Brevet FR2511144A1 — publié le 19830211

Dispositif de détectionet de surveillance de l'angle de glissement de l'organe de freinage d'une pièce tournante. De nombreuses machines industrielles mettent en oeuvre une ou plusieurs pièces tournantes à moment-d'inertie important qu'il convient d'arrêter de maniere précise et sûre. C'est notamment le cas pour toutes les machines qui comportent des plateaux tournants au moyen desquels une succession de postes de travail est nécessaire. C'est également le cas des presses dites " excentrique" dans lesquelles l'énergie du poinçon est constituée par un vilebrequin entraîné en rotation sur lequel est calé l'équivalent d'un volant d'inertie. Le freinage de ces dispositifs est assuré au moyen d'organes de friction. Il se produit donc par construction un glissement entre le frein et la pie ce tournante qui, ajouté au temps de réponse des organes de commande du frein, conduit au fait qu'entre l'instant de commande du freinage et l'arrêt de la piece tournante, une certaine distance angulaire est parcourue par cette dernière. Cette distance angulaire est variable selon le degré d'usure de l'organe de freinage Sa variation est toujours dans le sens de son augmentation. I1 est important d'en connaître la valeur dans au moins deux cas - Tout d'abord pour éviter que celle-ci n'atteigne un seuil au-delà duquel le fonctionnement de la machine pourrait devenir dangereux tant pour le matériel que pour le personnel, - ensuite pour tenir compte de sa variation dans le dispositif de commande du freinage de la pie ce tournante afin que son arrêt,soit toujours obtenu au(x) même(s) point(s) de sa course. L'invention concerne donc un dispositif simple à réaliser et à adapter sur des machines neuves ou déjà en service, qui prend en charge la surveillance de cette distance angulaire (que l'on appellera angle de glissement) pour en premier lieu interdire la remise en route de la machine (par exemple l'exécution du cycle suivant) lorsque cette distance est supérieure à une valeur critique preaffichée au-delà de laquelle le fonctionnement est considéré comme dangereux. Dans une application particuliere, le dispositif selon l'invention permet également d'adapter l'instant de l'ordre d'arrêt donné à la machine à la valeur réelle de l'angle de glissement qui s'allonge de cycle en cycle tant que sa valeur n'a pas atteint le point critique susdit. A cet effet, l'invention a donc pour objet un dispositif de détection et de surveillance de l'angle de glissement de l'organe de freinage d'une pièce tournante, constitué par - un capteur comprenant un élément calé sur ladite pièce tournante, associé à un élément fixe pour émettre en sortie un signal électrique comportant une succession d'impulsions dont le nombre est en relation avec l'angle de rotation des ladite pièce, - un premier organe d'exploitation du signal-émis par le capteur comportant un compteur desdites impulsions, un moyen d'enregistrement d'un nombre prédéterminé réglable d'impulsions, un moyen de remise à zéro du compteur, - un contacteur ou relais commandant le circuit du frein de ladite pièce, - un second organe d'exploitation dudit signal comportant un amplificateur, ledit capteur étant -rdlié en sortie, d'une part audit premier organe et d'autre part audit second organe, ledit moyen de remise à zéro étant relié au circuit de commande du frein et actionné par les changements d'état de ce circuit, ledit premier organe émettant en sortie un signal de commande de l'ouverture du contacteur ou relates de commande susdit lorsque le nombre d'impulsions comptées est supérieur à celui prédéterminé susdit tandis que ledit second organe d'exploitation émet un signal de commande du maintien de la fermeture du contacteur au relais de commande correspondant au signal émis en sortie du capteur amplifié pour être compatible avec l'alimentation de commande dudit contacteur ou relais de commande. Pour une application particulière de l'invention, le circuit de commande du frein susdit comporte un second capteur d'impulsions mis en fonction par un élément de came lié à la pièce tournante lorsque cette dernière atteint un point de sa course précédant son arrêt d'une valeur prédéterminée fixe, ce second capteur émettant en sortie un signal de commande du frein lorsque le nombre des impulsions comptées est égal à la valeur prédéterminée susdite, diminuée de la dernière valeur de l'angle de glissement déterminée par le premier compteur et mémorisée. