Brevet FR2516427A1 — publié le 19830520

La présente invention concerne un circuit pour le positionnement d'éléments d'une machine-outil. On entend par positionnement le réglage dans une position prédéterminée de certains éléments de la machine, comme par exemple le bdti, le support de réception, l'axe principal, etc.. t'invention ne concerne pas d'une façon générale le réglage d'éléments de la machine dans une position choisie mais le circuit pour le positionnement. On connait déjà plusieurs équipements capables d'assurer le positionnement des éléments d'une machine-outil. Ces équipements peuvent être classés en deux catégories. Dans l'une des catégories, le positionnement est assuré par un procédé mécanique, l'un des éléments de la machine pouvant être serré sur l'autre élément de la machine en prenant une position imposée. Un bon exemple de ce type de procédé est le positionnement par un mécanisme a cliquet. Les inconvénients de ce procédé sont un fonctionnement lent et bruyant ainsi que les conséquences dynamiques d'un serrage mécanique. Dans l'autre catégorie, on fait appel à un positionnement ou asservissement en boucle fermée.Par le traitement d'un signal délivré par un détecteur, proportionnel au déplacement, on commande le moteur destiné à mettre l'élément de la machine en mouvement de façon à régler l'élément de la machine dans une position donnée et à le maintenir constamment dans cette position. Les caractéristiques du moteur et de l'entrainement ne sont pas concernées par l'invention. On connait déjà les solutions suivantes concernant la conception du détecteur et le traitement du signal dudit détecteur. Dans le cas des mouvements lents, on peut utiliser un potentiomètre rectiligne ou rotatif pour effectuer la conversion directe du déplacement en un signal. Cependant l'utilisation de potentiomètres est limitée par la faible durée de vie de leur contact. L'emploi d'un détecteur inductif à résolution par synchronisation est quant à lui onéreux ; en outre ltevaluation du déplacement nécessite un système électronique des plus complexes. Un oscillateur à amplitude et fréquence constantes doit être prévu pour alimenter le détecteur, le signal de sortie du détecteur étant traité par un comparateur de phase à la sortie duquel on obtient un signal - une tension ou un courant proportionnel à l'erreur de positionnement. Le traitement du signal de l'appareil de mesure et de conversion à induction, signal envoyé dans deux ponts, fait appel à un circuit d'une complexité similaire. On utilise également souvent pour détecter le déplacement, la conversion et l'amplification de signaux optiques fournis par translation ou par rotation. l'évaluation de l'erreur de positionnement fait alors nécessairement appel à des circuits de comptage, de comparaison et de conversion numérique/ analogique. Les inconvénients inhérents aux solutions connues résident dans le fait que le détecteur à employer et l'électronique à laquelle il est relié sont très onéreux, le circuit qui y est incorporé est trop complexe, et le réglage et la maintenance sont fastidieux. A cause de la complexité accrue du système, le nombre de défaillances possibles est également accru, au détriment de sa fiabilité. L'invention a pour objet de supprimer lesdits inconvénients. L'invention vise à proposer un circuit pour le positionnement de-certains éléments d'une machi ne qui ne comprenne aucun élément comateux et sujet à maintenance, afin d'obtenir une meilleure sécurité de fonctionnement et de réduire simultanément les coûts de production. L'invention est basée sur la découverte que l'on peut facilement résoudre le problème en faisant appel à un détecteur sans contacts, dont une caractéristique se modifie, et dont le signal peut être facilement traité de façon à fournir l'erreur de positionnement. A cet effet la présente invention concerne un circuit faisant appel à un convertisseur de signal différentiel pour détecter les déplacements, qui délivre dans la gamme de fonctionnement un signal de sortie proportionnel à la position relative d'une plaque en un matériau faiblement ferromagnétique passant devant lui, représenté par un changement de résistance. Le changement de résistance est traité dans un circuit électronique faisant partie du circuit de telle manière que, après la compensation de l'erreur due aux écarts de température dans le convertisseur de