fréquences sont proportionnelles à ces trois nombres, le réseau 42 émet une impulsion de surcharge qui constitue le signal de commande déjà mentionné.
Ce signal est appliqué par le conducteur 51 au bloc de commande 27 pour mettre fin au fonctionnement des interpolateurs 28 et 44 en, effaçant le contenu. de leurs registres, et pour déclencher une nouvelle phase de lecture d'informations, ainsi qu'un nouveau trans fert suivi d'une nouvelle phase d'exploitation.
Les trois trains composants sont appliqués aux trois servomécanismes à impulsions respectifs 46, 48, 501. Ceux-ci reçoivent également de la part dû bloc 27 les informations relatives au signe des nombres X, Y, Z, c'est-à-dire au sens du déplacement désiré.
De préférence, les servo-mécanismes sont d'autre part alimentés en impulsions d'asservissement engendrés par des générateurs d'impulsions 185, 205, 225 en traînés par les servo-moteurs 18, 20, 22, de sorte que les servo-mécanismes appliquent aux moteurs une tension représentant, l'écart ou l'erreur entre la vitesse actuelle du moteur et sa vitesse commandée telle que celle-ci résulte des trains composants.
On a ainsi assuré le déplacement relatif voulu entre l'outil 10 et l'ouvrage 14, dans ]!espace: en ef- fet, la longueur de ce déplacement a bien la valeur spécifiée au programme puisque les trois moteurs 18, 19, 20 ont reçu chacun le nombre d'impulsions de commande correspondant aux trois nombres X, Y, Z spécifiés au programme comme devant représenter les composantes de ce déplacement suivant les trois axes;
et d'autre part, la vitesse moyenne à laquelle ce déplacement a été effectué a elle aussi la valeur voulue puisque la fréquence des impulsions alimen- tant chaque moteur correspond à la composante ou à la projection, sur l'axe correspondant, de la vitesse résultante désirée correspondant au nombre V spé cifié au programme.
Avant d'entreprendre la description détaillée du mode de réalisation choisi, on va préciser les con ventions adoptées pour la description du fonctionne ment des basculeurs qui sont, on le sait, des circuits électriques à 2 états d'équilibre, généralement cons titués par des multivibrateurs du type Eccles-Jordan. En se référant par exemple à la fig. 3, on voit en 66, 68 ou 137 la représentation schématique adoptée ici pour ces organes.
Chaque basculeur a deux entrées et deux sorties (dont, parfois, une seule est effecti vement utilisée, l'autre n'étant alors pas représentée, comme c'est le cas pour le basculeur 137). En ap pliquant une tension à son entrée gauche, on place le basculeur dans l'état pour lequel sa sortie gauche est sous tension, sa sortie droite n'étant alors pas sous tension, et inversement. On dira parfois qu'un basculeur est dans son état affirmatif (ou bien qu'il a été affirmé ) si c'est sa sortie gauche qui est sous tension, qu'il est dans son état négatif (ou qu'il a été nié ) si c'est sa sortie droite qui est sous tension.
L'entrée gauche est alors l'entrée affirmatrice, l'entrée droite l'entrée négatrice ; la sor tie gauche est la sortie affirmative, la sortie droite la sortie négative. La gauche et la droite sont toujours relatives à la personne regardant le schéma, que les entrées du basculeur soient figurées en bas ou en haut.
D'autre part, la description mentionne des inter- secteurs et des unisseurs . Les intersecteurs ef fectuent des opérations d'intersection (appelées en core multiplications logiques). Schématisés comme on le voit par exemple en 78 sur la fig. 3, leur fonc tion est d'émettre une tension par leur sortie unique chaque fois que toutes leurs entrées (en nombre égal ou supérieur à deux) sont simultanément sous ten sion.
Les unisseurs effectuent des opérations d'union (appelées encore additions logiques). Schématisés comme on le voit par exemple en 76 sur la fig. 3, leur fonction est d'émettre une tension par leur sortie uni que chaque fois que l'une au moins de leurs entrées (en nombre égal ou supérieur à deux) est sous ten sion.
Enfin, les inverseurs , schématisés comme en 73 fig. 3, effectuent des opérations de négation. Une tension appliquée à leur entrée unique donne lieu à l'absence d'une tension sur leur sortie unique, et réciproquement. <I>Le bloc de</I> commande (fig. 7) Le bloc de commande indiqué globalement en 27 sur la fig. 1, apparaît en détail sur la fig. 7.
Il comprend les trois. registres d'attente 92, 94, 96 pour les nombres X, Y, Z et le registre 90 pour le nombre V. Au début d'un groupe d'informations. ces registres sont vides et la première des 22 rangées de perforations de ce groupe se trouve sous les têtes lectrices du lecteur 26. Pour chaque position de cette première rangée où une perforation est décelée, le lecteur émet une tension (par exemple de -I- 10 volts pour fixer les idées) par la ligne de sortie correspon dante 11, 13, 15, 17.
Ces tensions sont appliquées à l'une des entrées de quatre intersecteurs respectifs 121, 141, 161, 181 ayant chacun une seconde entrée, qui n'est pas normalement sous tension de sorte que les intersecteurs n'émettent pas de signal à leur sor tie.
Aussitôt après lecture de chaque rangée de per forations, le lecteur émet par la ligne 19 un signal qui est appliqué à la seconde entrée de chacun de ces intersecteurs, de sorte que les tensions correspon dant aux perforations de la rangée viennent s'inscrire dans le premier étage des registres d'attente 92, 94, 96 et 90.
Puis la bande avance automatiquement pour placer la rangée suivante en face des têtes lectrices, et le même processus recommence. Chaque signal émis par la ligne 19, en même temps qu'il excite la seconde entrée de chacun des intersecteurs précités pour inscrire les tensions lues dans le premier étage des registres d'attente, est également appliqué, par l'intermédiaire d'un intersecteur 29 (dont l'autre en trée est alimentée par les impulsions de décalage) et par l'unisseur 149,
aux enroulements de commande de chaque étage de chaque registre d'attente, afin de faire progresser les informations de chaque étage de ceux-ci vers l'étage suivant.
Le processus décrit se reproduit 21 fois pour chacune des 21 premières rangées de chaque bloc d'informations. Dans la 22e rangée, la présence d'une perforation dans n'importe laquelle des trois premiè res positions de la rangée indique le signe plus pour le nombre dont la lecture (en valeur absolue) vient ainsi de s'achever, l'absence d'une perforation indi quant le signe moins.
Les tensions correspondant au signe plus sont émises par les lignes 21, 23, 25 vers trois intersecteurs 100, 102, 104, dont la seconde entrée reçoit, par la ligne 111, un signal de transfert, ainsi qu'on le verra plus loin, à l'instant où les infor mations contenues dans les registres d'attente doi vent -être transférées vers les registres actifs: A ce moment, les tensions relatives au signe sont introdui tes dans les basculeurs 106, 108, 110, pour agir sur les servo-mécanismes à impulsions ainsi qu'on le précisera.
D'autre part, la 22e rangée de chaque groupe con tient toujours, en cinquième position, une perfora tion qui indique précisément qu'un groupe vient de s'achever. Cette tension de fin de groupe est émise par la ligne 221 vers un intersecteur 112 ayant deux autres entrées: l'une est alimentée par le signal T22 qu'émet le compteur 39, fig. la, comme on l'a vu à la fin de chaque cycle ; l'autre entrée est reliée à la sortie droite d'un basculeur d'effacement 114 dont le rôle sera précisé un peu plus loin.
L'entrée droite ou négatrice de celui-ci est alimentée par le signal de commande appliqué parle conducteur 51 (voir aussi fig. 1) et indiquant que toutes les informations du groupe précédent ont été complètement utilisées. Quand ce signal apparaît, le basculeur 114 est donc nié.
L'entrée affirmatrice gauche du basculeur 116 est ainsi alimentée à la dernière époque d'un certain cycle qui suit la lecture de la perforation fin-de- groupe, cycle au cours duquel le signal de commande indiquant l'achèvement d'exploitation du groupe pré cédent apparaît. Le basculeur<B>116</B> émet alors par sa sortie affirmative gauche le signal de transfert déjà mentionné.
La tension normalement présente sur la sortie affirmative 1141 (gauche) du basculeur d'effacement 114 sert à assurer la circulation des informations dans les divers registres actifs, étant pour cela appliquée à l'une des entrées d'un intersecteur 135 intercalé dans la boucle circulatoire de chacun de ces registres (voir par exemple le registre 50, fig. 3).
Quand le bascu- leur 114 est nié par le signal de commande comme on vient de le voir, la circulation est interrompue et tous ces registres voient leur contenu effacé.
Le signal de transfert émis comme on vient de le voir par la ligne<B>111</B> est envoyé d'une part aux trois intersecteurs 100, 102, 104 pour provoquer le cas échéant l'affirmation des basculeurs de signe 106, <B>108,</B> 110 comme on l'a vu ; d'autre part, ce signal provoquera le transfert des informations contenues dans les quatre registres d'attente, vers les registres actifs correspondants.
A cet effet, le signal de trans fert est appliqué à l'une des entrées des quatre inter- secteurs 126, 128,<B>130</B> et 124 dont l'autre entrée reçoit la sortie du dernier étage des registres d'at tente. La sortie 125, 127, 129, 131 de ces intersec- teurs est reliée à l'entrée du premier étage des quatre registres actifs 30, 32, 34 et 50 (fig. 1).
Enfin, le signal de transfert est appliqué à un intersecteur 148 alimenté d'autre part par les impul sions de décalage, et dont la sortie alimente, par un unisseur 149, les enroulements de décalage des re gistres d'attente ; ceci est destiné à assurer pendant la durée du transfert, la progression des informations dans les registres d'attente en synchronisme avec celle des informations dans les registres actifs.
Le transfert se poursuit pendant un cycle unique, assurant ainsi le passage des 22 informations binaires provenant du groupe qui vient d'être lu, des regis- tres d'attente vers les registres actifs. A la dernière époque de ce cycle, le basculeur 116 est nié grâce à un intersecteur 132 dont les deux entrées reçoivent, l'une le signal T22, l'autre le signal de transfert, qui n'est autre que le signal affirmatif du basculeur 116 lui-même.
Ce signal est donc supprimé, et le transfert cesse. En même temps que le basculeur 116 est nié, le basculeur 114 est affirmé par l'intersecteur 132, permettant la circulation normale dans les registres actifs. Enfin, le signal émis par cet intersecteur est envoyé, par une ligne 133, dans le mécanisme du lec teur 26 où il provoque, au moyen d'un relais par exemple, le début de lecture du groupe d'informations suivant.
<I>L'interpolateur de vitesse résultante</I> (fig. 3) On a représenté sur la fig. 3 l'ensemble encadré en 28 sur la fig. 1. On y reconnaît le registre actif 50 contenant le nombre de vitesse résultante V. Ce re gistre est représenté pour plus de clarté avec 6 éta ges au lieu des 22 qu'il comprend dans l'exemple de réalisation choisi.
Son dernier étage est relié à l'en trée affirmatrice d'un basculeur 137 dont l'entrée négatrice est alimentée en impulsions de référence provenant directement du générateur 38 (fig. la). La sortie affirmative du basculeur est reliée au pre mier étage du registre par l'intermédiaire de l'inter- secteur d'effacement 135 déjà mentionné. Tous les étages reçoivent d'autre part, en parallèle, les impul sions de décalage émanant du générateur 36 (fig. la), par le conducteur. 64.
