Brevet FR2138120A1 — publié le 19721229

La présente Invention concerne un système de détection de position utilisant des ondes de pression fluide et plus particulièrement, mais non exclusivement, un système fournissant une information de position concernant des parties mobiles d'une machine-5 outil à un dispositif de commande qui peut être éloigné de ladite machine. Le système de commande est ainsi informé de la position instantanée des diverses parties mobiles de la machine-outil et peut lui faire exécuter des instructions appropriées. On a déjà proposé d'utiliser des générateurs ultrasoniques 10 à transducteur électrique pour produire des signaux de fréquence ultrasonique qui, lorsqu'ils sont interrompus par un objet matériel, fournissent un signal de commande utilisable à diverses fins. C es systèmes utilisent un faisceau directionnel d'énergie ultrasonique qui se propage d'un transducteur émetteur à un transducteur 15 récepteur. Le principal inconvénient de cette solution est de nécessiter un émetteur et un récepteur séparés pour chaque faisceau de signal. La présente invention a pour objet un système évitant cet inconvénient. 20 Selon une caractéristique essentielle de l'inventbn, un procédé de détection de la position d'un ou plusieurs éléments mobiles consiste à transmettre des ondes de pression fluide non directionnelles dans un guide d'onde qui aboutit à une ûu plusieurs sorties obturées lorsqu'un élément est dans une première position 25 et dégagées lorsqu'il est dans line autre position, le mouvement de 1'élément commandant ainsi la sortie du signal de pression non directionnel, et à détecter la présence du ou de chaque signal de pression à l'aide d'un récepteur pour produire une ou plusieurs sorties de commande. >0 Le fluide utilisé est de préférence de l'air pour que la transmission entre l'émetteur et le récepteur puisse se faire dans l'atmosphère à des fréquences soniqjues, c'est-à-dire inférieures à environ 20 kHz. Le ou les signaux de pression sont de préférence transmis 35 sous une forme puisée. Ces signaux peuvent être coèés en groupes d'impulsions prédéterminés dont la détection par le récepteur déclenche une adsion de commande prédéterminée qui ne peut être déclenchée par un signal différent. 72 17921 2 2138120 l'invention concerne également un dispositif de détection de la position d'un ou plusieurs éléments mobiles d'une machine, i comprenant un émetteur d'ondes dépression fluide non directionnelles transmises par un guide d'ondes à une ou plusieurs sorties disposées 5 de manière à être au moins partiellement obturées en un ou plusieurs points de la course d'un élément mobile, la position dudit élément détermine ainsi l'émission d'un signal de pression non directionnel qu'un récepteur peut détecter pour produire une ou plusieurs sorties représentant la position du ou des éléments de la machine. 10 En pratique, l'émetteur et/ou lé récepteur peuvent comprendre unélément fluidique qui, dans le cas de l'émetteur, est par exemple un oscillateur fluidique. Dans un système de positionnement utilisant le dispositif de détection de l'invention, les moyens d'actionnement sont sensibles 15 à la sortie du récepteur pour déclencher une action de commande prédéterminée lorsqu'il reçoit un signal de pression fluide prédéterminé issu de l'une des sorties. Une originalité de l'invention réside dans l'emploi de signaux de pression non directionnels produits par un générateur 20 unique et transmis par des guides d'ondes à plusieurs sorties. Le générateur peut être monté à un endroit quelconque de la machine ou à proximité de celle-ci. De plus, les signaux des diverses sorties peuvent être détectés par un récepteur commun utilisant un type quelconque de transducteur pour convertir les signaux de pression 25 par exemple en signaux électriques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressort iront de la description détaillée qui suit et des dessin^ sur lesquels : Les figures 1a, 1b, 1c représentent sciénatiquement trois 30 variantes de dispositions du système de l'invention.' La figure 2 représente plus en détail un étage émetteur utilisable dans les systèmes des figures 1a, 1b et 1c. La figure 3 représente schématiquement un étage récepteur détectant les ondes de pression fluide de l'émetteur de la figure 2. 