Brevet FR2118933A1 — publié le 19720804

^5523 2118933 L'invention concerne des appareils de manipulation du type dans lesquels les déplacements d'un élément principal ou de commande conduisent à des déplacements correspondants amplifiés par rapport à la force exercée sur l'élément asservi ou commandé, et plus particulièrement, un appareil pouvant 5 déplacer automatiquement l'élément asservi par un cycle d'opérations, tandis que l'élément principal est maintenu fixe. Dans les appareils du type décrit ci-dessus, fonctionnant à la fois manuellement et automatiquement, le passage de la commande manuelle à la commande automatique, et le retour à la commande manuelle supposent de préférence une 10 orientation dans l'espace d'une" antenne asservie, au moment du passage à la commande manuelle, identique à l'orientation au moment du passage à la commande -automatique. De cette façon, le cycle automatique ne place pas l'antenne dans une position sans sécurité, dans laquelle elle pourrait par exemple rencontrer des obstacles. En outre, la position asservie dans laquelle retourne l'élément 15 asservi à la fin de la commande automatkjue est déterminée par l'opérateur pour s'adapter au travail particulier à accomplir et obtenue par commande manuelle. L'invention propose un système de commutation, permettant le passage de la commande manuelle à la commande automatique, et le retour à la commande manuelle, sans inconvénients. 20 Dans un mode de réalisation de l'invention, un élément principal est couplé à un transducteur électromécanique qui délivre un premier signal électrique en fonction de la variation d'orientation de l'élément principal. Un élément asservi est couplé à un transducteur électromécanique asservi, qui délivre un second signal électrique de sortie variant en fonction de l'orientation de 25 l'élément asservi. Des moyens sont prévus pour combiner différentiellement les premier et second signaux des transducteurs, et pour appliquer le signal combiné à l'entrée d'un canal d'amplification. En réponse à la sortie de ce canal d'amplification, le dispositif d'actionnement asservi déplace l'élément asservi par rapport à l'élément principal. D'autres moyens sont prévus pour développer 30 un cycle d'un troisième signal électrique. Des moyens sont prévus pour combiner en outre le premier signal électrique et le troisième signal électrique, tandis que l'élément principal est maintenu fixe, l'élément asservi se déplaçant dans un cycle de fonctionnement correspondant à un cycle du troisième signal, et retournant en position d'alignement avec l'élément principal. 35 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : 71 2 2118933 - la figure 1 est un schéma du système conforme à l'invention ; - la figure 2 est un graphique d'un demi-cycle d'un signal électrique utilisé pour la commande de l'élément asservi dans un cycle de fonctionnement automatique ; 5 - la figure 3 est un schéma d'iine modification des moyens pour développer un seul cycle d'un signal électrique, pour la commande automatique de l'élément asservi ; - la figure 4 est un graphique représentant un demi-cycle du signal électrique développé par le circuit de la figure 3 ; et 10 - la figure 5 est un schéma d'un circuit de commande du moteur et du solénoîde de la figure 1. La figure 1 représente un élément principal 10 pivotant à une extrémité autour d'un support principal 11 ou sur le sol. L'axe longitudinal 12 de l'élément principal est aligné avec un axe prédéterminé 13. 15 Un sous-ensemble de blocage principal 14 est actionné par un solénoîde, pour maintenir une extrémité d'une tige de guidage 19 fixe, et l'autre extrémité de cette tige pivotant par rapport à l'élément principal 10. Par conséquent, en réponse à l'excitation du solénoîde du sous-ensemble de blocage principal, la position de l'élément principal se bloque. La figure 1 20 représente également un élément asservi 15 dont une extrémité est montée sur un élément de support asservi 16 ou sur le sol, et dont l'autre extrémité permet d'appliquer des forces ou des couples à des objets. L'axe longitudinal 17 de l'élément asservi est aligné avec un axe prédéterminé 18. Cette figure présente également un transducteur électromécanique principal 20, un transducteur 25 électromécanique asservi 21, et un dispositif d'actionnement linéaire asservi 23. Le transducteur électromécanique principal 20, qui peut être un potentiomètre, est couplé mécaniquement à l'élément principal 10 pour délivrer une sortie électrique en fonction de la variation d'orientation de l'axe 12 de