Ainsi quand ces impulsions sont appliquées, les informations circulent dans l'en semble formé par le registre et le basculeur de la manière déjà expliquée. La boucle circulatoire du registre 50 comporte, outre l'intersecteur d'efface ment 135 déjà mentionné, un unisseur 1312 dont l'autre entrée est formée par le conducteur 131 (fig. 7).
Ainsi, lors du transfert, les informations prove nant du registre d'attente 90 par l'intersecteur 124 et la ligne 131 comme déjà expliqué, sont introduites dans le registre actif 50 par l'intermédiaire de l'unis- seur 1312.
Dans l'étude du fonctionnement qui suit, il faut supposer que l'entrée 131 de l'unisseur 1312 n'est pas sous tension, alors que l'entrée supérieure 1141 de l'intersecteur 135 doit être supposée sous tension. _ Un registre auxiliaire 52 (qui sur la fig. 1 est supposé inclus à l'intérieur du bloc 54), registre sem blable au registre 50, comporte un trajet de circula- tion qui; outre le basculeur 68 et l'intersecteur d'ef facement 78, comprend un réseau additionneur 54.
Le contenu du registre 52 est nul au départ d'une phase d'exploitation, et le réseau additionneur 54 a pour rôle d'ajouter à ce contenu une quantité fixe, à chaque cycle,
et d'émettre une impulsion de sor tie à la première époque de chaque cycle à laquelle l'addition de cette quantité ne conduit pas à un report de retenue d'un étage du registre au suivant (c'est-à- dire à la première époque du cycle considéré où une unité vient s'inscrire dans le premier étage du regis tre).
Pour cela, la borne 62 du réseau additionneur 54 est reliée à l'un des conducteurs de sortie du compteur de temps 39 (fig. la) de manière à rece voir l'un des signaux de temps T1, T2,, T3, ... suivant que la quantité fixe qu'elle doit ainsi ajouter au re- gistre est 1, 10, 100, ... On verra plus loin comment est fait ce choix et on suppose maintenant que cette quantité est 1 et que le signal appliqué en 62 est donc Tl.
Le réseau d'addition 54, en lui-même bien connu, peut être constitué de diverses façons, et par exemple comme représenté dans le brevet N 359158. Dans l'exemple choisi ici, ce réseau comprend un bascu- leur de retenue 66 dont l'entrée affirmatrire est ali mentée au moyen d'un intersecteur 70 dans le seul cas où le basculeur 68 est affirmatif en même temps qu'une tension apparaît sur la borne 62 et que le basculeur 66 lui-même est, bien entendu, nié.
Le basculeur 66 est nié par un réseau logique compre nant les intersecteurs 72 et 731 et le négateur 73, dans le seul cas où 68 est négatif en l'absence d'une tension apparaissant en 62, cela si 66 lui-même est, bien entendu, affirmé.
Par ailleurs, une tension est émise vers l'entrée de l'intersecteur 135 pour l'inscription d'une unité dans le registre 52, par la sortie d'un unisseur 76. Les trois entrées de celui-ci sont alimentées, grâce au réseau logique formé par les intersecteurs 72, 74, 721, dans les trois cas suivants: (a) basculeur 68 affirmé, 66 nié, et pas de signal d'entrée en 62 ; ou (b) 68 nié, 66 affirmé, et pas de signal en 62 ; ou enfin (c) 68 nié, 66 nié, et signal en 62.
On peut vérifier que l'on obtient bien le fonctionnement voulu, à savoir l'addition d'une unité au contenu du regis tre 52 à chaque apparition d'un signal de tension sur la borne d'entrée 62 à l'époque T1 d'un cycle.
Si aucun signal n'est appliqué en 62, le contenu du registre 52, nul au départ, resterait nul. L'intro duction d'un signal à l'époque Tl d'un cycle par la borne 62 a pour effet d'ajouter une unité au contenu, quel qu'il soit, du registre 52, selon les règles bien connues de l'addition binaire.
L'addition de ces uni tés successives à chaque cycle fait donc prendre suc cessivement au contenu du registre toutes les valeurs entières binaires de 0 à son maximum de capacité, à savoir (en supposant 6 étages comme représenté) 00000_1, 0000_10, 00001_1, 000_100, 00010_1, 0001_10, 000111, 001000, etc. On a souligné dans chaque nombre l'unité qui, au cycle envisagé, est la pre mière à s'inscrire dans le registre.
On voit qu'au pre mier cycle la première unité à s'inscrire dans le regis tre apparaît à l'époque Tl, au 2e cycle en T2, au 3e cycle en Tl, au 48 cycle en T3, au<B>58</B> cycle en T1, au 68 cycle en T2, au 78 cycle en T1, au 88 cycle en T4, etc. On reconnaît là la suite de nombres (12131214<B>... )</B> déjà étudiée, qui équivaut à une plu ralité de trains d'impulsions imbriqués dans le temps, et ayant pour fréquences les termes d'une série géo métrique de raison 2.
Un intersecteur 80, grâce à ses liaisons d'entrée avec la sortie affirmative de 66 et la sortie de 76, émet une impulsion à la première époque de chaque cycle où une unité vient s'inscrire dans le registre (première époque sans report de re- tenue dans l'addition binaire).
Elle livre donc à sa sortie le train composite comprenant la pluralité de ces trains imbriqués. Sa sortie forme l'une des en trées d'un intersecteur 58 dont l'autre entrée est ah mentée par la sortie affirmative du basculeur 137 associé au registre 50.
La sortie de cet intersecteur émet donc une impulsion chaque fois qu'une impul sion du train composite co'incide avec l'époque d'ins cription d'une unité du nombre V qui circule dans ce registre. L'intersecteur 58 émet donc le train de vitesse résultante conformément à ce qui a été expli qué.
Le fonctionnement est essentiellement le même si les unités additionnelles introduites en 62 le sont à l'époque T2, T3, ... de chaque cycle et non plus à l'époque Tl (en effet le basculeur 66 ne peut pas être affirmé, au début d'un cycle avant l'introduction d'une impulsion par 62). Mais on comprendra que l'introduction du signal en T2 équivaut à l'addition au contenu du registre 52 non plus de 1 mais de 10 (binaire) ; l'introduction du signal en T3 équivaut à l'addition de 100 (binaire), et ainsi de suite.
On va donner, en regard de la fig. 4, un nouvel exemple de ce fonctionnement, en supposant de nou veau. que le nombre V est égal à 0101 suivi de zéros mais, cette fois, que les impulsions additionnelles sont ajoutées ën T2 de chaque cycle. Sur le tableau, les 16 colonnes représentent autant de cycles suffi cessifs. Les 6 lignes représentent les 6 époques de T2 à T7.
Au ler cycle, le contenu du registre 52 est nul. L'addition de l'unité en T2 de ce cycle fait passer le contenu à 10, sans provoquer de report; un signal est donc émis par l'intersecteur 80 en T2. Comme à cette 2e époque le chiffre contenu dans le registre est 1 (second rang du nombre V) l'intersecteur émet un signal, ce qu'on indique sur le tableau en mar quant une croix à la dernière ligne, dans la première colonne. Au 2e cycle, le registre contient 10 comme on vient de le voir.
L'addition de l'unité en T2 fait passer ce contenu à 100, avec un seul report de rete nue ; l'intersecteur 80 émet donc un. signal en T3. Mais comme le 3e chiffre de V est 0, l'intersecteur 58 n'émet pas de signal: pas de croix marquée ; et ainsi de suite. <I>Limitation de la fréquence</I> <I>du train de vitesse résultante</I> Des moyens sont prévus qui permettent d'éviter une fréquence de fonctionnement excessive de l'in- terpolateur 28, tout en assurant la haute précision désirable.
On a vu que le nombre V peut contenir jusqu'à 21 chiffres binaires significatifs. Tant que V ne con tient pas plus de 18 chiffres significatifs, c'est-à-dire tant que son unité la plus haute ne dépasse pas le 18e rang, les unités additionnelles sont ajoutées au réseau 54 toujours à une même époque, l'époque T4.
Mais, pour que l'interpolateur n'ait jamais à émettre une fréquence supérieure à celle correspon dant à un nombre V comportant un 1 dans chacun de ces 18 rangs les plus bas, on a recours à l'artifice qui consiste, pour chaque chiffre significatif du nom bre V au-delà de 18, à avancer d'un. rang l'époque d'introduction de l'unité additionnelle.
Si donc V a 19 chiffres significatifs, l'unité additionnelle est intro duite en T3 ; si V a 20 chiffres, elle est introduite en T2 ; si V a 21 chiffres, elle est introduite en Tl.
Au trement dit, pour les nombres V à 19, 20 ou 21 chiffres significatifs, la quantité fixe ajoutée à cha que cycle au contenu du registre 52 est 2, 4 ou 8 fois plus petite que la quantité fixe ajoutée pour les nombres V ayant moins de 19 chiffres. En d'autres mots encore, on peut dire que les nombres V de 21, 20, 19, 18 chiffres sont tous traités comme des frac tions de la forme 0, 1, ...
c'est-à-dire comme des nombres de 21 chiffres quel que soit le nombre de chiffres qu'ils possèdent vraiment. On constate aisé ment que le train émis par l'interpolateur 28, quand V a plus de 18 chiffres, possède une fréquence trop faible par rapport à celle qu'il devrait avoir, et cela dans le rapport 2, 4 ou 8 selon que V a 19, 20 ou 21 chiffres. On verra plus loin comment on rétablit la fréquence exacte des trains composants émanant du second:
interpolateur 44 en multipliant la fréquence de chacun, de ces trois trains par le facteur convena ble, 2, 4 ou 8.
Pour assurer l'introduction des unités additionel- les au réseau 54 à l'époque T4, T3, T2 ou Tl selon que V a 18 (ou moins de 18), 19, 20 ou 21 chiffres on procède de la manière suivante Sur le schéma détaillé de la fig. 6 on reconnaît l'interpolateur 28 avec ses registres 50 et 52 et son réseau additioonneur 54, dans lequel les unités addi tionnelles sont introduites par le conducteur 62.
On voit d'autre part en A, B, C (vers la droite du sché ma) trois basculeurs servant à afficher le nombre de chiffres significatifs du nombre V. Par des moyens étudiés plus loin, l'ensemble de ces trois basculeurs peut être placé dans quatre états combinatoires dif férents selon le nombre de chiffres de V.
Si on dési gne par A, B, C l'état affirmatif de chaque basculeur
EMI0008.0105
et <SEP> par <SEP> A, <SEP> B, <SEP> C <SEP> son <SEP> état <SEP> négatif, <SEP> on <SEP> verra <SEP> que <SEP> les <SEP> bas- culeurs prennent les états simultanés suivants
EMI0008.0107
ABC <SEP> si <SEP> V <SEP> a <SEP> moins <SEP> de <SEP> 18 <SEP> ou <SEP> 18 <SEP> chiffres <SEP> ;
<tb> ABC <SEP> si <SEP> V <SEP> a <SEP> 19 <SEP> chiffres <SEP> ;
<tb> ABC <SEP> si <SEP> V <SEP> a <SEP> 20 <SEP> chiffres <SEP> ;
<tb> ABC <SEP> si <SEP> V <SEP> a <SEP> 21 <SEP> chiffres.
On forme, par des circuits logiques classiques non représentés, l'intersection (le produit logique) de cha cun de ces quatre facteurs par le facteur T4, T3, T2, Tl respectivement. Les quatre expressions résultantes sont introduites dans un unisseur 56 dont la sortie alimente la borne 62 du réseau additionneur 54. On a ainsi réalisé le résultat cherché.
