Brevet FR2077924A1 — publié le 19711105

La présente invention concerne un.dispositif de commande pour le mouvement de porte-pièces à l'intérieur d'une channe de production sur un itinéraire de transport qui les amène dans des positions déterminées d'avance au moyen de sources d'énergie entrant en action indépendamment les unes des autres le long de l'itinéraire suivi. Dans les chaînes ou systèmes de fabrication servant à la fabrication automatique, chacune des pièces est fixée sur un porte-pièce et les deux éléments sont transportés ensemble au poste d'usinage voulu où, après positionnement, le porte-pièce est bloqué. On connatt des channes de fabrication dans lesquelles l'en- traSnement des porte-pièces qui se trouvent les uns derrière les autres sur un itinéraire de transport s'effectue par des moyens mécaniques, tels que chaîne, broche ou piston élévateur. Ces moyens sont actionnés à partir d'une source d'énergie commune. De ce fait, lors d'une opération de déplacement, la totalité des porte-pièces sont toujours déplacés ensemble avec une vitesse identique dans une même direction. La réalisation d'un prograi- me de fabrication suivant lequel les porte-pièces doivent, à des endroits différents de l'itinéraire de transport, être s oumis à des composantes de mouvement différentes n'est donc pas possible. Outre ces moyens, on a déjà proposé une solution suivant laquelle l'itinéraire de transport est muni de buses d'air par lesquelles de l'air comprimé agit sur les porte-pièces de telle façon qu'ils sont entratnés parsoufflage de façon identique. En utilisant de telles sources d'énergie réparties sur l'itinéraire de transport, il est évidemment possible d'obtenir en des endroits divers de l'itinéraire de transport des mouvements ayant des directions et des amplitudes diverses. Mais, en pratique, il n'est pas possible d'utiliser à cet effet l'air comprimé comme source d'énergie. La raison wincipale en est la dépense élevée en air comprimé et le mauvais rendement. Des inconvénients très sérieux résultent également de l'effet exercé par l'air sur l'environnement, car il facilite l'encrassage et rend impossible le maintien d'un climat ambiant constant. En outre, l'air comprimé est une source de bruit très importante. Par ailleurs, on sait également déjà réaliser des déplacements de translation au moyen d'une source d'énergie électrique, par exemple au moyen de ce qu'on appelle les moteurs linéaires. Ces moteurs se composent d'une partie primaire munie d'enroulements et d'une partie secondaire court -circuitée, l'une étant montée à poste fixe tandis que l'autre se déplace en translation sous l'action des impulsions de force émises par la partie primaire. On a déjà construit des véhicules mûs par des moteurs linéaires. Â cet effet, ces véhicules sont munis de la partie primaire qui se déplace le long d'un rail qui forme la partie secondaire immobile. Mais, dans ce mode de réalisation, le véhicule doit être équipé d'un ensemble générateur de courant, ou bien il faut-résoudre la difficulté consistant à amener le courant aux enroulements qui forment la partie mobile. Par contre, s'il s'agit de déplacer des véhicules sur de très courtes distances, on utilise un moteur linéaire dont le principe de fonctionnement est l'inverse de celui qui vient d'être exposé. Il s'agit d'un dispositif destiné à accélérer et à freiner des engins volants. Dans ce cas, la partie primaire est formée par des enroulements se faisant face réciproquement et symétriquement, montés à poste fixe en dessous d'une piste d'envol. Lorsqu'elle est excitée, la partie secondaire est mûe dans l'entrefer entre ces bobines. Cette partie secondaire se présente sous la forme d'un corps plat qui, par l'une de ses extrémités, fait saillie au-dessus de la piste, ce qui permet d'y accrocher un câble de remorquage. Pour accélérer la partie secondaire, les bobines sont connectées à un réseau triphasé et, pour freiner, à un réseau à courant continu.En l'occurrence, il s'agit uniquement soit d'amener très