Brevet FR2121478A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour 11 automatisation d'une machine comportant un mouvement de travail et un mouvement d'avance. Dans les machines de ce type, tel que les scies circulaires, le mouvement d'avance se fait généralement à vitesse constante et l'organe moteur du mouvement de travail est prévu avec suffisamment de puissance tour vaincre la réaction maximale qu'il est susceptible de rencontrer, compte tenu de la vitesse d'avance adoptée. Par conséquent, dans la plupart des cas, d'une part, le moteur de travail ne fonctionne que rarement à pleine puissance et, d'autre part, la vitesse d'avance est presque toujours inférieure à la valeur qu'elle pourrait avoir, ce qui ralentit la cadence du travail. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients; A cet effet, le procédé qu'elle concerne consiste à asservir le mouvement d'avance à la puissance absorbée par l'organe moteur du mouvement de travail de telle sorte que la vitesse du mouvement d'avance soit une fonction inverse de ladite puissance. Ainsi, la vitesse d'avance sera minimale lorsque la puissance absorbée par l'organe moteur du mouvement d'avance sera maximale, et inversement, elle sera maximale lorsque cette puissance sera minimale. Il en résulte, en premier lieu, que l'approche se fera à la vitesse d'avance maximale. En outre, le mouvement d'avance se fera toujours à la vitesse la plus rapide possible compte tenu de la puissance de l'organe moteur du mouvement de travail et du couple résistant rencontré. L'appareillage pour laniste en oeuvre de ce procédé comprend, outre les organes moteurs des mouvements de travail et d'avance, un organe capteur de puissance de l'organe moteur du mouvement de travail, un organe comparateur de cette puissance à une valeur de référence correspondant à la vitesse d'avance maximale admise et un organe régulateur commandé par l'organe comparateur et controlant la vitesse de l'organe moteur du mouvement d'avance. Dans le cas on l'organe moteur du mouvement de travail est un moteur électrique asynchrone triphasé, l'organe capteur de puissance est un organe apte à mesurer l'intensité absorbée par le moteur asynchrone et l'organe comparateur est un amplificateur opérationnel recevant, à l'une de ses entrées, le courant provenant du capteur de puissance et, à son autre entrée, un courant de référence correspondant à la vitesse maximale d'avance. Dans le cas où l'organe moteur du mouvement d'avance est un moteur électrique à courant continu, l'organe régulateur est un amplificateur de tension recevant le signal émis par l'amplificateur opérationnel et délivrant la tension d'alimentation du moteur à courant continu. Dans le cas où l'organe moteur du mouvement d'avance est constitué par un moteur à vitesse constante associé à un coupleur à glissement variable, l'organe régulateur est constitué par un amplificateur de courant recevant le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel et controlant le glissement du coupleur. Le coupleur peut être un coupleur à poudre, un coupleur à courants de Foucault, un coupleur hydraulique ou tout autre organe équivalent. Dans le cas où l'organe moteur du mouvement d'avance est un vérin hydraulique à double effet, permettant le mouvement de recul au point de départ, par inversion du mouvement d'avance, l'organe régulateur est constitué par un convertisseur électrohydraulique commandé par le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel et controlant l'alimentation du vérin hydraulique. Toutefois, suivant une forme d'exécution préférée de cet appareillage, pour permettre un recul rapide, c'est-à-dire une inversion du mouvement d'avance à vitesse rapide, l'organe moteur du mouvement d'avance est constitué par un vérin pneumatique à double effet et l'organe régulateur est constitué par un vérin pneumatique auxiliaire à double effet fonctionnant en circuit fermé, équipé d'un clapet anti-retour incorporé dans son piston et d'un vase de compensation des sections différentielles de ses chambres et sur le circuit duquel est incorporé une convertisseur électro-pneumatique piloté par le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel, les tiges de piston des deux vérins étant accouplées de telle sorte que, pendant le mouvement d'avance dans le circuit du vérin auxiliaire, la circulation de l'air se fasse par l'intermédiaire du convertisseur électro-pneumatique, c'est-à-dire