35 Sur les dessins, un générateur 16 émet des ondes de pression fluide non directionnelles 19 à l'entrée d'un guide d'ondes 19 formé d'un tuyau 15 dont la sortie 14 débouche à proximité d'un 72 17921 3 2138120 élément mobile 13 de la machine de façon à détecter la position dudit élément pour permettre de commander ultérieurement ses mouvements, l'élément mobile 13 glisse sur la surface d'un élément fixe 12 de la machine et une partie de sa trajectoire obture la 5 sortie 14 par laquelle les ondes de pression fluide 19 se propagent normalement dans l'atmosphère ambiante sous la forme d'un signal de pression non directionnel 35 • le dispositif illustré réalise essentiellement une transmission "tout ou rien" des ondes de pression fluide et peut servir à fournir une information sur deux positions 10 possibles de l'élément mobile commandé 13» Dans la première position de l'élément mobile 13, l'orifice 14 est obturé et aucune onde de pression fluide n'est transmise, alors que dans la seconde position de l'élément 13» l'orifice 14 est dégagé et les ondes de pression fluide sont transmises. Il est également possible de transmettre une 15 Information concernant le nombre de fois que l'élément mobile 13 s'est déplacé entre les deux positions mentionnées ci-dessus, car les mouvements répétés de l'élément 13 produisent une série d'impulsions de pression. Ces impulsions peuvent être détectées par un récepteur du type illustré figure 3 pour être comptées, le récepteur 20 qui était limité dans son ensemble par le rectangle en tirets 20 utilise un pavillon cnnique d'entrée 21 communiquant avec une chambre 22 qui constitue une espèce de résonateur de Helmholtz qui fait office de filtre ou de circuit résonnant accordé à -une fréquence prédéterminée pour les ondes de pression. Un amplificateur à turbu-25 lence 23 de type classique est également relié à la chambre 22 et à . une chambre 25 qui contient un diaphragme mobile 26. Le rôle de l'amplificateur à turbulence 23 est de moduler la transmission d'un signal d'entrée 29 provenant d'une source non représentée d'ondes de pression vers le volume supérieur de la chambre 25, au-dessus du 30 diaphragme-26. L'assocjgfcion de ce dernier et de l'amplificateur à turbulence 23 constitue un étage décodeur sélectif qui laisse passer une fréquence particulière des ondes de pression vers un étage modulateur comprenant un autre amplificateur à turbulence 24 qui fournit un signal de commande 28 par une modulation de la transmission 35 d'un signal d'entrée 27 provenant d'une source non représentée d'ondes de pression. Le signal de commande 28 peut être appliqué à m dispositif d'actionnement convenable pour créer l'effet moteur 72 17921 4 2138120 nécessaire, par exemple pour déplacer l'élément mobile 13 dont la position est détectée. la sélectivité en fréquence de la chambre 22 peut être améliorée dans certains cas par la sélectivité en fréquence de l'amplificateur à turbulence 23. Il est évident que, dans ces 5 conditions, on i-aut même supprimer le filtre séparé que constitue la chambre 22. Le diaphragme 26 est calculé pour résonner à la fréquence voulue du signal de commande 28 qui sort de l'étage décodeur. Le diaphragme, 26 peut être remplacé par différents autres dispositifs 10 équivalents. La figure 1b représente un dispositif analogue à celui de la figure 1a, sauf que le tube 15 est droit, ce qui permet une transmission rectiligne des ondes de pression entre le générateur 16 et l'orifice de sortie 14. La figure 1a sur laquelle le tube 15 15 est coudé illustre simplement le fait que le générateur 16 n'est pas nécessairement aligné avec l'orifice 14 et peut être monté en un point quelconque de la machine, les ondes de pression fluide étant guidées verB l'orifice 14 par la forme du tube 15. La figure 1c représente une variante des figures 1a et 1b 20 dans laquelle le tube 15 est monté à une extrémité de l'élément mobile 13 et dirige des ondes de pression fluide vers 1'éléraant fixe 12 de la machine qui comporte un évidement peu profond par lequel les ondes de pression peuvent être déviées et dissipées dans l'atmosphère ambiante. Pour une position de 1'élément mobile 25 13, 1'évidement 17 de l'élément fixe 12 est complètement obturé et les ondes de pression qui se propagent le long du tube 15 jusqu'à la sortie 14 ne peuvent s'échapper dans l'atmosphère ambiante. La figure 2 représente plus en détail l'étage' émetteur 30 fluidique qui comprend un bloc 37 dans lequel sont formés des canaux de configuration particulière et qui est normalement couvert par une plaque non représentée. L'étage émetteur comprend un oscillateur pneumatique qui fonctionne en double bande latérale pour produire un effet de "push-pull". Le canal 33 du bloc 37 est 35 relié à line source non représentée d'ondes de pression et le canal 34 sert de mise à.l'air