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma simplifié du dispositif selon l'invention, - la figure 2 illustre un mode de réalisation particulier du circuit de commande du frein en liaison avec le dispositif selon llinvention. Sur la figure 1, on a représenté en 1, une pièce tournante, à savoir le vilebrequin d'une presse à excentrique qui est entraîné en rotation par un organe moteur non représenté, au moyen d'un dispositif d'embrayage frein à friction 2. La commande de cet organe 2 est assurée, de manière connue, par un dispositif électro-pneumatique (mécanique ou hydraulique) 3 du type électrovanne ou électromagnétique (non représenté). Cette électrovanne 3 est essentiellement pilotée par l'intermédiaire de deux circuits de commande. Le premier est symbolisé en 4 et consiste en un circuit de fin de course pour arrêter le vilebrequin 1 par exemple au point mort-haut. Le second 5, est un circuit d'arrêt d'urgence comportant notamment tous les dispositifs de sécurité dont est pourvue la presse (écran de protection-détection de la présence ou absence de pièces, manostat...). On a symbolisé en 6, la ligne de commande-de l'électrovanne 3 qui peut être coupée par les circuits 4 et/ou 5 (interrupteurs 6a et 6b) l'interruption de cette ligne engendrant un changement d'état de ltélectrovanne 3 de manière que le dispositif 2 soit commandé au freinage de l'arbre 1. On rappellera que la représentation du dessin est très schématique et qu'il est bien connu de l'homme de métier de réaliser pratiquement ces fonctions. A l'une des extrémités la du vilebrequin, on a disposé un capteur constitué par un disque 7 comportant des raies radiales transparentes sur fond noir, chaque raie étant décalée angulairement par rapport à sa voisine de un degré par exemple. Ce disque est solidaire en rotation dudit vilebrequin. En 8, on a représenté un élément fixe du capteur constitué, de manière connue par un couple cellule photoélectrique - diode infrarouge qui, lorsque le disque 7 tourne, constitue une source d'émission d'un courant électrique alternatif sous forme d'impulsions. Ce signal est dirigé d'une part à l'entrée d'un premier dispositif 9 pour son exploitation comportant un compteur ,un moyen pour sa remise à zéro 9a et un moyen d'enregis- trement 9b d'un nombre prédéterminé réglable d'impulsions.La fonction de ce dispositif 9 est d'émettre en sortie un signal lorsque le comptage réalisé après une remise à zéro est supérieur au nombre enregistré et prédéterminé susdit. Ce signal est envoyé dans un circuit 10 de commande d'un contacteur ou relais du circuit 6. Le signal émis par le capteur 7-8 est d'autre part dirigé à l'entrée d'un second dispositif 12 pour son exploitation, qui comporte notamment un circuit d'amplification dynamique permettantde convertir le signal d'entrée en un signal de sortie dirigé vers le circuit de commande 10 susdit, compatible avec ledit circuit et le signal de sortie du dispositif 9. On a enfin en 13 symbolisé un organe d'affichage du nombre dtimpulsions comptées. Lorsque l'on commande l'éxécution d'un cycle, on plàce l'électrovanne 3 dans un état qui autorise ,l 'accouplement du vilebrequin 1 avec son organe d'entralnement au moyen de l'embra- yage frein 2. Dans le même temps, on a réalisé une remise à zéro du compteur 9. Le vilebrequin 1 commence à tourner et-le capteur 7-8 émet un signal de sortie qui est dirigé vers le compteur. Ce dernier compte les impulsions qu'il reçoit et les compare avec le nombre dtim- pulsions prédéterminé qui a été introduit et enregistré par le moyen 9b. Au moment où le nombre compté est supérieur au nombre enregistré, le dispositif 9 émet un signal en direction du circuit 10 qui tend à se placer dans un état technique pour lequel le contacteur ou relais 11 est ouvert. Dans le même temps, le signal du capteur 7-8 parvient au dispositif 12 qui émet en sortie un signal reçu dans le circuit 10. Sous l'influence de ce signal, le circuit 10 tend à se placer dans un état pour lequel le contacteur ou le relais 11 est fermé. En d'autres termes, lorsque le circuit 10 reçoit le signal de sortie du dispositif 12 avec ou sans le signal de sortie du dispo sitif 9, la fermeture du contacteur ou relais 11 est maintenue. Le circuit d'alimentation de I'électrovanne 3 reste donc fermé et la rotation 6 du vilebrequin peut se poursuivre. Au' moment où la commande du freinage du vilebrequin 1 intervient, soit en fin de course, par le dispositif 4, soit sous l'action du circuit d'arrêt d'urgence 5, l'électrovanne 3 change d'état et