<I>Le synchroniseur</I> (fig. 6) On a vu que ce dispositif avait pour rôle d'agir sur le train de vitesse résultante émanant de l'inter- polateur 28 pour ramener toutes les impulsions de ce train à une époque commune des cycles où ces impulsions apparaissent. -Cette époque commune est, d'autre part, déterminée par le rang du chiffre le plus significatif du plus long des trois nombres X, Y, Z afin que chaque impulsion du train de vitesse résul tante coïncide avec la première unité s'inscrivant, dans le cycle considéré, ,dans les trois registres 30, 32,34.
A cet effet, le synchroniseur se compose de trois basculeurs 154, 158, 162, auxquels sont associés deux intersecteurs 156 et 160, et un unisseur 152. Le fonctionnement est le suivant: à l'émission, au cours d'un cycle quelconque, d'une impulsion par le réseau 54 (impulsion qui, on le sait, n'apparaît ni à tous les cycles ni à une époque fixe des cycles) le basculeur 162 est affirmé. Celui-ci affirme, par l'in- tersecteur 160, le basculeur 158 si celui-ci n'était pas déjà affirmé ; en même temps il se nie lui-même.
D'autre part, à l'époque T1 du cycle considéré, comme au début de chaque cycle, le basculeur 154 est affirmé ; il le reste jusqu'à l'époque du cycle con sidéré à laquelle la première unité vient s'inscrire dans un des trois registres 30, 32, 34.
En effet, l'unis- seur 152, dont les trois entrées sont reliées à la sor tie affirmative de chacun des trois basculeurs (non représentés) qui sont associés aux trois registres actifs 30, 32, 34 comme le basculeur 137 (fig. 3) est asso cié au registre actif 50, émet alors une impulsion vers l'entrée négatrice de 154.
Si, dans le cycle considéré, 154 et 158 se trouvent affirmés en même temps, ce quia lieu si le réseau 54 a émis une im pulsion à une époque quelconque du cycle précédent, et seulement en ce cas, l'impulsion émise par l'unis- seur 152 provoque, par l'intersecteur 156, l'appari tion, sur la ligne de sortie 157 du synchroniseur, d'une impulsion qui est appliquée au réseau 164 de l'interpolateur 44. Cette impulsion de sortie nie en même temps le basculeur 158, rétablissant les condi tions initiales pour le cycle suivant.
Le rôle essentiel du basculeur intermédiaire 158 est de tenir compte de la possibilité que deux impulsions soient émises par le réseau 54 dans l'intervalle entre l'émission de deux émissions successives par l'unisseur 154, possi bilité qui découle du caractère aléatoire des époques d'émission des impulsions par le réseau 54. Si cette éventualité se produit, le basculeur 158 retient la seconde impulsion jusqu'au cycle suivant.
On voit que dans tous les cas, le train réémis par le syn chroniseur par la ligne 157 a une fréquence moyen ne identique à celle du train que lui livre le réseau 54, (bien que déphasé, en quelque sorte, avec un cycle de retard), mais ce train est régularisé car ses impulsions sont toutes émises à la même époque coïncidant avec l'apparition de la plus haute unité du plus long des trois nombres X, Y, Z dans l'interpo lateur 44.
<I>L'interpolateur des vitesses composantes</I> (fig. 5 et 6) Cet interpolateur 44 (fig. 6) comprend, outre les trois registres 30, 32, 34, un registre auxiliaire 91 et un réseau d'addition 164 auquel est associé un réseau de sortie 172 (fig. 5). Là fig. 5 ne représente que ce registre auxiliaire et ces deux réseaux, élé ments qui sont communs aux trois registres actifs 30, 32, 34.
Le réseau additionneur 164 peut être es sentiellement semblable au réseau 54 déjà décrit (ou à celui représenté dans le brevet précité No 359158) et ne sera pas décrit à nouveau.
Le réseau de sortie 172, qui remplace ici le sim ple intersecteur 80 de la fig. 3, est rendu nécessaire par le fait que les impulsions appliquées au réseau 164 en provenance du synchroniseur, par la ligne 157, ne se produisent pas à tous les cycles, ainsi qu'on l'a vu.
En raison de cette particularité, l'addi tionneur ne doit émettre une impulsion par sa ligne de sortie 159, que dans les seuls cycles où il reçoit une impulsion par la ligne d'entrée 157. Il faut donc que la ligne 159 émette une impulsion à l'époque où une unité va s'inscrire dans le registre 91 pour la pre mière.
fois du cycle envisagé, mais à condition qu'à cette époque, le réseau 164 ait déjà reçu dans ce même cycle une impulsion par la ligne 157, ou soit en train de recevoir une telle impulsion V. Pour tenir compte du cas où l'impulsion venant du syn chroniseur est appliquée à l'époque même où appa raît une impulsion provoquant l'inscription d'une uni té dans.
le registre 91, ces deux impulsions sont ap pliquées à un intersecteur 178 dont la sortie alimente, par un unisseur 180, la ligne de sortie 159 du réseau.
Pour tenir compte du cas plus général où une impul sion a déjà été reçue en provenance du synchroniseur à l'époque où s'inscrit la première unité dans le re gistre 91, on alimente l'autre entrée de l'unisseur 180 par la sortie d'un intersecteur 177 dont les deux entrées sont alimentées, l'une par les impulsions pro voquant cette inscription, l'autre par la sortie affir- mative du basculeur de report 176.
Le train sortant par la ligne 159, qui constitue un train composite analogue à celui que livre l'inter secteur 80 de la fig. 3, sauf qu'il comporte des cycles vides d'impulsion., d'ailleurs en gros régulièrement ré partis, est alors appliqué à chacun des trois ïntersec- teurs 166, 168, 170 (fig. 6) dont l'autre entrée est reliée à la boucle circulatoire de chacun des registres 30, 32, 34, et plus précisément à la sortie affirma tive du basculeur (analogue à 137,
fig. 3), associé à chacun de ces registres. Ces intersecteurs corres pondent en fonction à l'intersecteur unique 58 de la fig. 3. Ils livrent à leur sortie une impulsion chaque fois qu'une impulsion du train composite coïncide avec l'époque d'inscription d'une unité du nombre X, Y, Z respectivement, qui circule dans le registre considéré. Ces trois intersecteurs émettent donc les trois trains composants conformément à ce qui a été expliqué.
<I>Le</I> signal <I>de commande</I> (fig. 6) L'émission des trains composants doit être inter rompue quand ceux-ci ont émis, en principe, X, Y, Z impulsions respectivement.
Etant donné que le registre 91 agit comme un accumulateur ou un comp teur des impulsions reçues par l'interpolateur 44, on peut montrer que celui-ci a reçu le nombre voulu d'impulsions pour provoquer l'émission de X, Y, Z impulsions, au moment où une unité apparait pour la première fois à la sortie 159 du bloc 172 à l'épàque Tl d'un cycle.
A ce moment en, effet, .le registre 91 a reçu 2N impulsions, N étant le nombre de chiffres du plus long des trois nombres X, Y, Z. En principe par conséquent, on devrait pouvoir obtenir le signal de commande cherché, à la sortie d'un: intersecteur ayant la ligne 159 pour l'une de ses entrées, et la ligne portant le signal T1 pour l'autre entrée.
Mais on a vu. que, si le nombre V a plus de 18 chiffres, chaque impulsion de chaque train compo- sant donnera lieu, en réalité, à 2, 4 ou 8 impulsions de sortie X, Y, Z selon que ce nombre de chiffres est 19, 20 ou 21. Il convient donc dans chacun de ces cas .
d'émettre le signal de commande pour arrêter l'émission après X/2, Y/2, Z/2 impulsions si V a 19 chiffres, après X/4, Y/4, Z/4 impulsions si V a 20 chiffres, et X/8, Y/8, Z/8 impulsions si V a 21 chiffres. On est ainsi assuré d'avoir à la sortie de l'appareil non seulement les fréquences correctes mais aussi les nombres d'impulsions correctes pour les trois trains.
A chacun des trois cas ainsi définis correspond la réception, par le registre 91, non plus de 2N im pulsions mais bien de 2N-1, 2N-2, 2N-3 impulsions, et par conséquent l'apparition d'une unité pour la première fois non plus à l'époque Tl, mais bien à l'époque T22, T21 ou T20.
On a vu d'autre part qu'aux quatre cas où V a 18 (ou moins de 18). 19. 20<U>. 21</U> chiffres. corresuon-
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dent <SEP> respectivement <SEP> les <SEP> états <SEP> ABC, <SEP> ABC, <SEP> ABC, <SEP> ABC des trois basculeurs A, B, C.
En conséquence, il suf fit comme on l'a montré sur la fig. 6, d'appliquer la sortie 159 du bloc 172 à la première entrée de qua tre intersecteurs 171, 169, 167 et 165, dont la se conde en<U>trée</U> reçoit, respectivement, les expressions
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logiques <SEP> ABC, <SEP> ABC, <SEP> ABU,
<SEP> ABC <SEP> formées <SEP> à <SEP> partir pour provoquer d'une part l'effacement des informa- tions périmées et le transfert des informations nou velles vers les registres actifs, et d'autre part le début de lecture d'un nouveau groupe d'informations.
<I>Résumé du processus de limitation</I> <I>de la fréquence du train de vitesse</I> (fig. 9) Pour mieux faire saisir le mécanisme de la limita tion de la fréquence du train de vitesse résultante et des mesures compensatrices utilisées pour rétablir les valeurs correctes des fréquences et des nombres d'impulsions à la sortie de l'appareil, on se réfère au tableau de la fig. 9. Les cinq colonnes de ce tableau sont relatives à cinq valeurs particulières du nombre de vitesse V.
ler cas<B>:</B> V a 17 chiffres tous égaux à 1 ; 2e cas : 18 chiffres égaux à 1 ; 3e cas : 19 chiffres, 1 suivi de 18 zéros ; 4e cas : 19 chiffres égaux à 1 ; 5e cas : 21 chiffres égaux à 1.
En se reportant immé diatement à la dernière rangée du.tableau, on voit que si on prend comme unité la fréquence spécifiée pour le train de vitesse résultante par le nombre V du premier cas, les fréquences ainsi spécifiées pour les 4 autres cas sont, respectivement: 2, 2, 4 et 16.
La 2e rangée indique la valeur fictive attribuée aux nombres de vitesse résultante V dans le but de la limitation de la fréquence du train dé vitesse résul tante, par le choix de l'époque d'introduction de l'unité additionnelle dans l'additionneur 54.
La 3e rangée donne la fréquence à la sortie de l'interpolateur 28, C étant la fréquence fixe du train d'impulsions de référence.
La 4e rangée donne de même la fréquence de sortie de l'interpolateur 44, égale au produit de la fréquence précédente par le nombre de distance (seul le nombre X est considéré au tableau).
La 5e rangée indique le facteur de correction par lequel les fréquences des trains composants sont mul tipliées afin <B>de</B> rétablir les fréquences des trois trains à leur valeur correcte.
La 6e rangée donne la fréquence de sortie finale des trois trains composants compte tenu de la mul tiplication de fréquence précédente.
La 7e rangée indique la valeur fictive attribuée au nombre de distance X par le choix de l'instant de production du signal de commande, afin, de rétablir les nombres d'impulsions contenus dans les trois trains à leur valeur correcte compte tenu de cette multiplication de fréquence.
