Brevet FR2520105A1 — publié le 19830722

Perfectionnement aux dispositifs de mesure de la position de plusieurs organes mobiles en rotation. La présente invention a pour objet un perfectionnement aux dispositifs de mesure de la position de plusieurs organes mobiles en rotation. I1 est connu de mesurer la position d'un organe mobile en rotation l'aide d'un capteur dit resolver comportant un stator constitué de deux bobinages dont les axes sont décalés angulairement de 90" et qui sont alimentés par deux signaux électriques sinusoidaux déphasés de 900 dits signal sinus et signal cosinus. Le rotor du capteur, lié mécaniquement l'organe mobile en rotation comporte un bobinage dans lequel les bobinages dudit stator induisent un signal électrique sinusoïdal dont le déphasage par rapport audit signal sinus est lié linéairement b l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport å une position de référence. Le capteur est utilisé en combinaison avec un organe de mesure qui comporte des dispositifs d'alimentation des bobinages du stator du capteur (signal sinus et signal cosinus), un dispositif de réception du signal induit dans le bobinage du rotor du capteur7 un dispositif de mesure du déphasage entre lesdits signaux émis et reçus et un dispositif convertissant ce déphasage en indication numérique de l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport a sa position de référence. Lorsqu'il est nécessaire de mesurer la position de plusieurs organes mobiles en rotation, il est connu d'utiliser autant de dispositifs mentionnés ci-dessus, qui comportent chacun un capteur et un organe de mesure, que d'organes mobiles en rotation. Lorsque les organes mobiles en rotation ne sont pas utilisés simultanément en rotation, il est possible d'utiliser un dispositif qui ne comprenne qu'un seul organe de mesure relié par l'intermédiaire d'un commutateur avec celui des capteurs accouplé 9 l'organe effectivement en rotation, ledit organe de mesure comportant autant de compteurs sommateurs numériques que d'organes mobiles en rotation et ledit commutateur mettant en relation le dispositif de conversion du déphasage en une indication numérique de l'angle-de rotation avec celui des compteurs somnateùrs correspondant a l'organe effectivement en rotation. De cette manière > chacun des compteurs sommateurs est affecté à la mesure de la position de chaque organe mobile. Toutefois, dans un dispositif de ce type, le commutateur, quel que soit le soin apporté à sa réalisation, présente des risques de mauvais contacts, de parasites, de déphasage. L'objet de la présente invention est de supprimer ce commutateur et de relier en permanence les divers capteurs a l'organe de mesure. A cet effet, le dispositif perfectionné suivant l'invention comporte des capteurs différentiels dits resolvers différentiels d'un type connu. Ces capteurs différentiels comportent un stator constitué de deux bobinages dont les axes sont décalés angulairement de 90" et qui sont alimentés par deux signaux électriques sinusoidaus déphasés de 900 dits signal sinus et signal cosinus.Le rotor du capteur différentiel, lié mécaniquement a l'organe mobile de rotation, comporte deux bobinages dont les axes sont décalés angulairement de 90 . Les bobinages du stator induisent dans les bobinages du rotor des signaux électriques sinusorrlaux déphasés de 90" entre eux (signaux sinus et cosinus de sortie) et déphasés par rapport aux signaux sinus et cosinus d'entrée d'un angle linéairement lié à l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport à une position de référence. Conformément à la présente invention, un organe de mesure émet des signaux électriques sinus et cosinus qui sont appliqués par un moyen de liaison électrique à l'entrée d'un premier capteur différentiel accouplé à un premier organe mobile en rotation, les signaux de sortie de ce premier capteur étant appliqués par un moyen de liaison électrique a l'entrée d'un deuxième capteur différentiel accouplé au deuxième organe mobile en rotation, et ainsi de suite jusqu'au dernier organe mobile en rotation qui est accouplé à un capteur simple auquel sont appliqués à l'entrée les signaux sinus et cosinus de sortie du capteur différentiel solidaire de l'avantdernier organe mobile en rotation et qui délivre à la sortie un signal électrique sinusoïdal qui est appliqué par un moyen de liaison électrique a l'organe de mesure qui comporte un dispositif de mesure du déphasage existant entre le signal sinusoïdal appliqué au premier capteur différentiel et le signal sinusoïdal de sortie du capteur simple. Ainsi, lorsque l'un quelconque des organes mobiles en rotation est mis en rotation, le signal de sortie de l'ensemble de la channe des capteurs est déphasé,par par rapport au signal émis par l'organe de mesure à l'entrée de la chaîne, d'un angle linéairement lié à l'angle de rotation dudit organe mobile par rapport à une position de référence. Un dispositif de commutation manuelle ou automatique permet alors d'alimenter celui des compteurs sommateurs de l'organe de mesure qui correspond à l'organe effectivement en rotation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un tour à déux poupées alternativement motrices et équipé d'un dispositif de mesure de la position des broches des poupées motrices d'un type connu; - la figure 2 est une vue schématique d'un tour à