rapidement la partie secondaire à une grande vitesse, soit de la freiner sur un parcours approprié. Mais, avec ce dispositif, il n'est pas possible d'amener plusieurs corps dans des positions déterminées d'avance après qu'ils ont accompli un parcours déterminé, comme cela est nécessaire pour certains problèmes de transport. La présente invention se propose de déplacer des portepièces dans des directions et sur des distances pouvant être commandées indépendammen t les unes des autres, de façon écono- mique et sans exercer d'influence désavantageuse sur l'environ nement, ces déplacements s'effectuant sur des longueurs de parcours déterminées d'avance et amenant les porte-pièces d'une façon précise dans des positions déterminées d'avance. Le problème à résoudre consiste donc à réaliser un dispositif d'entraînement pour le déplacement de porte-pièces à l'intérieur d'une channe de fabrication, sur - itinéraire de transport, en les amenant dans des positions déterminées d'avance, et ceci au moyen de sources d'énergie électrique agissant in dépendamrrent les unes des autres. Ce résultat est essentiellement obtenu grâce au fait qu'on utilise comme sources d'énergie plusieurs parties primaires et secondaires de moteurs linéaires connus en soi qui agissent ensemble alternativement par suite de leur excitation par impulsions. Les parties primaires sont réparties à une certaine distance les unes des autres, soit individuellement, soit par groupes,sur l'itinéraire de transport et les parties secondaires sont montées sur le porte-pièce. Des parties primaires disposées par groupes sont placées les unes par rapport aux autres, soit parallèlement, soit suivant un certain angle, soit les unes parallèlement et les autresEuivant un certain angle.Des groupes de parties primaires déterminés peuvent être mis en conne xion au moyen de commutateurs actionnés par le porte-pièce selon une alternance successive avec un réseau triphasé ou un réseau à courant continu. Chacune des parties secondaires est constituée par une plaque à grande conductivité magnétique qui, du côté de la partie primaire, est garnie d'une plaque à haute conductivité électrique, les deux plaques étant plus longues que chacune des parties primaires dirigées comme elles. Dans la plaque à haute conductivité électrique et transversalement par rapport à elle sont encastrées deux bandes parallèles à haute conductivité magnétique dont chacune est plus large que les rainures des parties primaires et dont la distance réciproque entre les milieux correspond à celle entre deux piles de signe contraire des parties primaires. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortent d'ailleurs de la description suivante, en référence aux dessins annexés. La fig. 1 représente la partie d'un itinéraire de transport avec des dispositions possibles de moteurs linéaires et avec un porte-pièce. La fig. 2 montre le positionnement de dégrossissage d'un porte-pièce dans sa position prédéterminée au moyen de commutateurs disposés sur la surface de transport, vu en coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 montre le positionnement de précision. La partie représentée àla fig. 1 se compose de façon connue en soi, de même que la totalité de la voie de transport, de tronçons séparés 1 à 5 dont le dernier 5 est particulib- rement en forme de tronçon de croisement. Chacun de ces tron çons 1 à 5 possède des surfaces de guidage telles que 1o1 et des portées telles que 1.2 pour les porte-pièce3 à transporter, par exemple 6, ainsi que des surfaces surbaissées, comme 1.3, pour fixer les parties primaires, par exemple 7 à 15, des moteurs linéaires utilisés. Dans ces représentations, on n'a pas figuré les éléments constructifs qui résultent de points de vue généraux, ne concernant pas directement l'objet de l'invention. On connaît la constitution des moteurs linéaires, c'est pourquoi, dans les fig. 1 et 2, les parties primaires 7 à 15 ne sont représentées que d'une façon schématique. A la fig. 3, on a figuré leurs éléments constitutifs