Brevet FR2051647A1 — publié le 19710409

La présente invention concerne une installation pour palper et pour suivre le tracé de courbes, avec une tête de palpage qui émetteur de fonction angulaire tournant avec la tête de palpage. 5 Cet émetteur est alimenté avec un signal d8avancement à courant alternatif d'amplitude U représentant la vitesse d'avancement lini-aire et ses signaux de sortie commandent des moteurs de réglage de démodulatâurs, commandés dans leur phase par des signaux de référence, pour l'entraînement de la tête de palpage dans deux coor-10 données rectangulaires, un signal de correction, correspondant à l'écart de position de la tête de palpage par rapport à la courbe à palper, commandant un déplacement additionnel de la tête de palpage en vue de la correction de cet écart de position. 15 qui comprend trois photodiodes. Une première photodiode est montée sur l'axe de rotation de la tête d'e palpageo Une seconde photodiode est par contre disposée un peu décalée radialement, de sorte que par ces deux photodiodes est déterminé un "diamètre" qui est orienté tangentiellement à la courbe» Une troisième photodiode est re-20 couverte par moitié et elle sert de grandeur de référence. Dans cette installation est produit un premier signal comme différence entre la tension de sortie de la première et de la troisième photodiode, et un second signal comme différence des tensions de sortie de la seconde et de la troisième photodiode» 25 Un domaine situé au-dessous de la tête de palpage, par exem ple une feuille de papier contenant la courbe ou ligne à explorer, a son image dans le plan des photodiodes. A 1®état normal désiré, la première et la seconde photodiodes se trouvent chacune par moitié sous la lumière, de sorte que le premier et le second signal 30 sont nuls, le diamètre mentionné plus haut, cBest-à-dire la ligne qui joint les deux photodiodes, est alors orienté tangentiellement à la courbe. Lors d'une rotation hors de cette position tangentielle la seconde photodiode délivre un signal qui provoque, par l'intermédiaire d'un premier moteur de réglage, une rotation de la tête de 35 palpage. A la tête de palpage est relié un émetteur de fonction sinus-cosinus. A cet émetteur est amené5 d'une parts v:o. signal d'avancement sous la forme dsune tension alternative constante d'une de la tangente aux courbes, et un Une telle disposition est déjà connue dans une installation 70 26576 2 2051647 source de courant à 50 Hertz et, d'autre part, le premier signal qui est fourni par la différence de tension entre la première et la troisième photodiode. L'émetteur de fonction sinus-cosinus délivre deux tensions de sortie qui sont amenées à deux autres moteurs de 5 réglage dont l'un (second moteur) provoque, par l'intermédiaire d'une broche filetée, un déplacement de position de la tête de palpage dans la direction des Z, tandis que l'autre (troisième moteur) provoque un déplacement de position de la tête de palpage dans la direction des Y perpendiculaire à la première. 10 Les signaux de commande pour les moteurs de réglage se com-. posent de deux composantes. La première composante de signal d'avancement multipliée électriquement par le cosinus ou le sinus de l'angle d'azimuth provoque un déplacement tangéntiel avec une vitesse constante, dont la direction se modifie avec la rotation de 15 la tête de palpage. La seconde composante de chaque signal de commande de moteur de réglage correspond au signal de la première photodiode, qui est proportionnel au décalage latéral par rapport au parcours normal désiré, multiplié chaque fois par le sinus ou le cosinus négatif de l'angle d'azimuth. Ces composantes du signal 20 de commande du moteur de réglage provoquent un déplacement de la tête de palpage en direction des normales à la courbe. On connaît, en outre, une installation photoélectrique pour suivre automatiquement le tracé de courbes, dans laquelle une tête de palpage rotative présente deux récepteurs photoélectriques,les-25 quels explorent sur un miroir pivotant, deux