La 8e rangée rappelle que grâce à l'opération compensatrice ainsi effectuée le nombre d'impulsions effectivement contenu dans le train composant est bien le nombre X voulu dans tous les cas.
La 9e rangée enfin indique, comme on l'a dit, en prenant comme unité la fréquence du train compo sant obtenu dans le premier cas, les valeurs relatives de ces fréquences pour chacun des autres cas selon la valeur du nombre de vitesse V choisi pour ceux-ci.
des sorties des trois basculeurs A, B et C, et de réu nir les sorties de ces quatre intersecteurs au moyen d'un unisseur 173 pour obtenir à la sortie de celui-ci, dès l'émission du nombre voulu d'impulsions X, Y, Z et compte tenu de la longueur du nombre de vitesse V, un signal qui sera le signal de commande de fin de déplacement désiré.
Ce signal est alors utilisé, comme on l'a déjà expliqué, dans le dispositif 113 <I>Le correcteur de</I> fréquence <I>ou doubleur</I> (fig. 6) On a vu que la fréquence des trois trains X, Y, Z émanant des intersecteurs 166, 168, 170, devait être multipliée par 1, 2, 4 ou 8 selon que le nombre V a 18 (ou moins de 18), 19, 20 ou 21 chiffres significa- tifs.
Pour déceler le nombre de chiffres du nombre V, la sortie du registre actif 50 est reliée à l'entrée de trois intersecteurs 190, 192, 194, qui reçoivent, par leur seconde entrée, les signaux T2, T3, T4 respec tivement.
On a vu dans la description générale que le chiffre de plus haut rang du nombre circulant dans le registre émerge du dernier étage à l'époque T2, T3, T4 ou T5 suivant que ce nombre a 21, 20, 19 ou 18 chiffres ; on voit donc que l'intersecteur 190 émet une impulsion (en T2) au seul cas où V a 21 chiffres; cette impulsion affirme le basculeur C di rectement, et les deux basculeurs B et A par les unis seurs 202 et 204.
De même, l'intersecteur 192 émet une impulsion (en T3) au cas où V a 20 (ou bien 21) chiffres<B>;</B> cette impulsion affirme les deux basculeurs B et A, tandis que C reste nié;
l'intersecteur 194 émet une impulsion (en T4) au cas où V a 19 (ou 20 ou 21) chiffres et cette impulsion affirme le bas- culeur A, tandis que B et C restent niés. Enfin. aucun des trois intersecteurs n'émet une impulsion si V n'a que 18 chiffres ou moins de 18 chiffres, et les trois basculeurs conservent alors leur état de néga tion (tous trois sont niés en T<U>22</U> de chaque cycle).
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On <SEP> a <SEP> bien, <SEP> en <SEP> définitive, <SEP> l'état <SEP> ABC <SEP> si <SEP> V <SEP> a <SEP> 18 <SEP> chif fres <SEP> ou <SEP> moins <SEP> de <SEP> 18 <SEP> chiffres, <SEP> l'état <SEP> ABC <SEP> si <SEP> V <SEP> a <SEP> 19
<tb> chiffres, <SEP> l'état <SEP> ABC <SEP> si <SEP> V <SEP> a <SEP> 20 <SEP> chiffres, <SEP> l'état <SEP> ABC <SEP> si V a 21 chiffres.
La sortie affirmative de chacun des basculeurs A, B, C est appliquée à l'entrée d'un intersecteur 213, 209, 206 respectivement. L'autre entrée dé 213 re çoit le signal T11, de sorte que sa sortie émet une impulsion à l'époque T11 de chaque cycle où A a été affirmé. De même l'intersecteur 209 reçoit les si gnaux de sortie d'un unisseur 211 qui reçoit les si gnaux T7 et T18, de sorte que l'intersecteur 209 émet deux signaux, l'un en T7 l'autre en T18,
dans chaque cycle où B est affirmatif. Enfin l'intersecteur 206 est alimenté par un unisseur 208 de manière à émettre quatre signaux, en T4, T9, T14 et T21 dans chaque cycle où C est affirmatif.
Les sorties des trois intersecteurs 206, 209, 213 sont appliquées à un unisseur 210 qui reçoit encore, par une quatrième entrée, le signal T2. En écriture booléenne, le signal de sortie de l'unisseur 210 a pour expression symbolique D = Ts + T11A + (T7 + T18)
B +'(T4 -f- Tg -I- T14 -1- Tqi)C On voit que si aucun des trois basculeurs ABC n'est affirmatif {cas d'un nombre V de 18 chiffres ou moins), l'unisseur 210 émet une seule impulsion par cycle (en T2). Si le basculeur A est seul affirmé (cas d'un nombre V de 19 chiffres), l'unisseur 210 émet deux impulsions par cycle (en T2 et T11).
Si les deux basculeurs A et B sont affirmés (cas de 20 chif fres) l'unisseur 210 émet quatre impulsions par cycle (en T2, T7, T11 et T18). Enfin si les trois basculeurs sont affirmés (2.1 chiffres), l'unisseur 210 émet huit impulsions par cycle (en T2, T4, T7, T9, T11, T14, T18 et T21).
La sortie de l'unisseur 210 est appliquée à l'une des entrées de trois intersecteurs 212, 214 et 216 ; l'autre entrée de ces intersecteurs est mise sous ten sion pendant toute la durée de chaque cycle qui suit un cycle où il y a eu émission d'une impulsion des trains X, Y, Z, grâce aux moyens suivants Chacun des trois intersecteurs 166, 168, 170 émettant ces trains, est relié à l'entrée affirmatrice d'un basculeur 218, 220 ou 222,
de sorte que ces basculeurs sont affirmés chaque fois qu'une impulsion est émise par le train correspondant; à l'époque Tl du cycle qui suit immédiatement, un intersecteur 224, 226, 228, recevant d'une part le signal Tl et de l'autre la sortie affirmative de chacun de ces trois basculeurs, émet un signal de tension qui, d'une part, nie le basculeur 218, 220, 222 correspondant, et d'autre part affirme un basculeur 230, 232 ou 234 ; celui-ci reste affirmé jusqu'à la fin du cycle, étant alors nié à l'époque T22.
C'est la sortie affirmative de chacun de ces trois basculeurs 230, 232, 234 qui alimente chacun des trois intersecteurs 212, 214, 216. On voit que ceux-ci émettent bien les trois trains d'impulsions de sortie X, Y, Z à la fréquence et en nombre voulus.
<I>Les servomécanismes à impulsions</I> (fig. 8) Les trois trains d'impulsions dont on vient d'étu dier le mode de génération pourraient être utilisés de bien des manières différentes afin de produire des dé placements de vitesse proportionnelle à la fréquence moyenne des impulsions des trains respectifs et d'am plitude proportionnelle à leur nombre. On connaît par exemple des moteurs dits pas-à-pas, à commande par impulsions, auxquels les trois trains pourraient être -appliqués directement.
Cependant, selon une disposition préférée, les moteurs sont des moteurs électriques usuels, par exemple à courant continu, et sont comandés par les trains d'impulsions par l'intermédiaire des servo-mé- canismes à impulsions dont le principe a été décrit en détail dans le brevet suisse No 356184. On va ici résumer brièvement ce fonctionnement en regard de la fig. 8. A titre d'exemple, on se réfère à la com mande suivant l'axe des Z.
Le train d'impulsions. engendré par l'intersecteur 216 est appliqué à l'entrée d'un synchroniseur d'im pulsions 252 ; celui-ci reçoit d'autre part les deux sorties d'un basculeur de signe 250, qui peut être le basculeur 110 de signe des Z décrit à propos de la fig. 7, ou peut être commandé par lui. Selon le signe perçu pour le nombre Z dans le groupe d7informa- tions en cours d'utilisation, l'une ou l'autre des sor ties du basculeur 250 est sous tension.
En outre, le synchroniseur 252 reçoit, en provenance du géné rateur d'impulsions 225 lié mécaniquement au moteur 22, un train d'impulsions d'asservissement représen tant le déplacement réel du moteur ; ce train. est in troduit dans le synchroniseur par l'une ou l'autre de deux lignes suivant le sens de rotation du moteur.
Le synchroniseur 252 a deux lignes de sortie reliées à l'entrée d'un compteur binaire réversible 256-. Il a pour effet d'appliquer à ce compteur les impulsions de commande de ses deux lignes de sor tie (suivant le signe), et les impulsions d'asservis sement par son autre ligne de sortie, en assurant en tre ces deux types d'impulsions une succession régu lièrement espacée sans simultanéités qui seraient causes d'erreur.
Le compteur 256 décompte dans un sens les impulsions de commande, et dans l'autre les impulsions d'asservissement ; il élabore ainsi sous forme binaire un nombre algébrique qui représente à tout moment l'écart (l'erreur) entre les vitesses ac tuelle et commandée du moteur.
Le contenu du compteur agit sur un convertisseur arithmétique ana logique 258, essentiellement constitué par un réseau de résistances, qui livre à sa sortie une tension con tinue proportionnelle en grandeur et signe au nom bre contenu dans. le compteur. C'est cette tension qui excite le moteur 22.
Method and device for controlling a relative displacement, in particular in a machine tool The invention relates to the automatic control of a displacement, such as the relative displacement between the tool holder and the work holder of a machine. tool, by means of electric pulses, and proposes to establish a method and a device for controlling the movement both in speed and in distance traveled in accordance with digital data,
for example in the form of a recorded program, and this according to several coordinates and with very great precision and flexibility.
It has already been proposed to control the movement of an object using trains of electric pulses applied to a motor arranged so that it imparts to the controlled object successive movements proportional to the total number of pulses. - sions of each train that it receives and at a speed proportional to the frequency (instantaneous or average) of the pulses of each train.
Such a device has in particular been the subject of Swiss patent No. 356184 for a machine tool with automatic control by a program registered y> in the name of the holder.
In prior control methods of this kind, only the number of train control pulses applied to the motor is specified by a number stored in the program, while the frequency of this train is determined by other factors than 'it is not possible to modify with all the desired flexibility.
The present invention makes it possible to determine both the number of pulses and the frequency of the train, by two distinct numbers which can both be recorded in the program and can vary from one train of pulses to the next. We can imagine that we. can thus achieve finer and more flexible control than in previous devices.
The advantage of this method appears especially in the case where the commanded displacement must be done according to several coordinates. Thus, the object of the invention is to achieve a command along more than one coordinate using command numbers recorded separately in the program to indicate the components of the displacement along these coordinates,
which further increases the flexibility of the achievable control. With regard to speed, given that the value of interest is the resulting speed which must correspond in particular to the desirable cutting speed, rather than the components of this speed according to the coordinates,
The object of the invention is also to ensure the control of the speed of the motors producing the displacements according to the coordinates from this single number indicating the resulting speed, while the component speeds to be printed on the motors are calculated automatically.
To generate each train of control pulses, the number and frequency of which are given in the form of corresponding numbers recorded in the program, it is necessary to distribute or interpolate all the pulses whose number is given,
over a certain <B> period- </B> period of time determined by the frequency of repetition which is also given, with as regular a distribution as possible, whatever this number and this period may vary d 'one train (that is to say from one cutting movement) to the next.
To carry out this operation, we can apply a process known in itself and consisting in a way of screening <B> </B> of pulses: we first pull from a train. continuous isochronous pulses, a plurality of pulse trains whose frequencies form the terms of a geometric progression (of ratio 2), each train corresponding to one. rows of digits of the number of pulses given to the program,
and only those of those trains which correspond to the ranks of units in which the given number has the figure 1 are allowed to pass.
