Brevet FR2194064A1 — publié le 19740222

L'utilisation de servo-moteurs à rotor intermédiaire dans les commandes à moteur électrique et à réglage de vitesse est connue. Leur aptitude à supportur les changes thermiques en limite toutefois le champ d'application, de sorte que l'élargissement le la plage de réglage en réduit la puissance. D'autres commandes connues comprennent deux moteurs ae types différents, mais dont toutefois le réglage automatique de la vitesse soulève de grandes complications. De plus, l'encomporement de ce type de commande est inadmissibmement grand. L'invention se rapporte par contre à une commande à moteur électrique et à réglage continu de la vitesse au moyen d'un engrenage à planétaire ou épicyclofdal. Selon une particularité essentielle de l'invention, les arbres d'au moins deux moteurs électriques se succédant ou juxtaposés attaquent concentriquement les roues d'entrée de l'engrenage dont les roues de sortie sont reliées à l'arbre de sortie qui est concentrique. l'arbre de l'un des moteurs électriques est creux, celui de l'autre moteur tourne dans le précédant et l'extrémité de ces deux arbres aboutit dans l'engrenage monté latéralement. L'un des deux moteurs est du type asynchrone classique et l'autre est un servo-moteur. Le premier de ces moteurs peut aussi être à inversion de pôles et éventuellement être mi servo-moteur, comme l'autre. Le servo-moteur peut avantageusement être à rotor intermédiaire et à réglage de tension par déphasage. Un rotor de commande de ventilaleur peut être prévu à l'intérieur du rotor intermédiaire et assumer la ventilation indépendamment de la- vitesse du servo-moteur. Par ailleurs, le serve-moteur peut aussi etre à courant continu si nécessaire. L'arbre creux du moteur asynchrone est relié à la couronne d'entrée à denture interne et l'arbre du servo-meteur est relié au pignon d'entrée à denture extérieure de l'engrenage. Le roues de sortie de ce dernier tournent entre les précédeuts à l'intérieur d'un plateau rotatif de sortie qui se prolonge axialement vers l'extérieur en rbre concentrique de sortie. I,a commande de l'invention permet non seulement de disposer toutes les pièces concentriquement cus un très faible ancombre- ment mais aussi de réaliser des plages de réglage pouvant atteindre plus de 1 : 6000 sans abaisser l'aptitude à supporter les- charges ther- miques en fonction de la puissance de l'ensemble de la commande. De plus, les puissances des deux moteurs s' ajoutent de sorte que, selon le rapport de démultiplication, la puissance de commande peut atteindre un multiple de celle du servo-moteur. Par exemple, il est possible d'obtenir une puissance de sortie de 4 kW à l'aide d'un servo-moteur de 1 kW et d'un moteur asynchrone non réglable de 3 kU. Par ailleurs, la vitesse de sortie est la plus grande lorsque la couronne d'entrée à denture interne de l'engrenage à planétaire tourne à la vitesse maximale et que le servo-moteur tourne à la vitesse minimale. La vitesse de l'arbre de sortie diminue lorsque la roue d'entrée tourne à vitesse constante et que la vitesse du servomoteur augmente. Lorsque les deux arbres tournent à même vitesse, celle de l'arbre de sortie est nulle, c'est-à-dire que ce dernier reste immobile. Lorsque la vitesse du servo-moteur dépasse celle du moteur asynchrone, le sens de la rotation de l'arbre d sortie s'inverse automatiquement. Ce facteur a l'avantage qu'il suffit d'élever et d'abaisser les vitesses pour inverser le sens de rotation et qu'il est inutile d'inverser la polarité des moteurs. Ce réglage peut aussi s'obtenir au moyen d'un moteur asynchrone à inversion de polarité. I1 est ainsi possible de freiner automatiquement l'arbre de sortie par inversion des piles du moteur asynchrone. L'arbre de sortie peut donc tourner à vitesse inverse élevée correspondante. Ce facteur est très important par exemple pour les commandes d'avance des machines-outils ou presses.Ainsi, par exemple, lorsque l'avance a atteint son point extrême, il est possible de commuter à pleine vitesse (donc à retour rapide). Les avantages de l'invention sont donc les suivants. Lorsque l'un des moteurs tourne à vitesse constante et que l'autre tourne à vitesse minimale, la vitesse de l'arbre de sortie est la plus grande. Ce processus est exactement l'inverse de celui