Brevet FR2266365A1 — publié le 19751024

Pour La mise en place de pièces mécaniques mobiles, on utilise dans une mesure croissante des moteurs pas a pas comme éléments de commande, par exemple, pour des commandes de machines-outils. l'es impulsions de commande nécessaires à cet effet sont émises par des instalmations de commande correspondantes, mais la plupart da temps avec une fréquence brusque ouirrégu- lière. Toutefois, les moteurs pas a pas ne peuvent traiter ces bonds de fréquence que dans des limites prédéterminées; dès lors, il-est nécessaire d'aplanir ces bonds de fréquence engendrés.Ce problème est resolu - sans l'aide d'éléments analogiques - par un aplanissement de fréquence dit digital et dont le princlpe de travail et le mode opératoire sont décrits, par exemple, dans le travail de Gose, intitulé "Digitale Losungen regelungstechnischer Problème bei numeriachen Bahnsteuerungen't (Solutions digitales des problèmes de régulation pour des commandes numériques de voie) paru dans 'IRegelungstechnische Praxis und Prozess-Rechentechnik", 1973, exemplaire 7, pages 167 et suivantes et dans les paragraphes 4 et 5 des pages 169-170. Si une série de m impulsions d'une fréquence constante est introduite dans un dispositif d'aplanissement digital de fréquence à son entrée, il se présente, à sa sortie, une série de m impulsions également, mais dont la fréquence varie. A partir d'une valeur initiale déterminée, la fréquence de sortie augmente selon une fonction exponentielle e, atteint - dans le cas d'une'quantité d'impulsions m élevée - à l'état d'équilibre, la valeur de la fréquence d'entrée et s'abaisse de nouveau exponentiellement après disparition des impulsions d'entrée. Lors d'une petite quantité d'impulsions d'entrée, l'état d'équilibre n'est pas atteint, mais l'augmentation ou la diminu- tion exponentielle de la fréquence de sortie reste maintenue. Cet aplanissement de fréquence a donc la propriété de retarder considérablement en partie les impulsions de sortie par rapport aux impulsions d'entrée. La première impulsion de sortie suit déjà la première impulsion d'entrée. Dès lors, sur la base de la décroissance exponentielle de la fréquence, il s'établit, entre l'avant-dernière et la dernière impulsion de sortie, une temporisation qui est extraordinairement prolongée en proportion du développement entier dans le temps du train d'impulsions. Ces deux propriétés ne jouent aucun rôle essentiel dans de nombreuses applications, par exemple, dans les commandes des achines-outils. Il existe cependant des cas d'application dans squels, en plus des exigences imposant l'utilisation d'un planissement de fréquence et d'un maintien de-l'impulsion our la mise en place précise, d'autres exigences particulières épandant du temps sont encore imposées à l'unité de commande équipée d'un mateur paE à as. A titre d'exemple, on peut citer une machine à écrire qui pour la mise en place de la tête à écrire ou du chariot portant celle-ci, doit être équipée d'un moteur pas à pas comme élément de commande.Pour atteindre ici une fréquence recherchée de frappe de caractère de 20 Hz, par exemple, c'est-à-dire 50 ms par signe, le déplacement de la tête ou du chariot doit être effectué en 30 ms, par exemple. Le développement dans le temps des impulsions de sortie en aval de l'unité de commande de l'aplanissement digital a pu être condensé par l'augmentation du rythme de calcul de l'aplanissement digital, mais la constante de temps de l'accéléra- tion de fréquence a été réduite et la fréquence de démarrage du moteur a par conséquent été augmentée. Mais, comme un moteur pas à pas e peut être mis en action qu'à une fréquence d'arrêt ou de démarrage limitée, ce moteur ne peut plus suivre un modèle d'impulsion correspondant aux besoins de la technique des machines à écrire, et un aplanissement de fréquence digital n'a pas pu être utilisé simplement pour répondre aux exigences imposées. L'invention est fondée sur la réalisation d'un dispositif de commande de moteurpas à pas par l'intermédiaire d'unités de commande comprenant un aplanissement de fréquence digital, en particulier pour la commande de têtes à écrire ou de chariots de machines à écrire commandées par moteur, ce dispositif de commande étant à même de satisfaire, avec des moyens relativement simples, aux exigences imposées dans la technique des machines de bureau. Par conséquent, l'invention se rapporte à un dispositif de commande de moteurs pas à pas nar l'intermédiaire d'unités de commande ccmprenant des moyens d'aplanissement de fréquence digitaux, en particulier pour la commande de têtes à écrire ou de chariots de machines à écrire commandées par la voie motrice, et l'invention consiste en ce qu'on a rattaché, à l'unité de ommanie de l'aplansement de fréquence digital, un organe de commande qui envoie la première impulsIon d'entrée de chaque série d'impulsions d'entrée, envoyée à 1iun té de commande