It is easily shown that the final train obtained under these conditions contains, over any period of time, a number of pulses very substantially proportional to the given number,
and that these impulses are always distributed with the maximum possible regularity over the whole of this period. This mathematical property follows from the property that the infinite sum 1/2 + 1/4 + 1/8 + ... has to tend towards unity when the number of its terms increases.
This screening operation can moreover be carried out in different ways. In the aforementioned patent, it is carried out by a method of the parallel type, the various partial trains of frequencies proportional to the powers of 2 being generated by separate generators emitting simultaneously. On the other hand,
in Swiss Patent No. 359158 for a Method and device for the production of a series of pulses in prescribed number distributed over a prescribed time interval, and application to the multiplication of two factors, it is implemented by a serial process:
instead of associating with each row of units of the given number a distinct generator, we simply associate a determined epoch of a time cycle with a fixed number of periods, so that a single generator is then used to emit all the partial trains of frequencies proportional to the powers of 2, and that these trains appear to be nested in time.
It is this serial process, which allows a significant saving in material, that we preferably apply.
The drawing. appended shows, by way of example, one embodiment of the device.
Fig. 1 is a general and simplified flowchart of an automatic machine tool control device along three axes of tri-rectangular coordinates; fig. show it schematically the various pulse generators; fig. 2 shows a fragment of perforated tape constituting the recorded program;
fig. 3 shows an example of a logic diagram for the speed number interpolator; fig. 4 is a table intended to recall the operating principle of this serial interpolator; fig. 5 shows an example of a logic diagram of the part of the distance number interpolator, common to the three distance number registers;
fig. 6 shows a general and detailed logic diagram corresponding to the flowchart of FIG. 1; fig. 7 shows the diagram of the control block, that is to say the part of the device relating to the waiting registers, to the transfer control, and to the control of signs, a part which is not explained on the general diagrams of fig. 1 and 6;
fig. 8 is a flowchart relating to the control of a motor by means of a pulse servo mechanism;
fig. Finally, 9 is a table intended in particular to explain the use of the correction factor making it possible to limit the frequency of the resulting speed train. <I> general </I> description (fig. 1) In the example chosen,
the method is implemented to control, along the three axes of tri-rectangular coordinates x, y, z, the relative displacement between the tool holder 10 of a milling machine and the workpiece holder 12 of the latter. ci carrying the book 14.
This displacement is obtained using three lead screws <B> 16 </B> directed @ along the three axes and driven in rotation by the three electric motors 18, 20, 22. The coordinates are not necessarily Cartesian. but could, for example, be semi-polar or polar.
The machine is controlled automatically from a recorded program, shown in the form of a perforated tape 24 passing through a tape reader 26, but which could be replaced for example by a magnetic tape.
The strip carries five longitudinal series of perforations, the first four being digital information coded in binary, the presence of a hole in a determined transverse position representing for example the number 1, its absence the number 0.
This digital information is grouped in groups of 22 along the strip; each group thus comprises four binary numbers, namely (from left to right in fig. 2): three numbers specifying the components of displacement X, Y, Z along the three axes (the numbers of distance), and a number specifying the resulting speed V of the relative movement in space (the number of speeds).
In distance numbers, the last (228) position of information in each group designates the algebraic sign of that number, so that the absolute value of the number can only contain 21 significant digits: in the position of sign, the presence of a hole means the positive sign (rotation of the corresponding motor in a certain direction chosen); the absence of a hole means the negative sign (motor rotation in opposite direction).
The fifth series of perforations in the tape (series on the right in fig. 2) only ever has a hole in 228 position, and it always includes this hole in fact serves precisely to characterize the end of the reading of a group. information.
For the preparation of such a recorded program, one begins by choosing, on the drawing of the part, certain points whose degree of approximation must in general be all the greater the greater the complication of the contour of the part. part, and we determine the coordinates from which we deduce by difference the value of the distances X, Y, Z.
The speed V is dictated primarily by the desired cutting speed. This preparation of the strip can advantageously be carried out using an electronic computer as is well known. The entire strip thus comprises a series of information groups (each comprising four numbers of 21 digits) which, read in succession by the strip reader 26, can determine the cut of a complete piece.
The block 27 in FIG. 1 designates a control assembly, an assembly comprising a device for controlling the advance and stopping of the tape, a device for temporarily recording information in waiting registers, and a device for transferring this information from waiting registers in the active registers, set which will be described in particular with reference to FIG. 7.
Seven conductors have been shown coming out of this set; these are: three conductors designated X, Y, Z which perceive the successive presence of perforations in the series of perforations X, Y, Z and are connected to the three binary registers 30, 32, 34; the conductor designated V which perceives the successive presence of perforations in the series V and is connected to the binary register 50;
and the three conductors designated Sx, Sy, Sz, which perceive the presence of sign perforations in the 22nd position of the X, Y, Z series and are connected directly to the corresponding impulse servomechanisms 46, 48, 501.
The control block basically performs the following cyclic melting: at some point the X, Y, Z information from a certain group of information read from the tape is in the active registers 30, 32, 34, 50 and cause the servomotors to rotate in a direction which is also determined by the information Sx, Sy, Sz coming from the same group and stored in the block 27;
the relative displacement between tool and structure is thus produced at the desired speed and over the desired distance. At the same time, the tape advances by 22 steps through the reader, and the information read in the group following that which is being used in the machine is recorded in the waiting registers of block 27.
Arrived at the 22nd hole (5th series) of this group, the strip stops. When the displacement controlled by the first group considered above is completed, a control signal is applied to block 27 by conductor 51.
This signal has the effect of erasing the information X, Y, Z contained in the registers as well as the information of sign Sx, Sy, Sz, causing the rapid transfer of new information from the waiting registers to the active registers , and restarting the tape for a new reading phase while the second group of information is being used in turn.
The four active registers 30, 32, 34, 50 can be binary registers of any known type, with 2.2 stages, advantageously constituted by ferrite cores connected in cascade as described in the aforementioned patent Ne 359158. These registers are closed on themselves to ensure in a known manner the dynamic circulation of the information they contain.
For this purpose, the system includes a. pulse generator (such as a multivibrator) shown schematically at 38 in FIG. 1a, emitting a continuous series of reference pulses of uniform frequency during system operation.
These pulses are sent on the one hand to a cyclic counter 39 having 22 output conductors which successively and circularly emit voltage signals, each of which in principle lasts the time of an elementary period separating two reference pulses (period that we will call e epoch): we thus define an operating cycle of the system, a cycle of fixed duration comprising 22 epochs.
These epochs, designated by the symbols T1 to T22, are characterized by the presence of a voltage signal on one of the output conductors of counter 39. It will be seen later what is the use of these signals.
The pulses from generator 38 are sent on the other hand to a generator 36 which re-emits them with a slight delay (less than the duration of an epoch), thus generating so-called offset pulses, which are applied simultaneously to all the stages of each circulation register and thus serve to ensure the circulation of information in these various registers.
The reference pulses are also used, via line 381, to control certain flip-flops associated with the flow registers. The delay communicated to the shift pulses is intended to allow the negation of the rocker associated with each register.
Thus, in each of the four active registers 30, 32, 34, 50, the binary number completes a complete circulation in the space of one cycle. The designation of epochs T1 to T22 is such that epoch T1 of any cycle is the epoch when the digit of the lowest rank is introduced in the first stage of the register; since then;
at epoch T1 of any subsequent cycle, this lowest-ranking digit is found in the 1st floor and the direction of circulation is such that the highest significant digit is then contained in the 21st, 20th, 19th, ... floor depending on whether the number has 21, 20, 19, etc., significant digits.
This again amounts to saying that this highest significant unit emerges from the top floor of the register to register in the first in epoch T2, T3, T4, etc., depending on whether the number has 21, 20, 19 digits. The usefulness of these indications will be seen later.
The register 50 receiving the number of speeds is associated with a network 54 which constitutes, with it, the multiplier or the interpolator 28 of the number of speeds. This serial interpolator, similar to that described in Patent No. 359158 will be described in detail later. It suffices to indicate here that its arithmetic network 54 receives, at each cycle, a signal at a fixed epoch, for example at T1 (the determination of this epoch will be seen later).
This network cooperates with the register 50 so that the interpolator 28 transmits a train. pulses comprising at most one pulse per cycle, these pulses being more or less evenly distributed over all of the cycles. successive, and their number taken over any given number of cycles being proportional to the number of speeds V contained in register 50.
EMI0004.0018
Cycle <SEP> No <SEP>: <SEP> 123456789 ... <SEP> ... 50
<tb> 1 <SEP> o <SEP> Train, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 < SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 2o <SEP> Train <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP > 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1
<tb> 3 <SEP> o <SEP> Train <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 0
<tb> 4o <SEP> Train <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 1
<tb> 50 <SEP> Train <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 0
<tb> 6 <SEP> 0 Let us assume the number V contained in register 50 equal to binary 0101 followed by zeros.
It will be seen that the numbers contained in the registers are to be considered as fractions less than unity, so that this number represents the fraction 1/4 + 1 / 1s = '/ i6 or, in decimal notation, 0.3125 .
The cooperation of the network 54 with the register 50 is such that, from the series of trains of decreasing frequency pulses shown in the table above, only the trains whose rank corresponds to are sent at the output of the interpolator 28. a row of the number V which contains the number 1, while the trains of row cor-
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1213121412131215121312141213.1216121312141213121512 It is noted that, on any integer number of cycles chosen, (here 50 cycles),
the number of pulses emitted by the interpolator is proportional both to this number of cycles and to the number V, except for an inevitable error due to the operation being carried out on integers; it can also be seen that the pulses emitted are distributed over time with the best regularity compatible with this law of proportionality.
The interpolator 28 can be considered just as well as a multiplier: in fact, in any time interval, determined by a chosen number of eycles, it multiplies the number V entered in the register 50 and playing the role of multiplicand , by the number of pulses received during this time by the network 54, number constituting the multiplier,
to transmit a train of pulses equal in number to the product of the multiplicand times the multiplier. In the operation of the interpolator 28 which we have just studied; network 54 received one pulse per cycle; also, the multiplier of the mul- To specify the nature of the train emitted by the switch 50, it seems useful to give the following indications here. The network 54 emits one pulse per cycle.
The epoch Tx of each cycle at which this pulse is emitted is governed by the following law <B>: </B> it is emitted at epoch T1 every 2 cycles, at epoch T2 every 4 cycles, at epoch T3 every 8 cycles, and usually at epoch Tx every 2 - cycles. We will see later how the network 54 achieves this result.
If we examine this operation over any number of successive cycles (for example 50) and write on different horizontal lines, staggered from top to bottom, the numbers of the epochs at which the network 54 emits a pulse. in these successive cycles, we obtain the table corresponding to a rank of V containing 0 are stopped;
it is the operation of the sieve which one spoke. In the table above, we have indicated on the right, opposite each line, the number of the number V having the rank corresponding to that of the train. From what we have just said, only the trains of ranks 2 and 4 will be issued.
If we now rewrite the numbers in the above table on a single line, and we mark with a cross the only numbers (2 and 4) for which the interpolator 28 emits a pulse, we obtain the following representation The tiplication effected can be considered indifferently as constituted by the number of cycles over which the multiplication extends, or by the number of pulses of the train, received by the network 54 during this period.