l'élément principal 10 par rapport à l'axe prédéterminé 13. Le transducteur électromécanique 30 asservi 27, qui peut être également un potentiomètre, est couplé mécaniquement à l'élément asservi 15 pour délivrer une sortie électrique en fonction d'une variation d'orientation de l'axe 17 de l'élément asservi par rapport à l'autre axe prédéterminé 18. Les sorties du transducteur asservi 21 et du transducteur principal 20 sont équilibrées de manière que la sortie du transducteur principal 35 correspondant à un déplacement prédéterminé de l'axe 12 de l'élément principal par rapport à un axe prédéterminé 13 soit égale à la sortie du transducteur asservi correspondant au même déplacement prédéterminé de l'axe 17 de l'élément asservi par rapport à l'autre axe prédéterminé 18. Le dispositif d'actionnement 71 ^5523 3 2118933 asservi 23 comporte un cylindre 24 et un piston 25 se déplaçant à l'intérieur de ce cylindre, deux orifices 26 et 27, un à chaque extrémité du cylindre 24 pour déverser un fluide aux extrémités du cylindre de manière que le piston 25 se déplace dans un sens ou dans l'autre en fonction de la pression différentielle 5 appliquée aux orifices. Le piston 25 du dispositif d'actionnement asservi pivote sur l'élément asservi 15, entre ses extrémités, et le cylindre 24 pivote sur le sol ou sur le support 28. Par conséquent, l'application d'une pression différentielle de fluide entre les extrémités du cylindre fait déplacer l'élément asservi 15 autour de son support 16. 10 Une soupape de commande d'écoulement de fluide 30 et un ampli ficateur de courant 31 constituant un canal d'amplification de signaux permettent d'obtenir une pression différentielle en sortie, en réponse à une "différence des signaux des transducteurs électromécaniques 20 et 21. La pression différentielle est appliquée au dispositif d'actionnement asservi 23. La soupape asservie de 15 commande d'écoulement électrohydraulique 30 comporte un circuit d'entrée du courant relié au circuit de sortie de l'amplificateur 31 et à deux orifices de sortie du fluide 32 et 33. Un orifice 34, source de pression et un orifice 35 de retour du fluide peuvent également être reliés à une source de pression S et un retour du fluide R. La soupape 40 permet d'obtenir en sortie une pression 20 ou un débit dont l'amplitude et le sens aux orifices de sortie varient en fonction de l'amplitude et du sens du courant appliqué au circuit d'entrée de la soupape de commande 40. La sortie du transducteur électromécanique principal 20 est appliquée à un amplificateur intermédiaire 40, et de façon similaire, la sortie 25 du transducteur électromécanique asservi 21 est appliquée à un amplificateur intermédiaire 41. Ces amplificateurs intermédiaires permettent d'isoler les transducteurs électromécaniques et les circuits correspondants du système, et évitent les surcharges des sources d'entrée, c'est-à-dire des transducteurs électromécaniques 20 et 21. La sortie de 1'amplificateur intermédiaire 40 est 30 appliquée par l'ensemble de commande automatique 42 à une borne d'entrée d'un réseau différentiel 43, et la sortie de l^autre amplificateur intermédiaire 41 est appliquée à une autre borne d'entrée du réseau différentiel 43 qui développe une sortie dont l'amplitude et le sens correspondent à l'amplitude et au sens de déplacement de l'élément asservi 10 par rapport à l'élément principal 15. 35 La sortie du réseau différentiel est appliquée à l'amplificateur de courant 31, et la sortie de l'amplificateur est appliquée aux enroulements du courant de la soupape de commande 30 pour développer un déplacement de cette soupape produisant un écoulement de fluide aux orifices de sortie, dont l'amplitude et 71 45523 4 2118933 le sens correspondent à l'amplitude et au sens du courant d'entrée appliqué à la soupape. Naturellement, les spécialistes comprendront que, dans de nombreux cas, et plus particulièrement dans les systèmes asservis à gain élevé, une stabilisation est nécessaire, et qu'un signal de réaction de pression 5 doit être prévu pour cela. Ce signal peut être obtenu par un transducteur de pression (non représentée) qui peut être branché aux bornes des orifices de sortie de la soupape 30, et peut être appliqué par un amplificateur à l'amplificateur de courant. L'ensemble 42 de commande automatique comporte une borne d'entrée 10 45 et une borne de sortie 46. La sortie de l'amplificateur intermédiaire 40 est reliée à la borne d'entrée 45, et la borne de sortie 46 est reliée à l'entrée du réseau différentiel 43. Par conséquent, le signal développé entre les bornes d'entrée et de sortie 45 et 46 de l'ensemble de commande automatique est appliqué en série avec la sortie de l'amplificateur intermédiaire 40 au réseau différentiel. 