deux poupées alternativement motrices et équipé d'un mode de réalisation d'un dispositif de mesure de la position des broches des poupées motrices perfectionné selon l'invention; - la figure 3 est un schéma du circuit électrique du dispositif suivant la figure 2;; - la figure 4 est une vue schématique d'un autre tour à deux poupées alternativement motrices et équipé d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de mesure de la position des broches des poupées motrices d'un type connu; - la figure 5 est une vue schématique du tour de la figure 4 équipé d'un autre mode de réalisation d'un dispositif perfectionné selon l'invention. A la figure 1, on a représenté un tour comprenant un banc fixe 1 sur lequel sont montées deux poupées 2, 3 comportant chacune une broche 4, 5 rotative suivant un axe horizontal. Chaque broche 4, 5 est munie à l'une de ses extrémités d'un mandrin portepièce 6, 7 et d'une pointe 6a, 7a, lesdites broches des poupées étant mises en rotation alternativement et non simultanément pour l'usinage de pièces non représentées au dessin, ce qui fait que chaque poupée est, soit motrice lorsque la broche et le mandrin sont mis en action, soit 4 passive lorsque ni le mandrin ni la broche ne sont mis en action et que seule la pointe 6a, 7a de la broche soutient la pièce. Pour coordonner lå rotation de la broche de celle des poupées motrices en action a un instant donné et les mouvements de l'outil d'usinage, non présenté au dessin, par exemple en vue d'opérations de filetage ou en vue du réglage de l'avance par tour, les organes de contrôle de commande comportent un dispositif de mesure de la position de la broche de ladite poupée motrice. A cet effet, un capteur dit resolver 8, 9 est monté sur chacune des poupées et comporte un stator solidaire du corps de la poupée et un rotor lié mécaniquement à la broche 6, 7 de la poupée.Un organe de mesure 10 qui est l'un des éléments d'un dispositif de commande numérique du tour est relié à l'un ou à l'autre des deux capteurs 8, 9 par des organes de liaison électriques 12, 13 et par un commutateur 11 actionné de telle sorte que l'organe de mesure 10 soit mis en relation avec celui des capteurs 8, 9 correspondant à celle des poupées motrices 2, 3 dont la broche est entraînée en rotation. Dans cette disposition, le commutateur 11 introduit un risque de perturbation (mauvais contacts, parasitage, déphasage ...) dans la liaison électrique entre l'organe de mesure 10 et les capteurs 8, 9. A la figure 2, on a représenté un tour analogue à celui de la figure 1 muni d'un dispositif de mesure perfectionné selon l'invention. Le dispositif de mesure comporte un organe de mesure 10 identique à celui de la figure 1. Cet organe de mesure est relié par un organe de liaison électrique 16 à un premier capteur, dénommé également resolver différentiel 14, dont le stator est solidaire du bSti de la poupée motrice 2 et dont le rotor est lié mécaniquement a La broche 4 de ladite poupée motrice. Ce capteur différentiel 14 est relié par un organe de liaison électrique 18 à un capteur 15 identique aux capteurs 8, 9 de la figure 1. Ce capteur 15 est relié lui-même par un organe de liaison électrique 17 à l'organe de mesure 10. La figure 3 représente de façon détaillée les éléments constitutifs du dispositif de mesure de la figure 2. La liaison électrique 16 comprend une paire de conducteurs électriques 19, 19a, dans laquelle circule un signal électrique sinusoïdal du type UL = sinus wt et une paire de conducteurs électriques 20, 20a, dans laquelle circule un signal électrique sinusoidal déphasé de 900 par rapport au signal précédent et donc du type u2 = cosinus wt. Le capteur différentiel 14 comporte deux bobines 24, 25 solidaires du stator et donc du bati de la poupée motrice et deux bobines 26, 27 solidaires du rotor et qui sont liées mécaniquement à la broche rotative 4 de la poupée motrice 2. Les axes des bobines 24 et 25 sont perpendiculaires entre eux,de même que les axes des bobines 26 et 27. Aux bornes des bobines 26 et 27, on obtient des signaux électriques sinusoIdaux déphasés de 90" entre eux et déphasés par rapport aux signaux ul et u2 d'une quantité égale à l'angle al de rotation du rotor du capteur 14 par rapport à une position fixe de référence R.Ces signaux de la forme vl = sinus (wt + al) et v2 = cosinus (wt + al) sont transmis par les deux paires de conducteurs 21, 21a et 22, 22a aux bobines 28, 29 du capteur 15, solidaires du stator de ce capteur. Aux bornes d'une bobine 30, solidaire du rotor de ce capteur et donc relié mécani queuent à la broche 5 de la poupée 3, on obtient un signal sinusoidal déphasé par rapport au signal v2 d'un angle a2 égal à l'angle de rotation du rotor du capteur 15 par rapport à une position fixe de référence R1. Ce signal de la forme w = sinus (wt + al + a2) est transmis par des conducteurs électriques 23, 23a à l'organe de mesure 10. Cet organe de mesure comporte un dispositif de mesure du déphasage al + a2 entre les signaux U1 et W et'un dispositif de transformation des variations de ce déphasage en impulsions codées qui sont transmises à l'un ou l'autre des deux compteurs sommateurs 31, 32 par un dispositif de commutation actionné par un organe permettant de sélectionner celle des broches 4, 5 des deux poupées motrices 2, 3, effectivement en rotation. Les broches des deux poupées motrices