de toutes les commandes réglables connues de tous types. Lorsque la vitesse de l'arbre de sortie doit diminuer, la vitesse du serve-moteur doit augmenter, de sorte que lorsque ce dernier tourne à la même vitesse que l'autre moteur, l'arbre de sortie est immobilisé. Ce mode de réalisation est le plus avantageux du point de vue thermique.De plus, l'adjonction par exemple de freins électro-magnétiques permet de retenir plus rapidement et plus exactement l'arbre de sortie ou d'en inverser le sens de rotation. I1 est possible de régler à volonté et rapidement la vitesse jusqu'à la va- leur maximale dans les deux sens sans inversion de polarité. Ce facteur est aussi très avantageux, par exemple pour les retours rapides sur machines-outils. La mise en oeuvre de deux servo-moteurs donne d'autres avantages. Par exemple, lorsque la rotation du rotor de 1'1rn des moteurs est à réglage rhéostatique, l'ensemble combiné avec les circuits électroniques correspondants de commande ou de réglage est utilisable comme commande de bobinage. La commande ou le réglage sont ainsi adaptables aux conditions particulières d'utilisation. Ce réglage de la vitesse de l'arbre de sortie a aussi l'avantage que la commande selon l'in- vention est utilisable par exemple pour l'avance d'une machine-outil ou pour une presse ainsi que dans toute autre application pour remplacer les commandes hydrauliques ou pneumatiques classiques.La programmation d'une commande selon l'invention est de plus notablement plus simple et meilleure marché qu'un réglage hydraulique ou pneumatique. L'invention apporte ainsi une solution très simple et fiable à la commande à moteur électrique et à réglage continu de la vitesse qui est utilisable de manière très générale et dans tous les cas où il faut pouvoir procéder à un réglage entre la vitesse nulle et la vitesse maximale dans les deux sens en conservant le couple nécessaire. L'engrenage à planétaire ou épicyclofdal peut autre à un ou plusieurs étages, il peut être réalisé de toute manière convenable et il est adaptable à chaque cas particulier. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une élévation avec coupe axiale partielle schématique d'un exemple de commande selon l'invention à deux moteurs et à engrenage simple à planétaire; la figure 2 est une représentation partielle, analogue à celle de la figure 1, mais à mode de réalisation différent de l'engre- nage la figure 3 est une représentation partielle, analogue à celle de la figure 1, à engrenage épicyclofdal ; et la figure 4 est une élévation avec coupe axiale partielle l'une commande selon l'invention à deux moteurs et à engrenage double à planétaire. L'exemple de réalisation de la figure ; comprend deux motours électriques 1 et 14 juxtaposés coaxialement. Le moteur 1, qui est un servo-moteur, comprend un stator 2 dans lequel le rotor 3 et le rotor intermédiaire 4 tournent l'un à coté de l'autre. Un rotor 5 de commande de ventilateur tourne à l'intérieur du rotor intermédiaire 4 et son arbre creux 7 se prolonge vers l'extérieur au-delà du flasque 8 de support de palier, cet arbre commandant les ailettes 9 du venti lateur entouré par un capot 13. Le rotor 3 et le rotor intermédiaire 4 sont reliés à l'arbre continu 6 de commande de réglage. Le moteur 14 est du type asynchrone classique et tourne à vitesse constante. Il peut éventuellement autre aussi à inversion de piles. Il comprend de manière classique un stator 15 dans lequel tourne le rotor 16 qui est fixé sur un arbre creux 17 à l'intérieur duquel tourne l'arbre 6 de commande de réglage. Un flasque commun 24 de support de palier intermédiaire relie les deux moteurs 1 et 14. Les deux arbres 6 et 17 traversent le flasque extérieur 23 de support de palier, l'arbre creux 17 étant relié à la couronne 19 dtentrée, à denture intérieure, de l'engrenage à planétaire et l'arbre 6 de commande de réglage étant relié au pignon 18 d'entrée, à denture extérieure, de l'engrenage. Les roues 20 de sortie, qui engrènent avec le pignon 18 et la couronne 19, sont régulièrement réparties sur un plateau 21 de sortie sur lequel elles tournent et qu'elles font tourner à la vitesse voulue. Le plateau 21 se prolonge en arbre 22 de sortie qui est concentrique à l'arbre 6. Lorsque par exemple le pignon 18 et la couronne 19 tournent à même