15 L'ensemble de commande automatique comporte également un potentiomètre ou rhéostat 50 ayant une résistance 51 et un curgeur conducteur 52 se déplaçant dans le sens de la longueur. A l'extrémité inférieure de la résistance 51 se trouve une prise mobile 52 qui constitue un court-circuit entre l'extrémité inférieure et le point de contact de la prise avec la résistance. De façon similaire, 20 l'extrémité supérieure de la résistance 51 comporte une prise mobile 54 qui cour-circuite électriquement l'extrémité supérieure de l'élément 51 avec le point de contact de cette résistance 51. L'extrémité inférieure de l'élément de résistance 51 est reliée à la borne d'entrée 45 et son extrémité supérieure est reliée à une prise réglable 55 sur un diviseur de tension 56. Le curseur 52 25 du rhéostat est couplé mécaniquement à un moteur dans le sous-ensemble 57 qui sera décrit en référence à la figure 5, et qui est programmé de manière à effectuer un cycle du curseur 52 entre l'extrémité inférieure et l'extrémité supérieure, et ainsi de suite, et qui produit par conséquent un signal entre la borne d'entrée 45 et la borne de sortie 46, ce signal démarrant à un niveau 30 prédéterminé correspondant au potentiel de la borne 45, et qui atteint sa valeur maximale à l'extrémité supérieure du rhéostat, puis retourne à sa valeur initiale à la fin du cycle. Pour la configuration particulière représentée sur la figure 1, un demi-cycle de fonctionnement est représenté sur le graphique de la figure 2, 35 où les ordonnées représentent la tension apparaissant à la borne de sortie 46 de l'ensemble de commande automatique, et les abscisses représentent la position relative du curseur 52 entre les extrémités inférieure et supérieure de l'élément 51. Lors du fonctionnement du système, l'ensemble de commande automatique 42 71 45523 2118933 maintient le curseur 52 du potentiomètre 50 à l'extrémité inférieure, en l'absence d'excitations, comme il sera expliqué plus en détail en référence à la figure 3. Par conséquent, une connexion directe peut être prévue entre les bornes d'entrée et de sortie 45 et 46. Tout déplacement de l'élément principal 5 10 produit, par l'intermédiaire du servosystème décrit, un déplacement correspondant de l'élément asservi 15. Pour déplacer l'élément asservi au cours d'un cycle de fonctionnement automatique indépendant de la position de l'élément principal, l'interrupteur de démarrage 58 du sous-ensemble de commande 57 est actionné. Le solénoîde du sous-ensemble de blocage principal 14 bloque l'élément 10 principal, et le signal apparaissant à la sortie de l'amplificateur intermédiaire 40 est fixe par rapport au niveau de tension du point A sur le graphique de la -figure 2, En outre, 1'actionnement de linterrupteur 58 fait déplacer, par l'intermédiaire du moteur du sous-ensemble de commande 57 le curseur depuis sa position de départ vers l'extrémité inférieure du potentiomètre 50, puis vers l'extrémité 15 supérieure, et le fait retourner. Par conséquent, un cycle de fonctionnement de l'élément, asservi correspond aux variations de la tension représentées sur le graphique. Le point A du graphique correspond à l'extrémité la plus basse de l'élément de résistance 51, représenté également par la lette A sur la figure 1. Le point B du graphique correspond au point de contact de la prise 20 53 avec la résistance 51, ce point étant également désigné par B sur la figure 1." Le point C du graphique correspond au point de contact de la prise 54 avec l'élément de résistance 51, désigné également par C sur la figure 1. Le point B du graphique correspond à l'extrémité supérieure de l'élément de résistance 51 désigné également par D sur la figure 1. Au retour du curseur 52 dans sa position 25 de démarrage, l'élément asservi 15 sera dans la même position que lors du démarrage, c'est-à-dire aligné avec l'élément principal 10. Simultanément, l'élément principal est débloqué par des excitations du solénoîde du sous-ensemble de blocage principal 14, et l'élément asservi est alors soumis à la commande de l'élément principal, comme il sera décrit plus en détail en référence à la 30 figure 5. La figure 3 représente une modification des circuits du potentiomètre de l'ensemble 42 de la figure 1, pour obtenir un cycle de fonctionnement rétrograde représenté sur le graphique de la figure 4. Les éléments des figures 1 