signal, une tension dont le signe dépend du sens de déplacement et dont l'amplitude est proportionnelle à l'erreur de positionnement soit engendrée, tension qui, après une conversion supplémentaire, sera tout à fait utilisable pour le contrôle de l'entrainement en déplacement de l'élément de la machine. Plus précisément, la présente invention concerne un circuit pour le positionnement d'éléments d'une machine-outil à commande électrique par boucle fermée de contrôle de la vitesse, l'élément de la machine étant entrainé en déplacement au moyen d'un organe d'entratnement sur un trajet choisi, par des moyens mécaniques appropriés, comportant un segment fait d'un matériau faiblement ferromagnétique solidaire de l'élément de la machine, et dont l'erreur de position par rapport à la position à obtenir est détectée par un convertisseur de signal n'étant pas en contact mécanique avec celui-ci, dans lequel le convertisseur de signal délivre un signal électrique analogique proportionnel à l'erreur de positionnement et obtenu directement à partir de celle-ci, et comprend en outre un circuit électronique agencé pour traiter le signal délivré par le convertisseur qui convertit le déplacement en signal de façon à compenser les erreurs dues aux écarts de température, l'amplitude du signal proportionnel à l'erreur de positionnement étant limitée à une valeur réglable, en même temps qu'il est possible de régler la sensibilité du circuit pour obtenir des caractéristiques de contrôle stables, le signal du convertisseur étant réinjecté après traitement à l'entrée d'un organe de commande incluant la boucle de contrôle de la vitesse, qui forme une boucle fermée de réglage de position qui amène l'élément de la machine dans la position choisie et maintient celui-ci en place indépendamment des signaux parasites extérieurs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et des dessins annexés. Une forme de réalisation préférée de l'invention qui ne peut être considérée comme limitative est décrite en détail ci-dessous, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente un schéma de l'équipement, - la figure 2 est un schéma sous forme de blocs fonctionnels du circuit selon l'invention, et - la figure 3 représente la fonction de transfert du circuit de la figure 2. Comme cela est représenté sur la figure 1, un moteur 1 est solidaire d'un élément d'entrai- nement 2. Un pignon à chaîne 4 est fixé, tel que par clavetage, sur l'arbre de sortie 3 de l'élément d'entraînement, qui entraîne en déplacement la chaîne de la machine-outil 5. Un segment 6 en un matériau faiblement ferromagnétique est monté sur l'un des maillons de chaîne 7, le segment devant rester avec précision devant un détecteur 8 lorsque le maillon 7 est en position devant lui. Le détecteur 8 constitue une branche d'un pont de mesure 9 représenté sur la figure 2. L'autre branche au pont de mesure 9 est constituée de résistances et d'un potentiomètre 10. La sortie du pont de mesure 9 est reliée à un amplificateur 11 à fonctionnement particulier. Le circuit d'amplification 12 détermine le gain de la boucle fermée utilisée pour le réglage de la position. Le circuit limiteur 13 limite le signal de sortie du circuit à un niveau conforme à la vitesse de réglage requise. Le circuit selon l'invention comprend les éléments 8 à 13. Le signal proportionnel à l'erreur de positionnement est amené, via l'interrupteur analogique 14 et l'étage suiveur 15, à l'organe de commande 16 alimentant le moteur 1 ; l'organe de commande 16 forme avec le moteur 1 une boucle fermée de contrôle de la vitesse. Sur la Figure 3 est représentée la corrélation entre le déplacement relatif du segment 6 par rapport au détecteur 8 et la tension de sortie du circuit limiteur 13. il apparaît clairement que cette tension est limitée par le circuit 13, au-dessus d'un seuil d'écart. Le circuit selon les figures 1 et 2 fonctionne de la façon suivante : si l'on souhaite effectuer le réglage du maillon 7 de la channe 5 du bdti en position de vis-à-vis, on doit tout d'abord effectuer le réglage grossier du maillon 7 dans la gamme de position de vis-à-vis, basé sur le principe d'une approximation à vitesse élevée et d'un réglage à faible vitesse. Au voisinage de la position de visà-vis (+ 0,7 mm), le circuit selon la présente invention commence à opérer pour positionner le bâti en position de vis-à-vis, identifiée par le