But if the network 54 receives a pulse only in some of the cycles over which the operation extends, the multiplier of the multiplication performed would be given by the number of pulses received by the network 54 during the duration. of the operation, and no longer by the number of cycles.
We have seen that the pulses of the train emitted by the interpolator 28 appear at a different time of successive cycles, the numbers of these epochs being determined by a complex mathematical law. This train is sent to a device 40, called a synchronizer, which has the role of bringing all the pulses of the train to the same time of the cycles in which they appear.
We will see later how this operation is carried out and how the common epoch of the impulses is determined. At the output of synchronizer 40, a standardized train is obtained, called the resulting speed train. If we call C the constant frequency of the pulses received by the network, that is to say the number of cycles per second, a number which is a construction constant characteristic of the device, the resulting train has an average frequency equal to CV pulses per second.
To the three registers 30, 32, 34 is associated a network 42 in principle identical to the network 54 and constituting with these registers a triple serial interpolator. The network 42 of this interpolator receives the pulses of the resulting speed train, and cooperates with each of the three registers 30, 32, 34 to give three output trains.
In accordance with the remark made a little above, and remembering that the frequency of the pulse train applied to the common network 42 of the interpolator 44 is CV, we see that the three trains emitted by this interpolator have for respective frequencies CVX, CVY, CVZ. These frequencies are proportional to the desired component speeds along the 3 axes.
If indeed the projections on the three axes of a line segment of length L are X, Y, Z, and this segment is described at the resulting speed Vo, the projections of the speed on the three axes, it is that is to say the component speeds, are given by the expressions VOX / L, VOY / L, VOZ / L. Since, as we have indicated, the number V entered in the program is chosen equal to Vo / L, we see that the frequencies of the three component trains obtained as we have described it,
are well proportional to the three components of the desired speed.
When the number of pulses emitted in each of these component trains has reached the corresponding specified distance number X, Y, Z, which takes place at the same time for the three trains since their frequencies are proportional to these three numbers, the network 42 emits an overload pulse which constitutes the already mentioned control signal.
This signal is applied by the conductor 51 to the control unit 27 to end the operation of the interpolators 28 and 44 by erasing the content. of their registers, and to trigger a new information reading phase, as well as a new transfer followed by a new operating phase.
The three component trains are applied to the three respective pulse servomechanisms 46, 48, 501. These also receive from block 27 the information relating to the sign of the numbers X, Y, Z, that is to say the number. direction of desired movement.
Preferably, the servomotors are on the other hand supplied with servo pulses generated by pulse generators 185, 205, 225 trailed by the servomotors 18, 20, 22, so that the servomotors apply to the motors a voltage representing the difference or the error between the current speed of the motor and its commanded speed such as the latter results from the component trains.
We have thus ensured the desired relative displacement between the tool 10 and the work 14, in]! Space: in fact, the length of this displacement has the value specified in the program since the three motors 18, 19, 20 have each received the number of control pulses corresponding to the three numbers X, Y, Z specified in the program as having to represent the components of this movement along the three axes;
and on the other hand, the average speed at which this displacement was carried out also has the desired value since the frequency of the pulses supplying each motor corresponds to the component or to the projection, on the corresponding axis, of the speed desired result corresponding to the number V specified in the program.
Before undertaking the detailed description of the chosen embodiment, we will specify the conventions adopted for the description of the operation of rockers which are, as we know, electrical circuits with 2 equilibrium states, generally constituted by Eccles-Jordan type multivibrators. Referring for example to FIG. 3, we see at 66, 68 or 137 the schematic representation adopted here for these components.
Each rocker has two inputs and two outputs (of which, sometimes, only one is actually used, the other then not being shown, as is the case for rocker 137). By applying a voltage to its left input, the rocker is placed in the state for which its left output is energized, its right output then not being energized, and vice versa. We will sometimes say that a rocker is in its affirmative state (or that it has been affirmed) if it is its left output which is under tension, that it is in its negative state (or that it has been denied ) if its right output is energized.
The left entry is then the affirming entry, the right entry the negating entry; the left output is the affirmative output, the right output the negative output. The left and right are always relative to the person viewing the diagram, whether the rocker inputs are shown at the bottom or at the top.
On the other hand, the description mentions inter-sectors and units. Intersectors perform intersection operations (also called logical multiplications). Schematized as seen for example at 78 in FIG. 3, their function is to emit a voltage through their single output whenever all their inputs (in number equal to or greater than two) are simultaneously under voltage.
The uniters perform union operations (also called logical additions). Schematized as seen for example at 76 in FIG. 3, their function is to emit a voltage by their output uni that each time that at least one of their inputs (in number equal or greater than two) is under tension.
Finally, the inverters, shown schematically as in 73 fig. 3, perform negation operations. A voltage applied to their single input results in the absence of a voltage on their single output, and vice versa. <I> The control unit </I> (fig. 7) The control unit indicated globally at 27 in fig. 1, appears in detail in FIG. 7.
It understands all three. wait registers 92, 94, 96 for the numbers X, Y, Z and register 90 for the number V. At the start of a group of information. these registers are empty and the first of the 22 rows of perforations in this group is located under the reading heads of reader 26. For each position of this first row where a perforation is detected, the reader emits a voltage (for example of -I- 10 volts to fix ideas) through the corresponding output line 11, 13, 15, 17.
These voltages are applied to one of the inputs of four respective intersectors 121, 141, 161, 181 each having a second input, which is not normally energized so that the intersectors do not emit a signal at their output. .
Immediately after reading each row of perforations, the reader emits via line 19 a signal which is applied to the second input of each of these intersectors, so that the voltages corresponding to the perforations of the row are registered in the first stage of waiting registers 92, 94, 96 and 90.
Then the tape automatically advances to place the next row in front of the read heads, and the same process begins again. Each signal emitted by line 19, at the same time as it excites the second input of each of the aforementioned intersectors to register the voltages read in the first stage of the waiting registers, is also applied, via an intersector 29 (the other input of which is supplied by the offset pulses) and by the unifier 149,
to the control windings of each stage of each standby register, in order to advance the information of each stage thereof to the next stage.
The described process is repeated 21 times for each of the first 21 rows of each information block. In the 22nd row, the presence of a perforation in any of the first three positions of the row indicates the plus sign for the number whose reading (in absolute value) has thus just ended, the absence of 'a perforation indicating the minus sign.
The voltages corresponding to the plus sign are emitted by lines 21, 23, 25 to three intersectors 100, 102, 104, the second input of which receives, via line 111, a transfer signal, as will be seen below, at the moment when the information contained in the waiting registers must be transferred to the active registers: At this moment, the voltages relating to the sign are introduced into the rockers 106, 108, 110, to act on the impulse servo-mechanisms as will be specified.
On the other hand, the 22nd row of each group always contains, in the fifth position, a perforation which precisely indicates that a group has just ended. This end of group voltage is emitted by line 221 to an intersector 112 having two other inputs: one is supplied by signal T22 emitted by counter 39, FIG. la, as we have seen at the end of each cycle; the other input is connected to the right output of an erase rocker 114, the role of which will be specified a little later.
The right or negative input thereof is supplied by the control signal applied by the conductor 51 (see also FIG. 1) and indicating that all the information of the preceding group has been completely used. When this signal appears, the rocker 114 is therefore negated.
The affirmative left input of rocker 116 is thus supplied at the last epoch of a certain cycle following the reading of the end-of-group perforation, during which cycle the control signal indicating the end of operation of the group previous appears. The rocker <B> 116 </B> then emits through its left affirmative output the transfer signal already mentioned.
The voltage normally present on the affirmative output 1141 (left) of the erase rocker 114 is used to ensure the flow of information in the various active registers, being for this applied to one of the inputs of an intersector 135 interposed in the loop circulatory of each of these registers (see for example register 50, fig. 3).
When the flip-flop 114 is negated by the control signal as just seen, circulation is interrupted and all of these registers have their content erased.
The transfer signal emitted as we have just seen by the line <B> 111 </B> is sent on the one hand to the three intersectors 100, 102, 104 to cause, if necessary, the affirmation of the sign rockers 106, <B> 108, </B> 110 as we have seen; on the other hand, this signal will cause the information contained in the four standby registers to be transferred to the corresponding active registers.
To this end, the transfer signal is applied to one of the inputs of the four inter-sectors 126, 128, <B> 130 </B> and 124, the other input of which receives the output of the last stage of the registers d. 'was tried. The output 125, 127, 129, 131 of these intersecters is connected to the input of the first stage of the four active registers 30, 32, 34 and 50 (fig. 1).
Finally, the transfer signal is applied to an intersector 148 supplied on the other hand by the shift pulses, and the output of which supplies, by a unifier 149, the shift windings of the standby registers; this is intended to ensure during the duration of the transfer, the progress of the information in the standby registers in synchronism with that of the information in the active registers.
The transfer continues for a single cycle, thus ensuring the passage of the 22 binary information from the group which has just been read, from the holding registers to the active registers. At the last period of this cycle, the rocker 116 is negated thanks to an intersector 132 whose two inputs receive, one the signal T22, the other the transfer signal, which is none other than the affirmative signal of the rocker. 116 himself.
This signal is therefore removed, and the transfer ceases. At the same time that rocker 116 is negated, rocker 114 is asserted by intersector 132, allowing normal flow through active registers. Finally, the signal emitted by this intersector is sent, via a line 133, to the reader mechanism 26 where it causes, by means of a relay for example, the start of reading of the next group of information.
<I> The resulting speed interpolator </I> (fig. 3) We have shown in fig. 3 the assembly framed at 28 in FIG. 1. We can recognize there the active register 50 containing the number of resulting speed V. This register is represented for greater clarity with 6 stages instead of the 22 that it includes in the chosen embodiment.
Its last stage is connected to the affirmative input of a rocker 137 whose negative input is supplied with reference pulses coming directly from the generator 38 (fig. La). The affirmative output of the rocker is connected to the first stage of the register via the erase inter-sector 135 already mentioned. All the stages receive on the other hand, in parallel, the offset pulses emanating from the generator 36 (FIG. 1a), by the conductor. 64.
Thus when these pulses are applied, the information circulates in the assembly formed by the register and the rocker in the manner already explained. The circulatory loop of register 50 comprises, in addition to the erase intersector 135 already mentioned, a unifier 1312, the other input of which is formed by conductor 131 (FIG. 7).
Thus, during the transfer, the information coming from the waiting register 90 via the intersector 124 and the line 131 as already explained, are introduced into the active register 50 via the unifier 1312.
In the operation study which follows, it should be assumed that input 131 of unifier 1312 is not energized, while upper input 1141 of intersector 135 should be assumed to be energized. An auxiliary register 52 (which in Fig. 1 is assumed to be included within block 54), similar to register 50, has a flow path which; in addition to the rocker 68 and the erase intersector 78, includes an adder network 54.
The content of register 52 is zero at the start of an operating phase, and the adder network 54 has the role of adding to this content a fixed quantity, at each cycle,
and emit an output pulse at the first epoch of each cycle at which the addition of this quantity does not lead to a carry carryover from one stage of the register to the next (i.e. at the first period of the cycle considered when a unit is registered in the first floor of the register).
For this, the terminal 62 of the adder network 54 is connected to one of the output conductors of the time counter 39 (fig. La) so as to receive one of the time signals T1, T2 ,, T3,. .. depending on whether the fixed quantity that it must thus add to the register is 1, 10, 100, ... We will see later how this choice is made and we now assume that this quantity is 1 and that the applied signal in 62 is therefore Tl.