de l'aplanissement de fréquence dIgital, supplémentairement et di rectement au circuit de sortie de cette unité de commanda, et qui supprime a dernière impulsion de sortie émise par l'unité de commande de Il aplanissement de fréquence digital et appartenant à la strie d'impulsions de sortie à envoyer à l'unité de commande du moteur. L'organe de commande rattaché à l'unité de commande de l'aplanissement de fréquence digital comprend un élément d'interrogation pour la détermination de la dernière impulsion de sortie, un élément de verrouillage à commander par cet élément d'interrogation, supprimant la dernière impulsion de sortie et raccordé à la ligne de sortie de l'unité de commanda de l'a- planissement de réqiance digital, ainsi qu'un élément en pont ne répondant qu'à la première impulsion d'entrée, raccordé à la ligne de commande d'entrée et dont a sortie est reliée, conjointement avec la sortie de l'élément de verrouillage, à la ligne de commande d'entrée de l'unité au commande du moteur. Pour expliquer en détail l'invention, un exemple de réalisation est décrit ci-dessous à l'aida des trois figures du dessin annexé. A la figure 1, on a représenté schématiquement, dans un cadre défini par des Lignes mixtes, l'unité d'aplanissement de fréquence digitale DFG servant d'unité de commande. Cette unité de commande DFG reçoit, par l'intermédiaire del'entrée E, une fréquence d'impulsion constante fE, représentée dans le haut de la figure 2. Un train d'impulsions de sortie correspondant, allongé néammoins dans le temps, apparat ensuite à la sortie A de l'unité d'aplanissement de fréquence digitale DFG. Si tel que ceci est représenté dans le haut de la figure 2, le train d'impulsions d'entrée se compose de huit impulsions équidistantes, il apparaît dont à la sortie A de Itunité d'aplanissement de fréquence digitale DFG, en réalité 8 impulsions de sortie également, mais dont la première n'est présente qu'après la temporisation t1 = 6 ms.Les temporisations t2 à t8 des autres impulsions sont indiquées Isolément, de scrte qu'il est visible que sur la base de la décroissance exponentielle de la fréquence, il apparaît, entre l'avant-dernière et la dernière impulsion de sortie, wne temporisation t8 = 14 ms, laquelle est extraordinairement grande en proportion du développement entier dans le temps de - par exemple - 44 ms et qui est dès lors beaucoup trop longue pour le cas d'application. Llunité d'aplanissement digitale DFG se compose - tel que ceci est expliqué dans le travail de Gose précité - d'une additionneuse Ai; d'une mémoire Sp1 montée en aval de celle-ci et influencant une autre additie euse A2; et de la mémoire Sp2 montée en aval de cette dernière additionneuse. l'es groupes de construction A et SE sont reliés les uns aux autres de la manière représentée. Un organe d'interrogation de report U et un générateur de rythme de calcul T sont encore prévus dans l'unité d'aplanissement digitale DFG. En augmentant la fréquence de rythme de calcul T dans l'u- nité d'aplanissement de fréquence digitale DFG, le développement dans le temps du train d'impulsions de sortie représenté à la figure 2 et dont la durée est de 44 ms, peut en réalité être condensé à une valeur plus petite, ce qui conduirait toutefols à une réduction de la constante de temps de l'accélération de fréquence et à une augmentation de la fréquence de démarrage. Pour résoudre le problème abordé, l'invention propose dès lors une autre voie, selon laquelle la première impulsion d'entrée du train d'impulsions d'entrée tEs envoyée à l'entée E de l'unité d'aplanissement de fréquence digitale DFG, est envoyée supplémentairement et directement, en tant que première impulsion de commande, à l'unité de commande AE du moteur M. On utilise à cet effet l'élément en pont BG qui peut être conçu comme un multivibrateur bistable.Etant donné que, comme représenté à la figure 2, la temporisation tl depuis la première impulsion d'entrée jusqu'à la première impulsion de sortie de l'unité de commande de l'unité d'aplanissement de fréquence digitale DFG est considérablement plus longue que le temps t2 de la première à la seconde impulsion de sortie, on détermine, grâce à la mesure indiquée à la figure 3 et selon laquelle la première fflmpul sion d'entrée coïncide dans le temps avec la première impulsion de sortie, un abaissement considérable de la fréquence de démarrage, c'est-à-dire une diminution de 300 Hz à lm figure 2 à environ 160 Hz à la figure 3; par exemple, ce qui favorise le mode opératoire d'un moteur pas à ?as. Pour que la quantité entiere d'impulsions m = 9 à la sortie de l'unité d'aplanissement de fréquence digitale DFG soit de nouveau adaptée à la quantité d'impulsions d'entrée m = 8, on supprime donc la dernière impulsion de sortie qui quitte l'unité d'aplanissement de fréquence digitale DFG avec un retard extraordinaire à la sortie A.Par conséquent, le temps t8 très long par rapport au