vitesse, les roues 20 sont immobiles et l'arbre 22 de sortie ne tourne pas. Par contre2 toute variation de la vitesse du servomoteur fait tourner l'arbre 22 de sortie et, selon les vitesses des deux moteurs, de manière que sa vitesse soit réglable de manière continue dans les deux sens ou que son sens puisse être inversé. Un frein électromagnétique 25 peut éventuellement être monté sur la couronne 19 d'entrée, entre cette dernière et le flasque exté rieur 23 de support de palier, pour permettre le freinage rapide du moteur 14. Un tachymètre 10 peut aussi éventuellement être monté de manière classique à l'extérieur du ventilateur et constituer un trans metteur le valeur réelle affecté au servo-moteur 1, 1 arbre ;s commandant le rotor 12 de la dynamo tachymétrique 11.Le moteur 4 peut aussi éventuellement être constitué en servo-moteur ou être à inversion de pies pour permettre d'inverser d ' autant plus rapidement le sens de rotation de l'arbre de sortie 22, par exemple lorsque le retour d'une commande d'avance doit pouvoir s'effectuer en marche rapide. La disposition des moteurs et de l'arbre creux 17 ainsi que de l'arbre 6 de commande de réglage de l'exemple de la figure 2 est la même que celle de l'exemple de la figure 1. La couronne 19 d'entrée, à denture interne, est calée sur l'arbre creux 17 et le pignon 18 d'entraînement, à denture extérieure, est calé sur l'arbre 6 de commande de réglage. Les roues 20 de sortie2 régulièrement réparties, engrènent avec le pignon 18 et des roues intermédiaires 37 engrènent avec la couronne d'entrée 19. Les roues intermédiaires 37 et les roues 20 de sortie sont calées sur des arbres intermédiaires communs 36 montés dans le plateau 21 solidaire de l'arbre 22 de sortie. Il est ainsi possible de faire varier le rapport de transmission également par l'extérieur d'un train à planétaire et de l'adapter aux conditions particulières. L'exemple de la figure 3 concerne un train à planétaire monté sur un moteur de la même manière que dans l'exemple de la figure 1. Des pignons d'entrée 38 et 39, à denture extérieure, sont calés sur l'arbre creux 17 et l'arbre 6 de commande de réglage et engrènent avec des roues extérieures 20 et 40 montées sur des tourillons intermédiaires 36 montés de leur côté sur le plateau 21 de sortie sur lequel ils sont uniformément répartis. Ce mode de réalisation à engrenage à satellites permet aussi des variations quelconques avec différents rapports de transmission des pignons utilisés. L'exemple de réalisation de la figure 4 comprend les msmes moteurs 1 et 14 que celui de la figure 1. Par contre, con-trairement à ce dernier, un train double à planétaire monté sur l'extrémité latérale de sortie des arbres 6 et 17 est logé dans un carter 31 fixé en saillie sur le flasque 23 de support de palier. La couronne d'entrée 19 à denture interne et le pignon 18 d'entrée à denture extérieure engrènent avec les roues 20 de sortie qui tournent à l'intérieur d'un plateau intermédiaire 26 dans lequel elles sont uniformément réparties. Ce plateau comporte une denture interne 27 qui attaque les roues 29 de sortie qui sont par ailleurs en prise également avec la denture interne extérieure 28. Cette denture interne 28 n'est pas rotative et se trouve sur la surface intérieure du carter 31. Les roues menantes 29 sont montées dans le ?lateau de sortie 21 qui se prolonge par l'arbre correspondant 22. Ce dernier tourne dans le palier supporté par le plateau 30 du carter 31. Ce train double à planétaire peut absorber beaucoup mieux qu'un train planétaire à un étage les efforts dAs au couple de sortie. Les trains à planétaire et épicycloïdaux peuvent par ailleurs comprendre aussi d'autres combinaisons quelconques à rapports convenables de transmission. Le frein magnétique 25 de l'exemple de la figure 4 est disposé entre la couronne 19 d'entrée et le carter 31 et il est destiné à provoquer la décélération rapide du moteur 14. Un autre frein électromagnétique 32 destiné à décélérer rapidement le servo-moteur 1 peut être monté à l'extérieur du tachymètre 10. Par ailleurs, le plateau rotatif 21 de sortie peut comprendre à sa périphérie une denture extérieure 33 attaquant un pignon 34 qui traverse le carter 71 et qui est relié à un transmetteur 35 de mesure. Ce dernier, qui est fixé extérieurement sur le