surfaces sensibles à la lumière en forme de bandes qui sont disposées parallèlement à distance l'Hme de l'autre. Les récepteurs assurent une sorte de découpage de phase. Le signal de l'un des récepteurs provoque une rotation de la tête de palpage et une orientation suivant la tan-30 gente à la courbe, l'autre signal provoque une correction de 13écart de position latéral, les deux signaux sont à nouveau amenés par l'intermédiaire d'un convertisseur de coordonnées à deux moteurs de réglage pour l'entraînement dans deux directions de coordonnées perpendiculaires entre elles. Dans cette disposition, il 35 est connu de diminuer la vitesse d'avancement dans le cas de forte courbure de la courbe à suivre, et cela en dépendance de la vitesse angulaire du convertisseur de coordonnées. 70 26576 3- 2051647 Les émetteurs de fonction sinus-cosinus usuels sont construits à la manière d'un transformateur rotatif et fonctionnent avec le courant alternatif» Pour la conversion de coordonnées, il est connu de multiplier électriquement chacun des deux signaux d'en-5 trée par le sinus et le cosinus de l'angle de rotation et de combiner ensuite linéairement ces signaux par paire® Dans ce but» le» émetteurs de fonction sinus-cosinus contiennent une paire de bobines fixes perpendiculaires entre elles et une paire de bobines rotatives perpendiculaires entre elles® Chaque bobine fixe induit 10 dans chacune des bobines rotatives une tension en fonction du signal appliq&é à la bobine et de l'angle formé entre les bobines, c'est-à-dire en fonction du sinus et du cosinus de l'angle de rotation» Lorsque la commande des moteurs de réglage, par l'intermé-15 diaire de l'émetteur de fonction sinus-cosinus, s'effectue seulement proportionnellement à sin *^ou cosf» la vitesse de palpage reste constante en raison de l'équation sin + cos^f =1. Si, cependant, un signal de correction supplémentaire pour la correction de l'écart de position transversal est appliqué aux 20 moteurs de réglage, il se produit alors, dans les installations connues, également une modification de la valeur absolue de la vitesse d'avancement. Ceci est; dans ^beaucoup de cas, indésirable, par exemple, lorsque des processus opératoires tels que fraisage ou découpage par étincellage, doivent être commandés par le dispositif 25 suiveur de courbe. En effet, en raison des vitesses d'avancement différentes des outils de travail ou des pièces à travailler, il se produit des défauts de qualité» La présente invention a pour but de réaliser une installation pour palper et suivre le tracé de courbes, du genre décrit ci-30 dessus, dans laquelle la valeur de la vitesse d'avancement reste constante, indépendamment de l'écart latéral de position. L'installation de l'invention est caractérisée en ce que la phase du signal de référence est modifiable relativement au signal d'avancement, les démodulateurs sensibles à la phase constituant 35 des éléments d'un circuit destiné à former des signaux de commande des moteurs de réglage proportionnels à cos + esi11 (V+5")» De cette manière le signal de correction provoque une rota 70 26576 + 2051647 tion du secteur de vitesse sur un angle Les avantages de l'installation de l'invention résultent de cette constance de la vitesse. En effet, grâce à cette mesure, la qualité des surfaces travaillées par des machines outils comman— 10 dées par l'intermédiaire de l'installation est améliorée. On a également une influence favorable sur l'usure des outils. L'invention peut être réalisée de diverses manières. "k*installation peut, par exemple, être telle, que l'émetteur ♦ de fonction angulaire comprenne un émetteur de fonction sinus-15 cosinus pour produire des signaux modulés en amplitude proportionnels à U sin et ïï cos ^ , ainsi qu'un convertisseur pour transformer les signaux modulés en amplitude en signaux à modulation de phase proportionnels à ïï sin ( V+ wt) et ïï cos c^+ wt), ces signaux étant ensuite démodulés avec les signaux de référence pour 20 obtenir les signaux de commande des moteurs de réglage. ïïne autre possibilité consiste à prévoir que l'émetteur de fonction angulaire est un émetteur de fonction sinus-cosinus qui produit des signaux modulés en amplitude proportionne si à ïï sin et U cos SP ,ces signaux modulés en amplitudes étant démodulés au 25 moyen de deux démodulateurs respectifs sensibles à la phase, avec o deux signaux de référence décalés de phase entre eux de 90 . Les signaux de sortie des démodulateurs sont superposés par addition, par paire, croisés, avec inversion de signe, à l'un des signaux pour former les signaux de commande des moteurs de réglage. 