The addition network 54, in itself well known, can be constituted in various ways, for example as shown in patent N 359158. In the example chosen here, this network comprises a retaining latch 66 of which the affirmatrite input is supplied by means of an intersector 70 in the only case where the toggle 68 is affirmative at the same time that a voltage appears on the terminal 62 and the toggle 66 itself is, of course, negated .
The flip-flop 66 is negated by a logic network comprising the intersectors 72 and 731 and the negator 73, in the only case where 68 is negative in the absence of a voltage appearing at 62, that if 66 itself is, well. heard, affirmed.
Furthermore, a voltage is emitted to the input of the intersector 135 for the registration of a unit in the register 52, by the output of a unit 76. The three inputs of the latter are supplied, thanks to the logical network formed by the intersectors 72, 74, 721, in the following three cases: (a) rocker 68 asserted, 66 denied, and no input signal at 62; or (b) 68 denied, 66 asserted, and no signal at 62; or finally (c) 68 denied, 66 denied, and signal in 62.
It can be checked that the desired operation is obtained, namely the addition of one unit to the content of register 52 at each appearance of a voltage signal on input terminal 62 at epoch T1 d 'a cycle.
If no signal is applied at 62, the content of register 52, initially zero, would remain zero. The introduction of a signal at epoch T1 of a cycle by terminal 62 has the effect of adding one unit to the content, whatever it may be, of register 52, according to the well-known rules of binary addition.
The addition of these successive units at each cycle therefore causes the contents of the register to take successively all the binary integer values from 0 to its maximum capacity, namely (assuming 6 stages as represented) 00000_1, 0000_10, 00001_1, 000_100 , 00010_1, 0001_10, 000111, 001000, etc. Each number has underlined the unit which, in the cycle considered, is the first to be entered in the register.
We see that in the first cycle the first unit to be registered in the register appears at epoch T1, at the 2nd cycle in T2, at the 3rd cycle in T1, at the 48 cycle in T3, at <B> 58 < / B> cycle in T1, at 68 cycle in T2, at 78 cycle in T1, at 88 cycle in T4, etc. We recognize here the sequence of numbers (12131214 <B> ...) </B> already studied, which is equivalent to a plurality of trains of pulses imbricated in time, and having for frequencies the terms of a geo-series. metric of reason 2.
An intersector 80, thanks to its input links with the affirmative output of 66 and the output of 76, emits an impulse at the first epoch of each cycle where a unit comes to register in the register (first epoch without postponement of re - held in binary addition).
It therefore delivers at its exit the composite train comprising the plurality of these nested trains. Its output forms one of the inputs of an intersector 58 whose other input is ah mented by the affirmative output of the rocker 137 associated with the register 50.
The output of this intersector therefore emits a pulse each time a pulse of the composite train coincides with the epoch of inscription of a unit of the number V which circulates in this register. The intersector 58 therefore transmits the resulting speed train in accordance with what has been explained.
The operation is essentially the same if the additional units introduced in 62 are introduced at epoch T2, T3, ... of each cycle and no longer at epoch T1 (in fact the rocker 66 cannot be asserted, at start of a cycle before the introduction of a pulse by 62). But it will be understood that the introduction of the signal at T2 is equivalent to adding to the content of register 52 no longer 1 but 10 (binary); the introduction of the signal in T3 is equivalent to the addition of 100 (binary), and so on.
We will give, with regard to FIG. 4, a new example of this operation, assuming again. that the number V is equal to 0101 followed by zeros, but this time that the additional pulses are added in T2 of each cycle. On the table, the 16 columns represent as many sufficient cycles. The 6 lines represent the 6 epochs from T2 to T7.
At the 1st cycle, the content of register 52 is zero. The addition of the unit in T2 of this cycle increases the content to 10, without causing any postponement; a signal is therefore emitted by the intersector 80 at T2. As at this 2nd epoch the number contained in the register is 1 (second row of the number V) the intersector emits a signal, which is indicated on the table by marking a cross in the last row, in the first column. In the 2nd cycle, the register contains 10 as we have just seen.
The addition of the unit in T2 increases this content to 100, with a single carryover of bare rete; the intersector 80 therefore emits a. signal in T3. But since the 3rd digit of V is 0, the intersector 58 does not emit a signal: no marked cross; And so on. <I> Limitation of the frequency </I> <I> of the resulting speed train </I> Means are provided which make it possible to avoid an excessive operating frequency of the interpolator 28, while ensuring the high desirable precision.
We have seen that the number V can contain up to 21 significant binary digits. As long as V does not contain more than 18 significant digits, that is to say as long as its highest unit does not exceed the 18th rank, the additional units are added to network 54 always at the same time, the epoch T4.
But, so that the interpolator never has to emit a frequency higher than that corresponding to a number V comprising a 1 in each of these 18 lowest ranks, we have recourse to the device which consists, for each digit significant of the number V beyond 18, to advance by one. rank the time when the additional unit was introduced.
So if V has 19 significant digits, the additional unit is introduced in T3; if V has 20 digits, it is entered in T2; if V has 21 digits, it is entered in Tl.
In other words, for the numbers V with 19, 20 or 21 significant digits, the fixed quantity added to each cycle to the contents of the register 52 is 2, 4 or 8 times smaller than the fixed quantity added for the numbers V having less of 19 digits. In other words, we can say that the numbers V of 21, 20, 19, 18 digits are all treated as fractions of the form 0, 1, ...
that is, as 21-digit numbers regardless of how many digits they really have. It is easy to see that the train emitted by interpolator 28, when V has more than 18 digits, has a frequency that is too low compared to that which it should have, and that in the ratio 2, 4 or 8 depending on whether V has 19, 20 or 21 digits. We will see later how we restore the exact frequency of the component trains emanating from the second:
interpolator 44 by multiplying the frequency of each of these three trains by the appropriate factor, 2, 4 or 8.
To ensure the introduction of additional units to network 54 at epoch T4, T3, T2 or Tl depending on whether V has 18 (or less than 18), 19, 20 or 21 digits, the following procedure is carried out. detailed diagram of fig. 6 we recognize the interpolator 28 with its registers 50 and 52 and its additioonneur network 54, in which the additional units are introduced by the conductor 62.
On the other hand, we see in A, B, C (to the right of the diagram ma) three rockers used to display the number of significant digits of the number V. By means studied below, all of these three rockers can be placed in four different combinatorial states depending on the number of digits of V.
If we designate by A, B, C the affirmative state of each rocker
EMI0008.0105
and <SEP> by <SEP> A, <SEP> B, <SEP> C <SEP> its <SEP> state <SEP> negative, <SEP> on <SEP> will see <SEP> that <SEP> the <SEP > flip-flops take the following simultaneous states
EMI0008.0107
ABC <SEP> if <SEP> V <SEP> has <SEP> less <SEP> of <SEP> 18 <SEP> or <SEP> 18 <SEP> digits <SEP>;
<tb> ABC <SEP> if <SEP> V <SEP> has <SEP> 19 <SEP> digits <SEP>;
<tb> ABC <SEP> if <SEP> V <SEP> has <SEP> 20 <SEP> digits <SEP>;
<tb> ABC <SEP> if <SEP> V <SEP> has <SEP> 21 <SEP> digits.
The intersection (the logical product) of each of these four factors by the factor T4, T3, T2, T1 respectively is formed by conventional logic circuits not shown. The four resulting expressions are introduced into a unifier 56, the output of which supplies the terminal 62 of the adder network 54. The sought result has thus been achieved.
<I> The synchronizer </I> (fig. 6) We have seen that this device had the role of acting on the train of resulting speed emanating from the interpolator 28 to bring all the pulses of this train to a common period of cycles where these impulses appear. - This common epoch is, on the other hand, determined by the rank of the most significant digit of the longest of the three numbers X, Y, Z so that each impulse of the resulting speed train coincides with the first registering unit, in the cycle considered,, in the three registers 30, 32, 34.
For this purpose, the synchronizer is made up of three rockers 154, 158, 162, with which are associated two intersectors 156 and 160, and a unifier 152. The operation is as follows: on transmission, during any cycle, of a pulse via network 54 (pulse which, as we know, does not appear at all the cycles or at a fixed time of the cycles) the rocker 162 is asserted. This asserts, through the intersector 160, the rocker 158 if the latter was not already asserted; at the same time he denies himself.
On the other hand, at epoch T1 of the cycle considered, as at the start of each cycle, the rocker 154 is asserted; it remains so until the time of the cycle considered at which the first unit is registered in one of the three registers 30, 32, 34.
In fact, the uniser 152, the three inputs of which are connected to the affirmative output of each of the three rockers (not shown) which are associated with the three active registers 30, 32, 34 like the rocker 137 (fig. 3). ) is associated with the active register 50, then emits a pulse towards the negative input of 154.
If, in the cycle considered, 154 and 158 are found affirmed at the same time, which takes place if the network 54 emitted an impulse at any time of the preceding cycle, and only in this case, the impulse emitted by the unifier 152 causes, through the intersector 156, the appearance, on the output line 157 of the synchronizer, of a pulse which is applied to the network 164 of the interpolator 44. This output pulse simultaneously denies the rocker 158, reestablishing the initial conditions for the following cycle.
The essential role of the intermediate rocker 158 is to take into account the possibility of two pulses being transmitted by the network 54 in the interval between the transmission of two successive transmissions by the unifier 154, a possibility which results from the random nature of the periods. transmission of the pulses by the network 54. If this eventuality occurs, the rocker 158 retains the second pulse until the next cycle.
We see that in all cases, the train retransmitted by the syn chroniser via line 157 has an average frequency not identical to that of the train delivered to it by network 54, (although out of phase, in a way, with a delay cycle ), but this train is regularized because its impulses are all emitted at the same time coinciding with the appearance of the highest unit of the longest of the three numbers X, Y, Z in the interpolator 44.
<I> The component velocity interpolator </I> (fig. 5 and 6) This interpolator 44 (fig. 6) comprises, in addition to the three registers 30, 32, 34, an auxiliary register 91 and an addition network 164 with which is associated an output network 172 (fig. 5). There fig. 5 only represents this auxiliary register and these two networks, elements which are common to the three active registers 30, 32, 34.
The adder network 164 may be substantially similar to the network 54 already described (or that shown in the aforementioned patent No. 359158) and will not be described again.
The output network 172, which here replaces the simple intersector 80 of FIG. 3, is made necessary by the fact that the pulses applied to the network 164 coming from the synchronizer, via the line 157, do not occur at all the cycles, as we have seen.
Because of this peculiarity, the adductor must only emit a pulse via its output line 159, only in the cycles where it receives a pulse via the input line 157. It is therefore necessary that the line 159 emit a pulse at the time when a unit is going to register in register 91 for the first time.
times of the cycle considered, but on condition that at that time, the network 164 has already received in this same cycle a pulse via line 157, or is in the process of receiving such a pulse V. To take into account the case where the impulse coming from the syn chroniser is applied at the same time when an impulse appears causing the inscription of a unit in.
register 91, these two pulses are applied to an intersector 178, the output of which feeds, via a unifier 180, the output line 159 of the network.
To take account of the more general case where a pulse has already been received from the synchronizer at the time when the first unit is registered in register 91, the other input of the unifier 180 is supplied via the output an intersector 177, the two inputs of which are supplied, one by the pulses causing this entry, the other by the affirmative output of the transfer rocker 176.