développement entier dans le temps du train d'impulsions disparaît, ce qui résulte de la figure 3 où la dernière impulsion de sortie supprimée est représentée par une ligne interrompue. fra suppression de la dernière impulsion de sortie de l'unité d'aplanissement de fréquence digitale peut être obtenue à l'aide de l'élément Ç interrogation G qui surveille le contenu de la mémoire Spl et qui, lorsque l'étant de la mémoire est égal à 1, contraint à répondre l'orga- ne de verrouillage SG situé entre la sortie A de l'unité dla- planissement de fréquence digitale DFG et l'unité de commande AE du moteur.L'élément d'interrogation AG n'exécute cette interrogation que Si toutes les impulsions d'entrée de la fré quante E sont introduites dans l'unité de commande de l'unité d'aplanissemeat digitale DFG. Cet état de commande peut être déterminé, par exemple, par un système temporisé rattaché à l'élément d'interrogation AG et non représenté en détail. A l'entrée de l'unité de commande AE du moteur M, il apparaît, sur la base d'un train d'impulsions d'entrée fEU, un train d'impulsions de sortie d'une même quantité d'impulsions m - 8, condensé considérablement en ce qui concerne son développement dans le temps, tel que ceci est visible à la figure 3. La mesure conforme à l'invention offre donc comme avantages 1. une réduction de la fréquence de démarrage du moteur; et 2. une diminution de la durée entière résultante du train d'im- pulsions de sortie. Ce n'est qu'avec cette mesure qu'lest possible de faire appel aux propriétés favorables connues d'un aplanissement de fréquence digital pour résoudre le problème délimité ci-avant. Grâce aux groupes de construction représentés à la figure 1 et rattachés à l'unité d'aplanissement de fréquence digitale DFG, toutes les impulsions d'entrée s'introduisent tant dans l'unité DFG que par l'intermédiaire de l'élément en pont BG de l'unité de commande AE, la première impulsion d'entrée exclusivement étant toutefois mise en circuit par l'élément en pont BG. Tandis que l'unité DFG mémorise l'information s'introduisant dans celle-ci et la cède de nouveau, à I1 état retardé, selon le modèle indiqué à la figure 3, l'élément en pont BG transmet la première impulsion d'entrée directement à l'unité de commande AE et est bloqué après passage de la première impulsion d'entrée. Les autres impulsions de commande pour l'unité de commande AE sont prélevées ensuite à la sortie A de l'unité DFG et à l'élément de virrouillage ouvert SGs la dernière impulsion de sortie étant toutefois supprimée par l'organe de verrouillage SG en fonction de l'interrogation de l'élément d'interrogation AG. Comme la fréquence de démarrage d'un moteur pas i ?as est limitée, celle-ci ne doit pas être dépassée lors alune accélération également au cours de l'utilisation d'un aplanissement de fréquence digital. Bes constantes de temps de freinage et d'aceélération du moteur sont bien établies avec un train constant d'impulsions d'entrée 4 (équidistantes), avec l'équipement précité de l'unité DFG et avec une fréquence d'impulsion prédéterminée dans l'unité DFG. Mais, si la durée de freinage et la durée de l'accélération sont modifiées indépendamment, un train d'impulsions d'entrée E se composant d'impulsions non équidistantes doit être choisi. R E V E N-D I C k T I O g S 1.- Dispositif de commande de moteurs paE à pas par l'intermédiaire d'unités de commande comprenant une unité d'aplanissement de fréquence digitale, en particulier pour la commande de la tête à écrire ou du chariot de machines à écrire commandées par moteur, caactérisé par un organe de commande (BG, hG, SG) associé à l'unité de commande de l'aplanissement de fréquence digital (DFG) et qui envoie chaque première impulsion d'entrée d'une série d'impulsions d'entrée (f) envoyée-à l'uni- té de commande de l'aplanissement de fréquence digital (DFG), supplémentairement et directement au circuit de sortie tA) de cette unité de commande (DFG) et supprime la dernière impulsion de sortie émise par l'unité de commande de l'aplanissement de fréquence digital (2FG) et, appartenant à la série d'impulsions de sortie tfA) envoyée à l'unité de commande (AR) du moteur. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande associé à-l'unité de commande de l'aplanissement de fréquence digital (DFG) comprend un élément d'interrogation (AG) pour la détermination de la dernière impulsion de sortie, un élément de verrouillage (SG) commandé par cet élément d'interrogation (AG), supprimant la dernière impulsion de sortie et raccordé à la ligne de sortie de l'unité de commande de l'uniformisation de fréquence digitale (DFG), ainsi qu'un élément en pont (BG) relié à la ligne de commande d'entrée, ne répondant qu'à la première impulsion d'entrée et dont la sortie est raccordée, conjointement avec la sortie de l'organe de verrouillage-(SG), à la ligne de commande d'entrée de l'unité de commande (AE) du moteur (M).