essentiels, c'est-à-dire le corps de base 15 dont les éléments en forme de dents 15.1 forment les pales d'aimant entre lesquels est monté un enroulement triphasé 15.2. Sur la face inférieure de chaque porte-pièce 6 est fixée au moins une partie secondaire 16 qui agit en liaison en tant que moiteur linéaire avec un certain nombre des parties primaires 7 à 15, c'est-à-dire avec celles qu'elle balaie. Chacune des parties secondaires 16 se compose au minimum d'une plaque 16.lui en matière à haute conductivité électrique et d'une plaque 16.2 également en matière à haute conductivité magnétique pour le retour magnétique. En raison du parcours de démarrage et de freinage, ces deux plaques sont plus longues que chacune des parties primaires 7 à 15. lia figure montre quelquesunes des dispositions possibles des parties primaires. Ces dispositions peuvent être adaptées aux conditions données.La seule nécessité est que les porte-pièces 6 puissent être mûs sans difficulté. Etant donné qu'ils sont avantageusement conçus de façon uniforme, ce sont en particulier les masses qu'ils doivent déplacer qui ont une influence primordiale. Ce sont principalement ces masses qui déterminent la position du centre de gravité du porte-pièce 6. Si éventuellement le centre de gravité occupe une position extrêmement décentrée, il peut être nécessaire, pour diminuer les couples de rotation qui prennent naissance, de disposer deux par deux dans une direction, et parallèlement au milieu, des parties primaires telles que 8,9 - 11,12 et 13,15 tandis que dans l'autre direction, il suffit de prévoir une seule partie primaire en position médiane, telle que 7, 14 et 10.Néanmoins, le tronçon de croisement 5 doit satisfaire aux deux directions et c'est pourquoi il doit être doté aussi bien de deux parties primaires parallèles telles que 13, 15 que d'une partie primaire médiane 14. On peut imaginer aussi d'autres dispositions qui s'adaptent mieux à différentes nécessités particulières. En tout état de cause, il est toujours nécessaire que l'une des parties primaires 7 à 15 en action soit recouverte par une partie secondaire 16. En conséquence, pour ladisposition représentée des parties primaires 7 à 15, il y a lieu de prévoir sur la face inférieure de chacun des portepièces 6 un groupe de parties secondaires 16, de la façon qui est indiquée au moyen de traits interrompus sur le portepièce 6 représenté. La fig. 2 montre la façon dont le porte-pièce 6 arrive en passant au-dessus des parties primaires 13 et 16 sur le tronçon de croisement 5. Sur la face inférieure du portepièce 6 est indiquée l'une de ses parties secondaires 16. Dans les portées du tronçon de croisement 5 sont encastrés des commutateurs S1 à S4 La fig. 3 montre, au-dessus d'une partie primaire, seulement indiquée, par exemple 15, une partie secondaire 16 vue partiellement. Dans la plaque 16.1 à haute conductivité électrique de cette partie secondaire, comme dans toutes les autres, sont encastrées deux bandes 16.11 en matière à haute conductivité magnétique. Ces deux bandes sont disposées symétriquement par rapport au milieu de la plaque 16.1 . Chacune de ces bandes 16.11 est plus large que les rainures qui se trouvent entre les parties 15.1 . La distance réciproque des milieux des bandes 16.11 correspond à la distance entre deux pôles de sens contraire des parties primaires 7 à 15. Pour déplacer un porte-pièce 6 sur cet itinéraire de transport, le dispositif fonctionne de la façon suivante. Àu repos, le porte-pièce 6 se trouve en position médiane sur le tronçon 4 et ses deux parties secondaires 16 parallèles entre elles se trouvent donc en position centrale audessus des parties primaires 11 et 12. Partant de cette position, le porte-pièce 6 se met en mouvement lorsque les enroulements triphasés 15.2 des parties primaires 11 et 12 sont excités par raccordement à un réseau triphasé. Cette opération est effectuée à partir de dispositifs de commande qui contiennent le programme des mouvements à effectuer. Lorsque les enroulements