et 2 identiques aux éléments des figures 3 et 4 respectivement sont indiqués 35 par les mêmes références. Les séquences de démarrage et d'arrêt décrites en référence aux figures 1 et 2 sont identiques pour les figures 3 et 4. Pour obtenir le déplacement rétrograde, une prise 60 est située sur l'élément 51 au point E entre les points B et C, et est reliée à un point 61 sur le poten- 71 45523 6 2118933 tiomètre 56, dont le potentiel est inférieur au potentiel de l'extrémité inférieure de l'élément de résistance 51. Par conséquent, lorsque le curseur 52 se déplace du point B au point C, la tension chute à une valeur correspondant au point E sur le graphique, puis s'élève jusqu'au point C. La séquence de 5 déplacement individuelle peut être réglée par les prises sur le rhéostat 50, de manière que l'antenne asservie puisse être programmée pour effectuer arbitrairement des déplacements complexes sous la commande automatique, et retournent à la fin du cycle automatique dans la position de démarrage comme déterminé par l'élément asservi. Naturellement, alors que le système de la figure 1 10 représente un seul élément dans l'élément asservi et un seul élément dans l'élément principal, il est bien entendu que des connexions peuvent être effectuées en série avec l'élément principal et l'élément asservi, et que chacune peut être commandée par son propre servosystème, et par son propre système de commande automatique, et fonctionner de la même manière que le système décrit. 15 La figure 5 est un schéma du sous-ensemble de commande à moteur et solénoîde 57 de la figure 1. Les éléments de la figure 5 identiques aux éléments de la figure 1 sont désignés par les mêmes références. En réponse à 1'actionnement d'un interrupteur de démarrage 58, les circuits de la figure 5 effectuent les fonctions de blocage de l'élément principal 10 dans sa position, 20 par l'intermédiaire d'un solénoîde 63 du sous-ensemble de blocage principal 14, et" d'excitations du moteur 65 du sous-ensemble 57 pour actionner le curseur 52 du potentiomètre 50 dans son cycle de fonctionnement, depuis une position correspondant à l'extrémité inférieure de l'élément de résistance 51 jusqu'à une position correspondant à son extrémité supérieure, puis un retour vers 25 l'extrémité inférieure, la puissance du moteur 65 étant alors supprimée et le solénoîde 63 étant alors désexcité pour libérer l'élément principal 10. Le rhéostat 50 est représenté de manière que l'élément de résistance se trouve entre la borne inférieure 66 et la borne supérieure 67. A la borne inférieure se trouve un interrupteur de fin de course normalement fermé LSI, qui s'ouvre 30 lorsque le curseur 52 se trouve dans la position extrême inférieure, ainsi qu'un interrupteur de fin de course LS2 normalement ouvert placé à la borne supérieure de l'élément de résistance, et sensible à la fermeture par le curseur. Ce curseur 52' est relié à un arbre isolé 70, l'autre extrémité de cet arbre étant reliée à une roue droite 71 entraînée par une vis sans fin 72 couplée mécaniquement 35 à l'arbre 73 d'un moteur universel 65, tel que par exemple un moteur série. Le moteur 75 comporte une armature 74 et un enroulement dans le sens direct F, ainsi qu'un enroulement dans le sens indirect R. Une borne 75 de l'armature est reliée à une borne d'entrée de puissance 80, et l'autre borne 71 45523 2118933 de l'armature 76 est reliée à une extrémité à l'enroulement F, et à l'autre extrémité à l'enroulement R. L'autre extrémité de l'enroulement F est reliée par l'intermédiaire de contacts normalement fermés K2A d'un relais K2 au point 81. L'autre borne de l'enroulement R est reliée par l'intermédiaire de 5 contacts normalement ouverts K2B au point 81. Le point 81 est relié par l'intermédiaire de deux contacts normalement ouverts K1A d'un relais Kl à l'autre borne d'entrée de puissance 82. L'interrupteur 58 de démarrage normalement ouvert est relié en série avec le solénoîde du relais Kl entre les points 80 et 82. L'interrupteur 58 est shunté par une connexion série de contacts normalement 10 ouverts KlB du relais Kl et l'interrupteur de fin de course normalement fermé LSI. Les contacts normalement ouverts K2C du relais K2 et le solénoîde du relais-K2 sont branchés en série entre le point 81 et le point 80. Les contacts K2C du relais K2 sont shuntés par les contacts normalement ouverts de l'interrupteur de fin de course LS2. Les contacts normalement ouverts KlC du relais Kl et le 15 solénoîde 63 du sous-ensemble de blocage principal 14 sont branchés en série entre le point 81 et