commande une remise à zéro du compteur 9. I1 se produit un ra Ientissement de la rotation du vilebrequin conduisant à son arrêt. Le nombre d'impulsions comptées pendant ce temps est normalement inférieur à celui prédéterminé. Le dispositif 9 ne délivre donc aucun signal en sortie. Par ailleurs, le signal de sortie délivré par le dispositif 12 décroit progressivement pour disparaltre. L'état du circuit 10 restant inchangé, le contacteur ou rela:511 reste fermé. Si en revanche, le nombre d'impulsions comptées pendant le temps de freinage est supérieur à celui prédéterminé, le circuit 10 reçoit un signal tendant à faire changer son état. Ce changement d'état intervient car à ce moment, le signal issu du dispositif 12 est insuffisant pour maintenir le circuit 10 dans son état initial (du fait du fort ralentissement déjà subi par le vilebrequin). Le contacteur ou relais 11 est alors ouvert et il n'est plus possible de remettre ea marche la presse, sauf après être intervenu manuellement sur le contacteur ou relaisll ou après avoir révise l'organe de freinage pour que le glissement lors de son action soit redevenu inférieur à celui correspondant au nombre prédéterminé.Donc, en fonctionnement normal, un nouveau cycle d'utilisation de la machine peut intervenir alors qu'il est impossible de la redémarrer si l'angle de glissement est trop important. Le dispositif d'affichage 13 constitue un moyen d'appréciation quantitatif de cet angle si les impulsions sont émises à chaque angle de rotation déterminé. Sur la figure 2, on a représenté une variante du dispositif selon l'invention qui permet outre la surveillance décrite ci-avant, d'obtenir l'arrêt précis de la presse au point mort haut. Cette variante est applicable à toute pièce tournante (par exemple un carrousel de convoyage) devant s'arrêter en un endroit précis (ou plusieurs endroits précis après avoir effectué une fraction de tour). Il est aisé pour l'homme de l'art de transposer ce qui est décrit ci-après à tout dispositif tournant entre des positions déter minées au droit desquelles il peut être mis en oeuvre une indexation mécanique ou un verrouillage dans la position atteinte. Ainsi, le vilebrequin 1 comporte un élément de came 14, qui doit se trouver au point O lorsque l'arrêt complet est produit. Cet élément de came 14 coopère avec un élément correspondant fixe 15 en avant du point 0, par rapport au sens R de rotation d'un angle A prédéterminé correspondant à un nombre donné d'impulsions délivrées par le capteur 7-8. L'angle B représenté. sur cette figure correspond à angle de glissement tel qu'il a été compté et affiché par le dis positif 9-13. On voit que, pour que pour-que 13arrêt du-vilebrequin soit obtenu précisément au point 0, il faut que llordre d7arret,(c'est- -dire la commande de l'électrovanne 3) intervienne lorsque la came 14 est distante de O d'une valeur angulaire égale à B.Pour obtenir ce résultat, sachant que B est variable et tend à s' accroître avec l'u sure de la machine, le circuit 4 de commande du frein comporte un second compteur 16 qui peut recevoir en entrée par la ligne 17 les impulsions émises par le capteur 7-8, lorsqu'il est mis en fonctionnement. On a symbolisé sa mise en fonctionnement par la ligne de commande 18 au moment du contact des éléments de cames 14-15. Dans le meme temps, on introduit dans le compteur 16 une valeur de consigne qui est constituée par le nombre d'impulsions prédéterminé correspondant à l'angle A (ligne de commande 19) auquel est retranché le nombre d'impulsions contenu dans une mémoire 20a.Par la ligne de commande 21, provenant des éléments de came 14-15 on a en effet commandé le transfert du contenu de la mémoire 20a dans la partie 16e du compteur 16 qui calcule ladite valeur de consigne. La mémoire est alors remise à zéro. Une mémoire 20b est chargée du nombre d'impulsions compté avant l'arrêt de la machine au cycle précédent. Elle est pour ce faire, reliée à une sortie 22 du compteur 9. On a symbolisé en 23 une ligne de commande de la mémoire 20b qui ne lui permet de pren dre en compte que les impulsions comptées avant l'arrêt et non celles comptées au début du cycle.Cette ligne de commande 23 peut être re liée à la sortie principale du compteur 9 et inhibe le fonctionnement de la mémoire en lamaintenant zéro tant qu'un signal est présent sur cette sortie (signal normalement masqué par le dispositif 12 pour ce qui concerne la commande du contacteur ou relaisll).En fin ou au début de cycle par exemple, on commande le