triphasés 15.2 sont excités par un courant triphasé, il se forme au-dessus de chacune des parties primaires 11 et 12 un champ d'ondes électromagnétiques progressives qui possède une vitesse synchrone correspondant à l'écartement polaire des parties primaires 7 à 15 et à la fréquence du réseau.Par suite, dans les parties secondaires 16 correspondantes du porte-pièce 6 sont induits des courants de Poucault qui, d'après les lois physiques connues, entrassent à la suite du champ d'ondes progressives les parties secondaires 16 et, par conséquent, le porte-pièce 6. Le glissement qui est provoqué entre autre par des forces de frottement agissant sur le porte-pièce 6 empeche les parties secondaires 16 d'atteindre la vitesse du champ d'ondes progressives. Pour que le mouvement s'effectue de façon sdre, il est néanmoins nécessaire que les porte-pièces 6 ne dépassent pas une vitesse déterminée. De cette façon, en cas d'excitation, les parties primaires 7 à 15 ne sont mbes que par des impulsions. lia durée d'impulsion nécessaire pour obtenir une vitesse voulue dépend des masses à transporter, de la longueur du parcours à effectuer ainsi que de la perte d'énergie qui se produit sur ce parcours. Pour diminuer l'importance de ce dernier facteur, il est nécessaire de munir la portée telle que 1.2 pour les por te-pièces 6 a ainsi que les surfaces servant au guidage de ces porte-pièces telles que 1.1 d'éléments anti-friction, comme des galets ou autres analogues. La solution la plus avantageuse consiste à mouvoir les porte-pièces 6 sur un coussin d'air. La durée d'impulsion nécessaire pour le dzplacement peut être déterminée par une calculatrice et transmise à des dispositifs de commande. Si, par conséquent, le porte-pièce 6 doit être déplacé à une vitesse donnée depuis le tronçon 4 sur le ton- çon de croisement 5, les parties primaires 11 et 12 nesont c o n n e c t é e s au réseau de courant triphasé que pour la durée ainsi calculée. Accéléré sous l'action de l'impulsion de force qu'il a reçue, le porte-pièce 6 arrive au-dessus des parties primaires 13, 14, 15 du tronçon de croisement 5.Les commutateurs S1 à S4 qui sont représentés à la fig. 2 ont pour rôle de stopper le porte-pièce au-dessus d'un tronçon déterminé, par exemple le tronçon 5. lie porte-pièce 6 qui arrive, parvient d'abord autres us des deux commutateurs S1 et S2 ce qui pour le moment reste sans effet. Ce n'est que lorsque le commutateur S3 a été actionné que les parties primaires 13 3 et 15 sont excitées dans un sens opposé au mouvement du portepièce 6, de sorte que les parties secondaires 16 subissent un freinage à contre-courant.La durée d'action de cette force antagoniste peut être déterminée au moyen d'une calculatrice de telle façon que soit évité tout risque de mouvement dans lesens opposé au sens de mouvement primitif, c'est-à-dire qu'il subsiste une composante de vitesse résiduelle suffisamment grande, Lorsque maintenant le porte-pièce 6 atteint le commutateur S4, le fonctionnement simultané des c ommutateurs S1 et S4 met en connexion l'enroulement polyphasé des parties primaires 11 et 12 avec une tension continue. Sous l'effet du champ magnétique stationnaire ainsi engendré, un effet de freina ge sans pouvoir directif est exercé sur le porte-pièce 6.Si ce processus de freinage n'aboutit pas à l'arrêt du porte-pièce 6, les parties primaires 11 et 12 sont, après libération du commutateur S1, raccordées de nouveau à un réseau à courant triphasé et ceci de telle façon qu'il se forme un champ d'ondes progressives dirigé en sens opposé au sens de déplacerent du porte-pièce 1. Ce freinage à contre-courant dure jusqu'à ce que le porte-pièce 6 actionne à nouveau les deux commutateurs 31 et S4 , cequi déclenche à nouveau le freinage par courant continu.Par suite de cette action d'impulsions de force à direction variant alternativement, le portepièce 6 effectue un mouvement de va-et-vient et réalise finalement son positionnement de dégrossissage à-l'intér-ieur des limites qui lui sont imposées par