ne pouvant pas etre en mouvement simultanément, les compteurs sommateurs 31, 32 donnent une représentation en permanence exacte des sangles al et a2, ainsi qu'il est recherché. A la figure 4, on a représenté un autre tour qui comporte un dispositif de mesure dans lequel deux organes de mesure 10, 10a sont à volonté reliés à l'un ou l'autre de deux capteurs 14, 15, solidaires des broches 4, 5 de deux poupées alternativement motrices 2, 3, par un commutateur double 33 interposé sur les organes de liaison électrique des organes de mesure 10, lOa, et des capteurs 14, 15. Ainsi, au cas où, par exemple, le tour comporte deux chariots porte-outils indépendants dont les mouvements sont commandés par deux organes de commande numérique indépendants reliés respectivement à l'un et l'autre organes de mesure 10, lova, on peut aussi bien synchroniser le déplacement de l'un ou l'autre de ces chariots porte-outils avec le "mouvement de rotation de l'une ou l'autre des deux broches". A la figure 5, on a représenté un dispositif de mesure remplissant les mes fonctions mais perfectionné selon l'invention et permettant d'éviter l'utilisation du commutateur double 33. A cet effet, les organes de mesure 10, lOa sont reliés à des capteurs différentiels 34, 40 et à des capteurs simples 35, 39 par des conducteurs électriques 36, 37, 38 et 41, 42, 43, de telle sorte que la poupée 2 soit accouplée à un capteur différentiel 34 et à un capteur simple 39 et la poupée 3 soit accouplée à un capteur différentiel 40 et à un capteur simple 35. Bien que les figures 2 et 5 représentent seulement deux poupées de tour, il est bien évident que l'invention peut etre appliquée plue généralement à la réalisation de dispositifs de assure de la rotation de n organes mobiles par l'utilisation d'un organe de mesure relié à un premier capteur différentiel lui-même relié à un second capteur différentiel, etc., le n capteur différeu- tiel-étant lui-mSme relié à un capteur simple lui-meme relié à l'organe de mesure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme te l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du douane de l'invention. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement aux dispositifs de mesure de la position de plusieurs organes mobiles en rotation, mis en action alternativement et comportant des capteurs simples dits resolvers simples dans lesquels deux signaux électriques sinusoidaux déphasés de 90" dits signaux sinus et cosinus appliqués à l'entrée engendrent un signal sinusoIdal à la sortie, déphasé par rapport aux signaux d'entrée d'un angle lié à l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport à une position fixe de référence et des capteurs différentiels dits resolvers différentiels dans lesquels deux signaux électriques sinusoidaux déphasés de 900 dits signaux sinus et cosinus appliqués à l'entrée engendrent à la sortie deux signaux sinusoIdaux déphasés de 900 entre eux et déphasés par rapport aux signaux d'entrée d'un angle lié à l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport à une position fixe de référence, caractérisé en ce qu'un organe de mesure (10) émet des signaux électriques sinus et cosinus qui sont appliqués par un moyen de liaison électrique (16) à l'entrée d'un premier capteur différentiel (14) accouplé à un premier organe mobile en rotation (4), les signaux de sortie de ce premier capteur (14) étant appliqués par un moyen de liaison électrique à l'entrée d'un deuxième capteur différentiel accouplé au deuxième organe mobile en rotation, et ainsi de suite jusqu'au dernier organe mobile en rotation (5) qui est accouplé à un capteur simple (15) auquel sont appliqués à l'entrée les signaux sinus et cosinus de sortie du capteur différentiel (14) solidaire de l'avant-dernier organe mobile en rotation et qui délivre à la sortie un signal électrique sinusoïdal qui est appliqué par un moyen de liaison électrique (17) à l'organe de mesure (10) qui comporte un dispositif de mesure du déphasage existant entre le signal sinusoidal appliqué au premier capteur différentiel (14) et le signal sinusoldal de sortie du capteur simple (15). 2. Perfectionnement aux dispositifs suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de mesure (10) comporte autant de compteurs sommateurs (31, 32) que d'organes mobiles en rotation (4, 5) et en ce qu'il comporte un commutateur assurant sélectivement la liaison entre le dispositif de mesure de déphasage et le compteur sommateur (31, 32) affecté à l'organe mobile effectivement au travail. 3. Perfectionnement aux dispositifs suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, à chaque organe mobile en rotation (4), est accouplé un même nombre de capteurs différentiels (34) ou,dans le cas du dernier organe mobile en rotation, un même nombre de capteurs simples (35), tous les capteurs de même rang sur chaque organe mobile étant relié en série au moyen de liaisons électriques entre eux et atec l'enttée et la sortie d'un organe de mesure (10, 10a), de telle sorte qu'il existe autant d'organes de mesure (10, 10a) que de capteurs accouplés à chaque organe mobile en rotation et que l'un quelconque de ces organes de mesure (10, l9a) puisse faire la mesure de l'un quelconque de ces organes mobiles en rotation sans avoir recours à des comrutateurs placés sur les liaisons entre les capteurs et les organes de assure.