le point 80. Le fonctionnement du circuit de la figure 5 en référence au schéma de la figure 1 est le suivant : au début d'un cycle de fonctionnement, le curseur 52 du potentiomètre 50 est en contact avec l'extrémité inférieure de 20 la résistance 51, et maintient les contacts de l'interrupteur de fin de course LSI ouverts. Lorsque le bouton de démarrage 58 est actionné, le relais Kl est excité, excitant les contacts K1A, KlB et KlC. La fermeture des contacts KlA alimente le moteur 65 par l'intermédiaire de l'enroulement dans le sens direct, ce moteur éloignant le curseur 52 de l'interrupteur de fin de course LSI pour 25 que celui-ci se ferme. Les contacts fermés de LSI, ainsi que les contacts fermés KlB constituent un shunt autour de l'interrupteur de démarrage 58 qui peut être alors libéré. La fermeture des contacts KlC actionnent le solénoîde 63 du sous-ensemble de blocage principal, bloquant ainsi l'élément principal 10 dans sa position. Le moteur 65 actionne le curseur 52 depuis sa position 30 inférieure adjacente à la borne 66 jusqu'à sa position supérieure adjacente à la borne 67, puis il actionne l'interrupteur de fin de course LS2 et par conséquent le relais K2, les contacts K2A s'ouvrant et les contacts K2B et K2C se fermant. Par conséquent, l'enroulement F est désexcité et l'enroulement R est excité. Le sens du moteur 65 s'inverse, et déplace le curseur dans l'autre 35 sens vers l'extrémité inférieure du potentiomètre. Lorsque le curseur atteint l'extrémité inférieure, l'interrupteur de fin de course normalement fermé LSI est ouvert mettant hors circuit le relais Kl, ainsi que le moteur 65, et le solénoîde 63 de l'ensemble de blocage principal, faisant retourner l'appareil de la figure 1 dans dès conditions manuelles. 40 II va de soi que l'invention décrite est srusceptiUe de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. 71 45523 8 2118933 REVENDICATIONS 1. Système de commande caractérisé en ce qu'il comporte un élément principal ayant un axe aligné avec un axe prédéterminé ; un transducteur 5 électromécanique principal couplé mécaniquement à l'élément principal pour délivrer un premier signal électrique en fonction d'une variation d'orientation de l'axe de lëLément principal par rapport à l'axe prédéterminé ; un élément asservi ayant un autre axe aligné avec un autre axe prédéterminé correspondant au premier axe prédéterminé, un transducteur électromécanique asservi couplé 10 mécaniquement à l'élément asservi pour délivrer un second signal électrique en fonction d'une variation d'orientation de l'axe de l'élément asservi par rapport à l'autre axe prédéterminé ; le premier signal du transducteur asservi étant équilibré avec le second signal du transducteur principal, de manière que le premier signal du transducteur principal correspondant à un déplacement prédé-15 terminé de l'axe de l'élément principal par rapport à l'axe prédéterminé soit égal au second signal du transducteur asservi correspondant au même déplacement prédéterminé de l'axe de l'élément asservi par rapport à l'autre axe prédéterminé ; un canal d'amplification de signaux et un dispositif d'actionnement asservi pour déplacer l'élément asservi en réponse à la sortie du canal d'amplification de 20 signaux ; un moyen pour combiner différentiellement le premier et le second signaux des transducteurs et pour appliquer le signal combiné à l'entrée du canal d1amplification ; le signal d'amplification développant une sortie en réponse au signal combiné pour actionner le dispositif d'actionnement asservi et pour maintenir l'axe de l'élément asservi aligné avec l'axe de l'élément principal; 25 un moyen pour développer un cycle d'un troisième signal électrique ; un moyen pour combiner le premier et le troisième signal ; dans lequel, tandis que l'élément principal est maintenu fixe, l'élément asservi se déplace dans un cycle de fonctionnement correspondant à un cycle du troisième signal, et retourne dans une position alignée avec l'élément principal. 30 2. Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième signal électrique est nul au début et à la fin d'un cycle. 3. Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour développer le troisième signal électrique est un potentiomètre actionné électriquement pour développer une sortie électrique cyclique. 35 4. Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour bloquer la position de l'élément principal lorsquele troisième signal est combiné au premier signal, et pour libérer l'élément principal après la fin d'un cycle du troisième signal.