30 La description ci-après se rapporte à quelques modes de réalisation de l'installation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins annexésjdans lesquels : la fig. 1 montre les différentes relations géométriques, 35 la fig. 2 est une vue schématique par blocs d'un premier exemple de réalisation d'une installation conforme à l'invention, la fig. 3 est une vue schématique par blocs d'un second 70 26576 5 2051647 exemple de réalisation de l'installation conforme à l'invention. Un émetteur de fonction siunus-cosinus délivre, de la manière connue, à ses deux sorties, le signal d'entrée multiplié par le sinus ou le cosinus de l'angle de rotation dont la partie 5 mobile de l'émetteur est tournée par rapport à une position de réfé( rence fixe. Si le signal d'entrée est de la forme u = U sin wt,les signaux de sortie sont respectivement s / fi u1 = U sini sin wt (1) 10 Ug = U cos y sin wt formules dans lesquelles ^ est l'angle de rotation et w la fréquence circulaire de la tension alternative d5alimentation* Ces tensions agissent, par l'intermédiaire de dispositifs démodulateurs, sur les entraînements dBun mécanisme à coordonnées 15 rectangulaires. La démodulation peut être réalisée en prévoyant que les tensions U1 et u2 sont intégrées sur une demi-période -(redresseur uni-directionel). Les tensions d'entrée des entraînements et ainsi les vitesses dans les deux directions du système de coordonnées 20 rectangulaires sont alors : ^xt ^ U « cos f (voir figol) Y , «—■ U sin ? y"c On voit que la vitesse vers l8avant Yj. de l'installation de 25 palpage, qui s'obtient à partir de la somme géométrique de V ^ ©"t Y , est indépendante de et proportionnelle à U y® Y,/—/ U t et est constante pour une tension daentrée constante. La vitesse d'avancement Y^ représente la vitesse en direction 30 de la tangente à la courbe» La vitesse d'avancement est dérivée d'un premier signal de palpage0 L'écart entre l'installation de palpage et la courbe elle-même est reconnue par un second signal de palpagee La commande des entraînements est, dans l'état de la techniqueg corrigée par le 35 fait que des tensions additionnelles influençant les vitesses dans les deux directions de coordomxéeSo A Y+ est ajoutée uns seconde u composante Y , de sorte que la vitesse d®avancement totale Y est 70 26576 6 2051647 10 15 20 25 dépendante de la grandeur de l'écart latéral, c'est-à-dire de la modification de la direction de déplacement, c'est-à-dire de la grandeur des rayons de courbure parcourus. Ceci est expliqué avec référence à la fig.1, dans laquelle les rapports ont été artificiellement augmentés en vue de la clarté. La courbe à suivre J_ est palpée, dans l'image représentée, par une installation de palpage, non représentée, avec le point de référence 2. L'installation de palpage est donc différente, dans le parcours représenté en tireté 4, de son parcours de consigne Xe ^a direction de la courbe par rapport au point de référence 2 est reconnue par le point de palpage 2 qui précède le point de référence 2. L'installation de palpage est déplacée en continu en direction Y^ par ce palpage. Cette différence de direction est corrigée par Y , qui est d'autant plus grande que les rayons de courbure sont plus petits. Si Y , comme dans l'état connu de la technique, est additionné ÇL géométriquement avec Yj_, la vitesse d'avancement totale est toujours une fonction du déplacement transversal, c'est-à-dire du rayon de courbure^ c'est-à-dire de la variation de l'angle de rotation 'f . L'invention procède par une voie différente de cet état de la techniqueo Dans le cas de l'invention le signal de palpage provoqué par l'écart transversal agit sur la démodulation de la variation de tension donnée par les formules (1), d'une manière telle, que la somme géométrique Y + Y reste toujours constante. Ceci est r >• ^ y ^ réaliség par exemple, de la manière suivante: Tout dEabord, les tensions modulées en amplitude conformément aux équations (1) sont converties, par un procédé connu, en tensions modulées en phaèe : u^ = U . sin ( 9+ wt). Par intégration sur une demi-période, de o à T/2, si T désigne la durée de la période d'oscillation, on obtient les tensions de commande pour les entraînements, et ainsi les vitesses : a (2) 70 26576 7 2051647 Vxt ^ u . cosf ^ U . sinV Ges formules sont valables si l'écart de palpage est nul. Si un résultat de palpage est délivré sur la base d'un écart, l'in-5 tervalle d'intégration sera, conformément à l'invention, décalé d'un temps déterminé,01, selon la grandeur de l'écart, c'est-à-dire que l'intégration sera faite de.6 t à T/2 +At, ou, exprimé en mesures d'angles, de «T à \ -i- S . l'angle (T est déterminé par l'écart de palpage. 10 On a donc ainsi Y ^ U cos { f + S} (3) Y - y On voit donc que la vitesse &• avancement totale est incLépen-15 dante de l'écart, représenté par l'angle €" , et par conséquent reste constante pour une tension U constante. la fig. 2 montre un schéma par blocs d'un dispositif fonctionnant dans ces conditions. l'émetteur de fonction sinus-cosinus 6 est alimenté à par-20 tir de la source de courant alternatif jj et est commandé en dépendance du résultat de palpage pour la direction de la tangente, ce qui est indiqué par la flèche 12. Aux sorties de 1'émetteur de fonction 6 apparaissent les tensions modulées en amplitude conforme aux équations (1). Dans le circuit 7, la" modulation en 25 amplitude est convertie en une modulation de phase, et, aux sorties du circuit 2» apparaissent les tensions conformes aux équations (2). Dans lft démodulateur 8, les tensions sont intégrées sur une demi-période, l'intégration est rapportée à la phase et est déri-30 vée de la tension alternative de la source 5., de sorte que le rapport de phase est déterminé avec précision, la tension alternative provenant de la source 5 est conformée dans un formeur d'impulsion 9 et elle agit, par l'intermédiaire d'un circuit jK), sur le démodulateur 8. Dans ce circuit IX^la phase de la tension al-35 ternative conformée est décalée par rapport à -la phase de référence (tension alternative de la source 5.) en dépendance de l'écart de palpage déterminé par le secflnd résultat de palpage. 70 26576 8 2051647 Ceci est indiqué sur le schéma par la flèche 11. Aux sorties \2 et 13 apparaissent les signaux de sortie conformes aux équations (3)• Les circuits et montages utilisés sont de type traditionnel connu,de sorte qu'ils n'ont pas â être décrits ici. 5 Le principe de l'invention peut naturellement être appliqué d'autre manière que celle représentée dans la fig. 2. Par exemple, à côté de la voie décrite pour l'obtention des signaux de commande,l'autre voie suivante est également possible: Gomme on le voit dans la fig.1,1a vitesse d'avancement totale 10 en direction des x est donnée par : Y = Y, . cos j — Y sin x t q. et la vitesse d'avancement totale en direction des y est donnée par Y = Y, . sin^ + Y . cos f Y t q. Les tensions qui donnent ces vitesse sont obtenues,à partir des 15 tensions des équations (1) de la manière suivante : ^ 4i> / ^ fc.ï £ iû U = [ U o cos j . sin wt dwt - j T 1 Uy = JgU » sin?. sin wt dwt + J U . cos f. sin wt dwt L'angle est à nouveau déterminé par la grandeur de l'écart de palpage. 