carter 31, est destiné à indiquer exactement la vitesse de rotation de l'arbre 22 de sortie (transmetteur de consigne). Il est ainsi possible de comparer en continu la valeur réelle et la consigne fixe de la commande selon l'invention qui peut être réglée en conséquence. Il est aussi possible d'y relier un circuit de programmation, par exemple pour la commande de groupes d'avance de machines-outils ou de presse, etc. Le dimensionnement convenable du pas du filetage d'un arbre d'avance relié à l'arbre 22 de sortie permet le réglage de cette avance au moyen du transmetteur 35 de mesure de manière qu'à chaque rotation de ce dernier corresponde ane avance prédéterminée. L'ensemble du processus peut donc être entièrement automatique et il suffit d'entrer les valeurs numériques convenables dans le transmetteur 35 de mesure pour la programmation. Il va de soi que la commande décrite et représentée pcut subir diverses autres modifications sans sortir du cadre de linv-en- tion. REVENDICATIONS 1. Commande à moteur électrique et à réglage continu de la vitesse au moyen d'un train à planétaire ou d'un engrenage épicyclofdal, caractérisée en ce Que les arbres d'au oins deux mo- teurs électriques montés à la suite l'un de l'autre ou juxtaposés sont engagés dans les roues d'entrée du train ou de l'engrenage dont les roues de sortie sont reliées à l'arbre concentrique de sortie. 2. Commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre de l'un des moteurs électriques est creux et l'arbre de l'a@tre mcteur tourne dans le précédent, les extrémités des deux arbres aboutissant dans l'engrenage disposé latéralement. 7. Conande selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ltun des moteurs est du type classique asynchrone et l'autre est un servo-moteur qui peut aussi être un moteur à courant continu. 4. Commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'un des moteurs électriques est à inversion de pôles ou, si nécessaire, est également un servo-moteur. 5. Commande selon l'une quelconque des revendicatiens 1 à 4, caractériséeen ce que d'autres moteurs (par exemple un moteur particulier de ventilateur ou un autre moteur asynchrone à nombre différent de pèles ou un second servo-moteur) sont juxtapo- sés ou montés face à face et leurs arbres sont reliés par des pignons coniques. 6. Commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'arbre creux est relié à une couronne d'entrée 9 denture interne et l'arbre qui passe dans le précédent est relié à un pignon d'entrée à denture extérieure, une ou plusieurs roues de sortie disposées en un ou plusieurs étages entre ladite couronne et ledit pignon étant montées dans un plateau de sortie qui se prolonge axialement vers l'este-rieur en un arbre concentrique de sortie. 7. Commande selon l'une quelconque des revendications 1 a, caractérisée en ce que, dans le cas où @@@ngrenage est épicyclofdal. des rodes d'entrée à denture extérieure sont calées sur lesdits - - t engrènent avec des roues de sortie à denture extérieure man- sur plusieurs arbres Intermédiaires aniform@ment répartiz et teur- nant dans le plateau de sortie. 8. Commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le train planétaire ou l'engrenage épicyclovdal est en deux étages et comprend un plateau intermédiaire destiné aux roues de sortie et comprenant par ailleurs une autre denture interne qui engrène avec d'autres roues de sortie qui engrènent avec une denture interne extérieure solidaire du carter et tournent dans le pla teau de sortie avec l'arbre correspondant. 9. Commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le plateau rotatif de sortie comporte à sa périphérie une denture extérieure avec laquelle engrène une roue dentée qui est reliée à un transmetteur de mesure fixé extérieurement sur le carter. 10. Commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'un tachymètre monté extérieurement sur l'un des moteurs constitue un transmetteur de valeur réelle et l'arbre de ce moteur aboutit à un frein électromagnétique destiné à ce dernier. 11. Commande selon l'une quelconque des revendications à à 10, caractérisée en ce que la couronne d'entrée comporte un frein électromagnétique destiné à l'autre moteur et monté entre cette cotonne et le flasque extérieur de support de palier ou le carter du train.