transfert du contenu de la mémoire 20b dans la mémoire 20e. Ainsi, en cours de fonctionnement, la machine exécute un cycle. Les impulsions émises par 7-8 atteignent le compteur 9 et la mémoire 20 jusqu'à llémission du signal de sortie du compteur 9.A cette émission, sont liées la mise à zéro de la mémoire 20b et son inhibition. Lorsque les cames 14-15 viennent en contact, le compteur 16 est enclenché, tandis que le contenu de la mémoire 20a est retranché de la valeur A. Lorsque le compteur 16 a décompté la valeur de consigne calculée en 16e, il émet un signal de sortie qui actionne l'interrupteur 6e. La machine est freinée au moment où elle a parcouru depuis l'angle A l'angle A-B qui correspond à la valeur de consigne calculée. Elle est donc freinée sur llangle B. Cet angle est contrôlé, (surveillé) par le compteur 9 et est chargé dans la mémoire 2Ob, le signal inhibiteur 23 ayant disparu. En fin de cycle ou au début du cycle suivant, le contenu de 20b est transféré dans 20e. C'est donc une nouvelle valeur de B qui sera déduite de l'angle A et prise en compte pour le freinage suivant. On assure ainsi l'ar rêt suivant,de nouveau au point O ou à un endroit très voisin (l'écart étant fonction d'une part du degré d'usure supplémentaire qui ne peut etre pris en compte et d'autre part et surtout du pouvoir de définition du capteur 7-8).L'un des intérêts de ce dispositif est qu'il permet la mise en place de systèmes d'indexation beaucoup moins lourds et puissants (donc moins chers) que ceux utilisés habituellement qui doivent rattraper de grandes dispersions. Bien entendu, la disposition de la figure 2 concerne une fonction, qui vient s'ajouter à celle réalisée par le dispositif de la figure 1. Ainsi, si la valeur de B dépasse le seuil critique, la machine est arrêtée par le contacteur ou relais Il. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de la sécurité et des automatismes. Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui etre apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. En particulier, on pourra placer plusieurs éléments de came 14 autour d'une pièce tournante 1 et ainsi faire évoluer cette derniere sur des portions de tours. R E V E N n I C A T I O N S 1.- Dispositif de détection et de surveillance de l'angle de glissement de l'organe de freinage 2 d'une pièce tournante 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par - un capteur comprenant un élément 7 calé sur ladite pièce tournante, associa à un élément fixe 8 pour émettre en sortie un courant électrique alternatif comportent une succession d'impulsions dont le nombre est en relation avec l'angle de rotation de ladite pièce 1, - un premier organe d'exploitation 9 du signal émis par le capteur comportent un compteur desdites impulsions, un moyen d'enregistrement d'un nombre prédéterminé réglable d'impulsions 9b, un moyen de remise à zéro du compteur 9e, - un contacteur ou relais 11 du circuit de commande du frein 2 de ladite pièce 1, - un second organe d'exploitation 12 dudit signal comportant un amplificateur dynamique, ledit capteur 7, 8 étant relié en sortie, d'une part audit premier organe 9 et d'autre part audit second organe 12, ledit moyen de remise à zéro 9a étant relié au circuit de commande du frein 3-4 et actionné par les changements d'état de ce circuit, ledit premier organe 9 émettant en sortie un signal de commande de l'ouverture du contacteur ou relais 11 susdit lorsque le nombre d'impulsions comptées est supérieur à celui prédéterminé susdit tandis que ledit second organe d'exploitation 12 émet un signal de commande du maintien de la fermeture du contacteur ou relais 11 correspondant au signal émis en sortie du capteur 7-8 amplifié pour être compatible avec l'alimentation de commande dudit contacteur ou relais 11. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande du frein susdit comporte un second compteur 16 d'impulsions mis en fonction par un élément de came 14 lié à la pièce tournante 1 lorsque cette dernière atteint un point de sa course précédant son arrêt d'une valeur prédéterminée fixe (A), ce second compteur 16 émettant en sortie un signal de commande du frein 2 lorsque le nombre des impulsions comptées est égal à la valeur prédéterminée susdite (A) diminuée de la dernière valeur de l'angle de glissement (B) déterminée par le premier compteur 9 et mémorisée (20a, 20b). 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un organe d'affichage permaner.t 13 du nombre des impulsions comptées par le premier compteur.