dans le sens de fermeture du clapet anti-retour. Grâce à cette disposition, lors du mouvement de recul, la circulation de l'air dans le circuit du vérin auxiliaire s'inverse et s'établit donc dans le sens de l'ouverture du clapet anti-retour incorporé au piston du vérin auxiliaire, ce qui rend inactif le convertisseur électro-pneumatique. De toute façon, l'invention sera bien comprise, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemplesnon limitatifs, plusieurs formes d'exécution de l'appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé Figures 1 à 5 illustrent les phases principales de ce procédé, dans le cas de son application à une machine à scier la pierre Figure 6 représente une première forme d'exécution de cet appareillage Figure 7 est un graphique illustrant le fonctionnement de l'appareillage de figure 6 Figures 8 à 10 montrent trois variantes d'exécution de cet appareillage. Dans les exemples illustrés par le dessin, le procédé de l'invention est appliqué à une machine à scier la pierre, c'està-dire à une machine comportant un organe moteur du mouvement de travail, qui est un moteur d'entrauiement d'une scie circulaire 2, montée sur un chariot non représenté sur le dessin, et permettant de déplacer la scie 2 en direction des pierre 3 à scier, cette pierre étant bridée à poste fixe.Selon le procédé de l'invention, l'organe moteur du mouvement d'avance ctest-à- dire l'organe faisant déplacer le chariot qui supporte la scie 2 est asservi à la puissance absorbée par l'organe moteur d'entraitement de la scie 2, de telle sorte que-la vitesse d'avance soit la plus rapide lorsque la puissance absorbée est la plus faible, et inversement, que cette vitesse soit la plus faible lorsque la puissance absorbée est la plus grande. Par conséquent, pendant la phase d'approche illustrée sur la figure 1, la puissance absorbée par l'organe moteur d'entra;- nement de la scie 2 est pratiquement nulle, et la vitesse -d1a- vance est donc maximale. Au cours de la deuxième phase illustrée par la figure 2, la scie 2 pénètre progressivement dans la pierre 5 ; le couple résistant va donc en croissant, de meme que la puissance absoro bée et, par conséquent, la vitesse d'avance va en diminuant. Au cours de la phase suivante illustrée par la figure 3, la pénétration de la scie 2 dans la pierre 3 est maximale, et demeure constante entre les deux positions de la scie 2 représentées respectivement en traits pleins et en traits pointillés sur cette figure. Au cours de cette phase, la vitesse d'avance est donc constante, à moins que, par suite du manque d'homogénéité de la pierre 3, la scie 2 ne rencontre une zone plus dure ou plus friable, ce qui entrafnerait évidemment un ralentissement ou une accélération de la vitesse d'avance. Au cours de la quatrième phase illustrée par la figure 4, la scie 2 commence à sortir de la pierre 3 de sorte que le couple résistant va en diminuant, et la vitesse d'avance va en croissant. La figure 5 montre la phase de dégagement, le sciage étant terminé, et le couple résistant étant donc pratiquement nul. Au cours de cette phase, la vitesse d'avance est donc maximale, comme au cours de la première phase ou phase d'approche. Dans tous les exemples illustrés sur le dessin, l'organe moteur du mouvement de travail, c'est-à-dire d'entraînement de la scie 2 est un moteur asynchrone triphasé 4. L'appareillage selon l'invention comprend donc un capteur de puissance 5 qui détecte le courant absorbé par le moteur 4 et par conséquent sa puissance. Ce capteur de puissance est connecté à l'une 6a des entrées d'un amplificateur opérationnel 6, et lui injecte un courant i p proportionnel à la puissance absorbée par le moteur 4. La seconde entrée 6b de l'amplificateur 6 reçoit un courant is réglable à l'aide d'un potentiomètre 2, et constituant le courant de référence. Le courant de sortie de l'amplificateur 6 est un courant proportionnel à l çifférence des courants d'entrée i5 - i , et qui par conséquent, est une fonction inverse du courant il c'est-à-dire de la puissance absorbée par le moteur 4. Dans l'exemple de la figure 6, l'organe moteur du mouvement d'avance est un moteur électrique 8 à courant continu, c'està-dire dont la vitesse n est proportionnelle à la tension d'alimentation, c'est-à-dire que n = k2U. Pour asservir cette vitesse à la puissance absorbée par le moteur 4, en limitant toutefois cette vitesse à une valeur maximale déterminée