The train exiting via line 159, which constitutes a composite train similar to that delivered by inter-sector 80 of FIG. 3, except that it comprises empty cycles of impulse., Moreover roughly regularly distributed, is then applied to each of the three intersectors 166, 168, 170 (fig. 6) whose other input is connected to the circulatory loop of each of the registers 30, 32, 34, and more precisely to the affirmative output of the rocker (analogous to 137,
fig. 3), associated with each of these registers. These intersectors correspond in function to the single intersector 58 of FIG. 3. They deliver at their output a pulse each time a pulse of the composite train coincides with the registration epoch of a unit of the number X, Y, Z respectively, which circulates in the register considered. These three intersectors therefore emit the three component trains in accordance with what has been explained.
<I> The </I> <I> control signal </I> (fig. 6) The transmission of the component trains must be interrupted when they have emitted, in principle, X, Y, Z pulses respectively .
Since register 91 acts as an accumulator or a counter of the pulses received by the interpolator 44, it can be shown that the latter has received the required number of pulses to cause the emission of X, Y, Z pulses , when a unit first appears at output 159 of block 172 at time T1 of a cycle.
At this point, in fact, register 91 has received 2N pulses, N being the number of digits of the longest of the three numbers X, Y, Z. In principle, therefore, it should be possible to obtain the desired control signal, at the output of an: intersector having the line 159 for one of its inputs, and the line carrying the signal T1 for the other input.
But we saw. that, if the number V has more than 18 digits, each pulse of each component train will in fact give rise to 2, 4 or 8 output pulses X, Y, Z depending on whether this number of digits is 19, 20 or 21. It is therefore appropriate in each of these cases.
to issue the control signal to stop transmission after X / 2, Y / 2, Z / 2 pulses if V has 19 digits, after X / 4, Y / 4, Z / 4 pulses if V has 20 digits, and X / 8, Y / 8, Z / 8 pulses if V has 21 digits. This ensures that at the output of the device not only the correct frequencies but also the correct number of pulses for the three trains.
To each of the three cases thus defined corresponds the reception, by register 91, no longer of 2N im pulses but indeed of 2N-1, 2N-2, 2N-3 pulses, and consequently the appearance of a unit for the first time no longer at epoch Tl, but at epoch T22, T21 or T20.
We have also seen that in the four cases where V has 18 (or less than 18). 19. 20 <U>. 21 </U> digits. correspond-
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tooth <SEP> respectively <SEP> the <SEP> states <SEP> ABC, <SEP> ABC, <SEP> ABC, <SEP> ABC of the three rockers A, B, C.
Accordingly, it suffices as shown in fig. 6, to apply the output 159 of block 172 to the first input of four intersectors 171, 169, 167 and 165, the second of which <U> input </U> receives, respectively, the expressions
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logic <SEP> ABC, <SEP> ABC, <SEP> ABU,
<SEP> ABC <SEP> formed <SEP> to <SEP> to start on the one hand the erasure of obsolete information and the transfer of new information to the active registers, and on the other hand the start of reading a new group of information.
<I> Summary of the process of limiting the frequency of the speed train </I> <I> (fig. 9) To better understand the mechanism of the limitation of the frequency of the resulting speed train and compensating measures used to restore the correct values of the frequencies and the number of pulses at the output of the device, reference is made to the table in fig. 9. The five columns of this table relate to five particular values of the speed number V.
The first case <B>: </B> V has 17 digits all equal to 1; 2nd case: 18 digits equal to 1; 3rd case: 19 digits, 1 followed by 18 zeros; 4th case: 19 digits equal to 1; 5th case: 21 digits equal to 1.
By referring immediately to the last row of the table, we see that if we take as a unit the frequency specified for the speed train resulting by the number V of the first case, the frequencies thus specified for the 4 other cases are, respectively : 2, 2, 4 and 16.
The 2nd row indicates the fictitious value assigned to the resulting speed numbers V for the purpose of limiting the frequency of the resulting speed train, by choosing the time of introduction of the additional unit into the adder 54 .
The 3rd row gives the frequency at the output of interpolator 28, C being the fixed frequency of the reference pulse train.
The 4th row also gives the output frequency of the interpolator 44, equal to the product of the previous frequency by the number of distances (only the number X is considered in the table).
The 5th row indicates the correction factor by which the frequencies of the component trains are multiplied in order to <B> </B> restore the frequencies of the three trains to their correct value.
The 6th row gives the final output frequency of the three component trains taking into account the previous frequency multiplication.
The 7th row indicates the fictitious value attributed to the number of distance X by the choice of the moment of production of the control signal, in order to restore the numbers of pulses contained in the three trains to their correct value taking into account this multiplication. frequency.
The 8th row recalls that, thanks to the compensating operation thus performed, the number of pulses actually contained in the component train is indeed the desired number X in all cases.
The 9th row finally indicates, as we have said, by taking as unit the frequency of the component train obtained in the first case, the relative values of these frequencies for each of the other cases according to the value of the number of speed V chosen for these.
the outputs of the three rockers A, B and C, and to join the outputs of these four intersectors by means of a unifier 173 to obtain at the output of the latter, as soon as the desired number of pulses X is transmitted, Y, Z and taking into account the length of the speed number V, a signal which will be the desired end of movement command signal.
This signal is then used, as has already been explained, in the device 113 <I> The frequency corrector </I> or doubler </I> (fig. 6) We have seen that the frequency of three trains X, Y, Z emanating from intersectors 166, 168, 170, had to be multiplied by 1, 2, 4 or 8 depending on whether the number V has 18 (or less than 18), 19, 20 or 21 significant digits .
To detect the number of digits of the number V, the output of the active register 50 is connected to the input of three intersectors 190, 192, 194, which receive, by their second input, the signals T2, T3, T4 respectively.
We have seen in the general description that the highest ranking digit of the number circulating in the register emerges from the top floor at epoch T2, T3, T4 or T5 depending on whether this number has 21, 20, 19 or 18 digits; it can therefore be seen that the intersector 190 emits a pulse (at T2) in the sole case where V has 21 digits; this impulse asserts the rocker C directly, and the two rockers B and A by the unites 202 and 204.
Likewise, the intersector 192 emits an impulse (in T3) in case V has 20 (or else 21) digits <B>; </B> this impulse asserts the two rockers B and A, while C remains negated;
the intersector 194 emits a pulse (at T4) in the event that V has 19 (or 20 or 21) digits and this pulse asserts the flip-flop A, while B and C remain negated. Finally. none of the three intersectors emits a pulse if V has only 18 digits or less than 18 digits, and the three rockers then keep their negation state (all three are negated in T <U> 22 </U> of each cycle).
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On <SEP> has <SEP> good, <SEP> in <SEP> definitive, <SEP> the state <SEP> ABC <SEP> if <SEP> V <SEP> has <SEP> 18 <SEP> digits <SEP> or <SEP> less <SEP> of <SEP> 18 <SEP> digits, <SEP> the state <SEP> ABC <SEP> if <SEP> V <SEP> a <SEP> 19
<tb> digits, <SEP> state <SEP> ABC <SEP> if <SEP> V <SEP> has <SEP> 20 <SEP> digits, <SEP> state <SEP> ABC <SEP> if V has 21 digits.
The affirmative output of each of the rockers A, B, C is applied to the input of an intersector 213, 209, 206 respectively. The other input of 213 receives the signal T11, so that its output emits a pulse at the epoch T11 of each cycle where A has been asserted. Likewise, the intersector 209 receives the output signals from a unit 211 which receives the signals T7 and T18, so that the intersector 209 emits two signals, one in T7 the other in T18,
in each cycle where B is affirmative. Finally, the intersector 206 is supplied by a unifier 208 so as to emit four signals, in T4, T9, T14 and T21 in each cycle where C is affirmative.
The outputs of the three intersectors 206, 209, 213 are applied to a unit 210 which further receives, via a fourth input, the signal T2. In Boolean writing, the output signal of the unifier 210 has the symbolic expression D = Ts + T11A + (T7 + T18)
B + '(T4 -f- Tg -I- T14 -1- Tqi) C We see that if none of the three rockers ABC is affirmative {case of a number V of 18 digits or less), the unifier 210 emits a single pulse per cycle (in T2). If the rocker A is only asserted (case of a number V of 19 digits), the unifier 210 emits two pulses per cycle (in T2 and T11).
If the two rockers A and B are affirmed (case of 20 digits) the unit 210 emits four pulses per cycle (in T2, T7, T11 and T18). Finally if the three rockers are asserted (2.1 digits), the unifier 210 emits eight pulses per cycle (in T2, T4, T7, T9, T11, T14, T18 and T21).
The output of the unifier 210 is applied to one of the inputs of three intersectors 212, 214 and 216; the other input of these intersectors is energized throughout the duration of each cycle which follows a cycle in which there has been emission of a pulse from the trains X, Y, Z, by means of the following means Each of the three intersectors 166 , 168, 170 emitting these trains, is connected to the affirming input of a rocker 218, 220 or 222,
so that these rockers are asserted each time a pulse is emitted by the corresponding train; at the time T1 of the cycle which immediately follows, an intersector 224, 226, 228, receiving on the one hand the signal Tl and on the other hand the affirmative output of each of these three rockers, emits a voltage signal which, d 'on the one hand, denies the corresponding rocker 218, 220, 222, and on the other hand asserts a rocker 230, 232 or 234; this remains asserted until the end of the cycle, being then denied at epoch T22.
It is the affirmative output of each of these three rockers 230, 232, 234 which supplies each of the three intersectors 212, 214, 216. It can be seen that these do indeed emit the three trains of output pulses X, Y, Z at the desired frequency and number.
<I> Pulse servomechanisms </I> (fig. 8) The three pulse trains whose generation mode has just been studied could be used in many different ways in order to produce proportional speed shifts at the average frequency of the pulses of the respective trains and of amplitude proportional to their number. So-called stepper motors are known, for example, with pulse control, to which the three trains could be applied directly.
However, according to a preferred arrangement, the motors are conventional electric motors, for example direct current, and are controlled by the pulse trains by means of pulse servo-mechanisms, the principle of which has been described in detail. in Swiss Patent No. 356184. This operation will be briefly summarized here with reference to FIG. 8. By way of example, reference is made to the control along the Z axis.
The pulse train. generated by the intersector 216 is applied to the input of a pulse synchronizer 252; the latter also receives the two outputs of a sign rocker 250, which may be the Z sign rocker 110 described in connection with FIG. 7, or can be ordered by him. Depending on the perceived sign for the number Z in the information group in use, one or the other of the outputs of the rocker 250 is energized.
In addition, the synchronizer 252 receives, from the pulse generator 225 mechanically linked to the motor 22, a servo pulse train representing the actual displacement of the motor; this train. is introduced into the synchronizer via one or the other of two lines depending on the direction of rotation of the motor.
Synchronizer 252 has two output lines connected to the input of a reversible binary counter 256-. Its effect is to apply to this counter the control pulses from its two output lines (depending on the sign), and the slaving pulses via its other output line, ensuring both these types of output. pulses a regularly spaced succession without simultaneities which would be the cause of error.
The counter 256 counts the control pulses in one direction, and the servo pulses in the other; it thus works out in binary form an algebraic number which represents at any time the difference (the error) between the current and commanded speeds of the motor.
The content of the counter acts on an ana-logic arithmetic converter 258, essentially constituted by a network of resistors, which delivers at its output a continuous voltage proportional in magnitude and sign to the number contained in. the counter. It is this voltage which excites the motor 22.