centre dudit segment, et pour maintenir celui-ci en position indépendamment de la charge. Pour ce faire, le détecteur 8 détecte la position relative du segment 6 fait d'un matériau faiblement ferromagnétique.Le signal provenant du détecteur 8 est traité par le circuit électronique, comprenant les éléments 9 d 13, de façon à ce qu'un signal de contrdle soit fourni à l'organe de commande du moteur 1, sous l'action duquel le moteur 1 tend à réduire l'écart provisoire du maillon 7 par rapport à la position de vis-à-vis pour l'amener à zéro. Le potentiomètre 10 permet une correction fine de la position relative du segment 6 par rapport au détecteur 8. Le pont de mesure 9 est alimenté avec une tension continue stable. La partie du circuit comprenant l'amplificateur opérationnel 11 maintient le signal de sortie du pont de mesure 9 au niveau zéro de telle sorte qu'un courant de signe et d'ampli tude appropriés circule dans la branche du pont formée du détecteur 8. En conséquence, le signal de sortie de l'étage 11 ne dépend pas de la variation absolue de la résistance du détecteur 8, mais de la variation relative de la résistance des deux branches du pont comprenant le détecteur 8. Par là devient possible la réduction à un niveau négligeable de l'influence de la température sur le circuit.Le gain de l'amplificateur 12 est aisément réglable, et permet de choisir la sensibilité du circuit en fonction du type d'application envisagé. Le niveau de limitation du circuit limiteur 13 peut également être réglé, la vitesse d'approximation de la position à établir étant par là déterminée. Dans certaines applications, la transmission entre le moteur et l'élément de la machine à positionner peut être utilisée à d'autres fins, par exemple pour le positionnement de l'axe principal de la machine, et, dans ce cas, des niveaux de limitation différents doivent être ajustés en fonction de chacune des transmissions. La commutation est effectuée au moyen de l'interrupteur analogique 14 et du circuit suiveur 15. Au voisinage de la position à établir, on obtiendra à la sortie du circuit 15 le signal tel que représenté sur la figure 3, amené à l'entrée de l'organe de commande alimentant le moteur 1 et incluant la boucle fermée de contrôle de la vitesse. On conçoit que, lorsque la position est établie, le moteur 1 n'est pas alimenté (ou plutôt l'alimentation correspond alors à une vitesse nulle). Dans le cas où la position à obtenir a été dépassée, le moteur est alors alimenté de façon à réduire cet écart provisoire à zéro. Le circuit selon l'invention remplace avantageusement les dispositifs connus, complexes et éventuellement à action mécanique, en proposant une solution considérablement moins coûteuse, plus simple, et par là plus fiable, pour positionner les éléments d'une machine sans faire appel à des contacts. REVENDICATION Circuit pour le positionnement d'éléments d'une machine-outil à commande électrique par boucle fermée de contrôle de la vitesse, l'élément de la machine étant entraîné en déplacement au moyen d'un organe d'entraînement (2) sur un trajet choisi, par des moyens mécaniques (3,4,5) appropriés, comportant un segment (6) fait d'un matériau faiblement ferromagnétique solidaire de l'élément (7) de la machine, et dont l'erreur de position par rapport à la position à obtenir est détectée par un convertisseur (8) de signal n'étant pas en contact mécanique avec celuici, caractérisé par le fait que le convertisseur de signal (8) délivre un signal électrique analogique proportionnel à l'erreur de positionnement et obtenu directement à partir de celle-ci, et qu'il comprend en outre un circuit électronique (9, 10, 11) agencé pour traiter le signal délivré par le convertisseur (8) qui convertit le déplacement en signal de façon à compenser les erreurs dues aux écarts de température, l'amplitude du signal proportionnel à l'erreur de poitionnement étant limitée (13) à une valeur réglable, en même temps qu'il est possible (12) de régler la sensibilité du circuit pour obtenir des caractéristiques de contrôle stables, le signal du convertisseur étant réinjecté après traitement à l'entrée d'un organe de commande incluant la boucle de con trôle de la vitesse, qui forme une boucle fermée de réglage de position qui amène l'élément de la machine dans la position choisie et maintient celui-ci en place indépendamment des signaux parasites extérieurs.