les commutat?urs émetteurs de signaux S1 et S4. lie champ magnétique stationnaire engendré par le courant continu enlève de l'énergie au porte-pièce 6 jusqu'à ce que, finalement, celui-ci soit stoppé. Naturellement, il est possible de prévoir d'autres commutateurs, dans d'autres directions et en d'autres endroits du parcours de transport. Mais une position parfaitement centrée n'est ainsi pas assurée.Ce résultat est obtenu grâce aux bandes 16.11 A l'aide de ces bandes, on peut amener le porte-pièce 6 avec précision sur le tronçon 5 dans sa position médiane précise qui a été préparée au moyen du dispositif qui vient d'être décrit. Gracie à la largeur donnée à ces bandes 16.11 et à leur disposition, elles arrivent, au moment de leur arret préparé comme ci-dessus, au-dessus de deux pôles de sens contraire des parties primaires, comme le montre la fig. 3 pour la partie 15. Ces pôles se forment lorsque l'enroulement triphasé 15.2 est excité par un courant continu. lie champ magnétique ainsi engendré a tendance à former une longueur minimale de lignes de champ, de sorte que celles-ci pénètrent dans la plaque 16.2 non pas en passant par la plaque 16.1 mais par la matière à plus faible résistance magnétique des bandes 16011 , de sorte qu'il se forme un circuit magnétique fermé. Ce tracé des lignes de champ donne naissance à des forces qui, comme représenté, poussent de force les bandes 16011 dans une position d'avancement magnétique. En disposant d-e façon appropriée les bandes 16.11 dans la partie secondaire 16 et, par conséquent, sur le porte-pièce 6, celui-ci est amené dans sa position médiane définitive xO - xO REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande pour le mouvement de portepièces à l'intérieur d'une channe de fabrication sur un parcours de transport pour amener ces porte-pièces dans des positions déterminées à l'avance sous l'action de sources d'énergie électrique intervenant le long du parcours indépendamment les unes des autres, caractérisé en ce qu'on utilise comme sources d'énergie plusieurs parties primaires 7 à 15 et secondaires 16 de moteurs linéaires connus en soi, agissant en liaison alternativement et sous l'action d'excitations par impulsions. 2 - Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les parties primaires 7 à 15 sont réparties à une certaine distance les unes des autres sur le parcours de transport 1 à 5 , aussi bien individuellement que par groupes, et en ce que les parties secondaires 16 sont disposées sur le porte-pièce 6. 3 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les parties primaires 8,9 - 11,12 - 13,14,15 disposées par groupes sont placées soit parallèlement 8,9 - 11,12 les unes aux autres, soit suivant un certain angle les unes par rapport aux autres, soit les unes parallèlement et les autres suivant un certain angle, 1D,14,15 4 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des parties primaires déterminées ou des groupes de parties primaires déterminés, par exemple 13,15 peuvent être raccordés suivant une alternance de succession par des commutateurs S1 à S4 actionnés par le portepièce 6 à un réseau triphasé ou à un réseau à courant continu. 5 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications t. à 4, caractérisé en ce que chacune des parties secondaires 16 est constituée par une plaque à haute conductivité magnétique 16.2 qui, du côté situé vers la partie primaire 7 à 15, est garnie d'une plaque à haute conductivité électrique 16.1, les deux plaques étant plus longues que chacune des parties primaires 7 à 15 dirigées comme elles. 6 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans la plaque à haute conducti- vité électrique 16.1 et transversalement par rapport à elle, sont encastrées deux bandes 16.11 de matière à haute conductivité magnétique, chacune de ces bandes étant plus large que les rainures de parties primaires 7 à 15 et la distance entre le milieu de ces bandes correspondant à la distance entre deux piles de sens contraire des parties primaires 7 à 15.