par le courant de référence is, l'alimentation du moteur 8 est réalisée à travers un amplificateur de tension 9, à l'entrée duquel on injecte le courant de sortie de l'amplificateur 6.Si l'on tient compte de ce que la tension délivrée par l'amplificateur 9 est donnée par l'équation : U = k1 (is - ip) l'équation de la vitesse du moteur 8 devient : n = k1 k2 (i5 ~ i ) ce qui signifie que n p est bien une fonction inverse de ip La figure 7 qui illustre graphiquement le fonctionnement de cet appareillage montre bien que, tant que la puissance absorbée est inférieure à la valeur de référence, c'est-à-dire que tant que i p existe et est inférieur à is le point de fonctionnement P se trouve sur la partie inclinée lia de la courbe 11, cette courbe représentant la vitesse d'avance a en fonction de l'intensité i.Par conséquent, au fur et à mesure que "ip" augmente la vitesse d'avance "a" diminue et inversement, lorsque "i " diminue, la vitesse d'avance "a" augmente jusqu'à une va p leur maximale constante, représentée par la partie horizontale lîb de la courbe 11. Dans l'exemple de la figure 8, ltorgane moteur du mouvement d'avance est constitué par un moteur asynchrone triphasé 12, auquel est associé un coupleur électro-magnétique 13. Dans cet exemple, la bobine de commande 14 du coupleur électro-magnétique 13 est alimentés par un amplificateur de courant 22 à l'entrée duquel est injecté le courant de sortie de l'amDlificateur opérationnel 6. Cet am#lificateur 22 reçoit donc, à son entrée, un courant is - ip qui est une fonction inverse du courant i p et par conséquent, de la puissance absorbée par le moteur 4. Dans l'exemple de la figure 9, l'organe moteur du mouvement d'avance est un vérin hydraulioue 16 à double effet commandé par un distributeur à quatre voies et deux positions 17, montré dans la position travail, l'huile sous pression arrivant par une canalisation 18 et retournant au réservoir par une canalisation 19. Entre la source de pression d'huile 21 et le distributeur 17, est monté, sur la canalisation 18 un convertisseur électro-hydraulique 22 piloté par le courant de sortie de l'amplificateur 6. Les lois de ce courant de sortie étant les mêmes que celles indiquées précédemment, il en résulte que la section de passage dans le convertisseur 22 c'est-à-dire le débit de l'huile dans la canalisation 18 sera une fonction inverse de la puissance absorbée par le moteur 4. Cette disposition présente malgré tout l'inconvénient de ne pas permettre la mise hors circuit du convertisseur 22, pen dant la phase de recul c'est-à-dire lorsque la tige du vérin 16 se déplace dans le sens de la flèche 23. La figure 10 illustre donc une variante du dispositif de figure 9, variante dans laquelle le fluide utilisé est de l'air. Dans cette variante, l'organe moteur du mouvement d'avance est un vérin pneumatique à double effet 24 dont l'alimentation en air comprimé est réalisée à travers un distributeur #, à quatre voies et deux positions, depuis une source d'air comprimé 30. L'organe régulateur de la vitesse d'avance, c'est-à-dire de la vitesse de déplacement de la tige du vérin 24 dans le sens de l'avance illustré par la flèche 26, est constitué par un ensemble comprenant essentiellement un vérin pneumatique auxiliaire à double effet 27, comportant dans son piston un clapet antiretour 28, fermé lorsque ce piston se déplace dans le sens de l'avance c'est-à-dire dans le sens de la flèche 26, et ouvert lorsqu'il se déplace dans le sens de la flèche 29, c'est-à-dire dans le sens du recul.Ce vérin auxiliaire 27 fonctionne en circuit fermé, c'est-à-dire que ses deux chambres sont reliées l'une à l'autre par une canalisation 31. Sur cette canalisation est incorporé un convertisseur électro-pneumatique 32 piloté par le courant de sortie de l'amplificateur 6. En outre, sur cette même canalisation, est montée, en dérivation, un réservoir tampon 33 assurant la compensation des variations de volume d'air dûes aux sections différentielles des deux chambres du vérin 27. Comme on le voit, lorsque le vérin 24 fonctionne dans le sens de l'avance (flèche 26, position inverse de celle illustrée sur le dessin), le déplacement du piston du vérin 27 dans le meme sens entraîne le refoulement dans l'une de ses chambres de l'air contenu dans l'autre, ce refoulement étant réalisé à travers le convertisseur 32, puisque dans ce sens, le clapet 28 est fermé. Dans le sens de l'avance illustré par la flèche 26, la vitasse de déplacement de la tige du vérin 24 est donc bien une fonction inverse de la puissance absorbée par le moteur 4. Par contre, dans le sens du recul, c'est-à-dire dans le sens inverse à celui illustré par la flèche 26, le clapet 28 s'ouvre, permettant le libre passage de l'air de l'une à l'autre des chambres du vérin 27. Dans ce sens là, le convertisseur 32 est par conséquent mis hors circuit, ce qui permet d'effec tuer le retour du chariot à vitesse rapide. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet appareillage décrites ci-dessus à titre a'exemples non limitatifs ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - RLvA?#TDICAr#IIoeTs - iEVESFDICADIOIiS - 1. - Procédé pour l'automatisation d'une machine comportant un mouvement de travail et un mouvement d'avance, caractérisé en ce qu'il consiste à asservir le mouvement d'avance à la puissance absorbée par l'organe moteur du mouvement de travail de telle sorte que la vitesse du mouvement d'avance soit une fonction inverse de ladite puissance. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce queqpour obtenir cette fonction inverse, on déduit une valeur proportionnelle à la puissance absorbée par l'organe moteur du mouvement de travail d'une valeur de référence correspondant à la vitesse d'avance maximale. 3. - Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, du type comprenant un organe moteur du mouvement de travail et un organe moteur du mouvement d'avance, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un organe capteur de puissance de l'organe moteur du mouvement de travail, un organe comparateur de cette puissance à une valeur de référence correspondant à la vitesse d'avance maximale admise et un organe régulateur commandé par l'organe comparateur et controlant la vitesse de l'organe moteur du mouvement d'avance. 4. - Appareillage selon la revendication 3, du type dans lequel l'organe moteur du mouvement de travail est un moteur électrique asynchrone triphasé, caractérisé en ce que l'organe capteur de puissance est un organe apte à mesurer l'intensité absorbée par le moteur asynchrone et l'organe comparateur est un amplificateur opérationnel recevant, à l'une de ses entrées, le courant provenant du capteur de puissance et à son autre entrée, un courant de référence correspondant à la vitesse maximale d'avance. 5. - Appareillage selon les revendications 3 et 4, du type dans lequel l'organe moteur du mouvement d'avance est un moteur électrique à courant continu, caractérisé en ce que l'organe régulateur est un amplificateur de tension recevant le signal émis par l'amplificateur opérationnel et délivrant la tension d'alimentation du moteur à courant continu. 6. - Appareillage selon les revendications 3 et 4, du type dans lequel l'organe moteur du mouvement d'avance est constitué par un moteur à vitesse constante associé à un coupleur à glis sement variable, caractérisé en ce que l'organe régulateur est constitué par un amplificateur de courant recevant le signal de sortie de l'arcplificateur opérationnel et controlant le glissement du coupleur. 7. - Appareillage selon les revendications 3 et 4, du type dans lequel l'organe-moteur du mouvement d'avance est un vérin hydraulique à double effet permettant le mouvement de recul au point de départ, par inversion du mouvement d'avance, caractérisé en ce que l'organe régulateur est constitué par un convertisseur électro-hydrauliaue commandé par le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel et controlant l'alimentation du vérin hydraulique. 8. - Appareillage selon les revendications 3 et 4, du type dans lequel l'organe moteur du mouvement d'avance est constitué par un vérin pneumatique à double effet, caractérisé en ce que l'organe régulateur est constitué par un vérin pneumatique auxiliaire à double effet fonctionnant en circuit fermé, équipé d'un clapet anti-retour incorporé dans son piston et d'un vase de compensation des sections différentielles de ses chambres et sur le circuit duquel est incorporé un convertisseur électropneumatique piloté par le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel,les tiges de piston des deux vérins étant accouplées de telle sorte cive, pendant le mouvement d'avance dans le circuit du vérin auxiliaire, la circulation de l'air se fasse par l'intermédiaire du convertisseur électro-pneumatique, c'est-àdire dans le sens de fermeture du clapet anti-retour.