20 Le calcul montre que, dans ce cas également, on a Yx^U . cos (44-£) Y /«-• U . sin (¥+ £> ) y et que par conséquant la vitesse d'avancement totale est constante pour une tension U constante, 25 Pour la réalisation pratique de ce dernier,il est prévu que,pour l'obtention de Y^jla tension U2 (équation (1) ) est intégrée sur une demi-période de la tension d'alimentation alternative,et la tension U1 (équation (1) ) est également intégrée sur une demi-période de la tension d'alimentation alternative,de telle sorte qu'entre les 30 deux intervalles d'intégration existe un décalage de phase de 902. Par addition,en tenant compte des signes,de ces deux grandeurs de sortie, on obtien U . ' x Le même calcul est valable pour l'obtention de US • 35 La figure 3 montre un schéma par blocs de l'installation corres 26576 9 2051647 pondante les éléments correspondants étant pourvus des mimes chiffres de référence que dans la fig. 2. On utilise ici directement les signaux modulés en amplitude U sin Sf et ïï cos de. l'émetteur de fonction sinus-cosinus §_, 5 sans conversion en une modulation de phase. Le signal de référence qui provient du décaleur de phase 10 est transformé au moyen d'un circuit 7 en deux signaux de référence décalés entre eux de 902, aux sorties a et b. Le signal ïï cos provenant de l'émetteur de fonction 6, est délivré aux démodulateurs commandés dans la phase 15 et 10 16, tandis que le signal ïï sin est délivré aux démodulateurs 17 et 18. Les démodulateurs 15 et 17 sont commandés par le signal de référence à la sortie a du circuit lfh tandis que les démodulateurs 16 et 18 sont commandés par le signal de référence à la sortie b. Les signaux apparaissant aux sorties des démodulateurs 15 et 17 15 sont additionnés, les signaux des démodulâteurs 16 et 18 sont soustraits et ils délivrent aux sorties 12 et 13 les tensions ïï et ïï. x y' qui, d*après les lois géométriques connues, donnent également V et V suivant les équations (3) • «y BAD ORIGNAL 70 26576 10 2051647 - KEVEUDICATIOHS - 1.- Installation pour palper et suivre le tracé de courbes, avec une tête de palpage tournant suivant la direction $ de la tangente à la courbe, et un émetteur de fonction angulaire tour-5 nant avec la .tête, qui est alimentée avec un signal d'avancement à courant alternatif d'amplitude U représentant la vitesse d'avancement linéaire, et dont les signaux de sortie commandent des moteurs de réglage de démodulateurs, commandés dans leur pliase par des signaux de référence, pouiji'entraînement de la tête de palpage 10 dans deux coordonnées rectangulaires, un signal de correction, correspondant à l'écart de position de la tête de palpage par rapport à la courbe à palper, commandant un déplacement additionnel de la tête de palpage en vue de la correction de cet écart de position.- installation caractérisée en ce que la phase £ du signal 15 de référence est modifiable relativement au signal d'avancement, en fonction du signal de correction, les démodulateurs sensibles à la phase constituant des parties d'un circuit destiné à former des signaux de commande des moteurs de réglage proportionnels à cos (*$+&) et sin ( JP+êT) » 20 2»- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'émetteur de fonction angulaire comprend un émetteur de fonction sinus-cosinus pour produire des signaux modulés en amplitude proportionnels à TJ sin ff, et U cos ^, ainsi qu'un convertisseur pour transformer les signaux modulés en amplitude en 25 signaux modulés de phase proportionnels à ïï . sin (* + wt) et ïï o cos ( '•$ -i- wb)9 ces signaux/ étant ensuite démodulés avec les signaux de référence pour la production de signaux de commande des moteurs de réglage. 3o~ Installation suivant la revendication 1, caractérisée 30 en ce que 1® émetteur de fonction angulaire est un émetteur de fonction sinus-cosinus, pour la production de signaux modulés en amplitude de proportionnels à U sin ÎPet ïï cos f, ces signaux modulés en amplitude 'étant démodulés respectivement par deux démodulateurs sensibles à la phase avec deux signaux de référence décalés 35 de phase entre eux de 902, les signaux de sortie des démodulateurs étaat s-ûT^sfosés par pair» ®t croisés „ mres iiwarsioa de «igné, à l'un des signaux, pour foxmr 1ss si^aaux de omnasde des acteurs de réflage. „ 1 BAD ORIGINAL