libre. La turbulence créée à l'intersection des quatre canaux 33, 34, 38 et 40 provoque l'établissement 72 17921 5 2138120 d'oscillation, de pression. La fréquence émise dépend de la longueur d'un résonateur non représenté qui est par exemple relié aux canaux ■ 38 et 40. Des ondes de pression à la fréquence choisie sont disponibles dans les deux canaux 38 et 40, mais on peut en obturer un, 5 par exemple le canal 40, pour concentrer la totalité de la sortie 35 dans le canal restant 38. Ce dernier communique avec un pavillon conique 30 qui introduit la directivité voulue dans le signal de sortie 35. Une plaque perforée 31 comporte des ouvertures 32 dont les formes et les espacements sont tels qu'en la déplaçant devant 10 le canal de sortie 38, on puisse faire varier la sortie 35 de zéro à sa valeur maximale. Les mouvements répétés de la plaque 31 permettent donc de moduler le signal 35 en un train d'impulsions de pression. La plaque 31 est reliée à l'élément mobile 13 de la machine dont on désire commander le positionnement. 15 Le générateur 16 peut être conçu pour produire par lui- même une séquence prédéterminée d'ondes de pression fluide dont les impulsions individtelles sont séparées par des intervalles connus. Les ondes de pression fluide transmises au récepteur sont ainsi codées et les ondes de pression parasites, résultant par 20 exemple de divers bruits de la machine, ne risquent pas de dégrader le signal transmis ni d'affecter la commande du positionnement. Ce codage permet d'utiliser également un récepteur commun pour recevoir l'information transmise par des ondes de pression issues d'un certain nombre d'émetteurs sur une ou plusieurs machines. 25 Chaque machine et/ou chaque élément mobile peut avoir un code particulier dont la reconnaissance indique à l'unité de commande l'origine des divers signaux de pression détectés par le récepteur commun. On peut également utiliser des ondes de pression fluide de fréquences différentes pour permettre à l'unité de commande de 30 séparer les signaux détectés simultanément par le récepteur, mais provenant de sources différentes. Les, ondes de pression utilisées peuvent avoir des fréquences soniques ou ultrasoniques, par exemple entre 10 et 20 kHz dans le premier cas et au-dessus de 20 kHz dans le second cas. 35 II va de soi que la description qui précède n'est nullement limitative et qu'on pourra y apporter diverses modifications ou variantes entrant dans le cadre et dans l'esprit de l'invention. 72 17921 6 2138120 Revend icab ions 1. Dispositif de détection de la position d'un ou plusieurs éléments mobiles d'une machine permettant de commander leurs mouvements, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur d'ondes de 5 pression fluide non directionnelles relié par un système de guides d'ondes à un ou plusieurs orifices de sortie disposés de manière à être au moins partiellement obturés par un élément mobile dont on désire détecter la position de façon qu'en un ou plusieurs points de sa course l'échappement des ondes de pression non directionnelles 10 soit limité, un récepteur détectant le signal de pression fluide qui s'échappe par le ou les orifices et le convertissant en une plusieurs sorties qui représentent la position du ou de chaque élément mobile à positionner. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce 15 que le récepteur comprend un dispositif fluidique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que l'émetteur comprend un dispositif fluidique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'un organe moteur est relié à la sortie du 20 récepteur pour déclencher une action de commande prédéterminée à la réception d'un signal de pression fluide prédéterminé provenant de l'un des orifices de sortie. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le fluide œb l'air et en ce que la transmission 25 entre l'émetteur et le récepteur se fait dans l'atmosphère. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'émetteur produit des ondes de pression à une fréquence sonique, c'est-à-dire à une fréquence inférieure à 20 kHz. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 30 caractérisé en ce que l'émetteur fournit une ouplusieurs sorties de signaux de pression puisés. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'émetteur produit un signal de pression codé constitué de groupes prédéterminés d'impulsions qui déclenchent une action de commande 35 prédéterminée lorsqu'ils sont détectés par le récepteur, de façon à éviter que ladite action de commande soit déclenchée par tout autre signal reçu.