Brevet FR2512547A1 — publié le 19830311

La présente invention concerne un dispositif de codage de la position d'un élément mcbile d'une machine industrielle, telle qu'une presse à injecter les matières plastiques, par rapport à un élément fixe de cette machine le long duquel l'éldwnt mobile est déplaçable linéairement. La présente invention a trait également a une presse a injecter les matières plastiques équipée d'un ou de plusieurs de ces dispositifs en vue du codage de la position de ceux de ses organes de travail qui sont dipla- çables linéairement. Dans de nombreuses machines industrielles telles que les presses à injecter et les machines-outils, il est souvent nécessaire de procéder à de tels codages de position sur des organes déplaçables linéairement, notamment pour pouvoir amener avec précision ces organes dans une position de travail voulue. Dans les presses à injecter, ce codage concerne par exemple la position de l'organe de fermeture de la buse par rapport à la chambre d'injection ou celle du support du moule par rapport au bati de la presse. A l'heure actuelle, les codages de position de ce type sont réalisés au moyen de dispositifs à contacts électriques actionnés par des cames, de détecteurs de proximité excités par des cames ou de potentiomètres linéaires I1 existe d'autres dispositifs employés à cette fin, qui présentent en commun avec les précédents l'inconvénient de comporter des organes électriques ou mécaniques déplacés en contact par frottement-les unspar rapport aux autres et s'usant de ce fait très rapidement. En outre, ces dispositifs de codage connus ne sont pas toujours d'une structure très simple et ne procurent pas la précision optimale souhaitée dans certains cas. On ajoutera encore que la plupart d'entre eux ne permettent qu'un codage de position incrémental. La présente invention se propose de renédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un dispositif de codage du type décrit en préambule qui se caractérise en ce qu'il comprend une règlette ziontée sur i'un des éléments parallèlement à la direction de déplacement de l'élément mobile et portant une série de secteurs optiquen;;ent transparents de largeur identique alternés avec des secteurs optiquement opaques de même largeur que les précédents et, deux-cellules photoélectriques solidaires de l'autre élément et dont les axes optiques traversent la règlette perpendiculairement acelie-ci et sont séparés d'une distance égale à un nombre entier de fois la largeur d'un secteur augmenté d'une fraction de cette largeur, ces cellules photoélectriques étant reliées à un circuit électronique qui détermine le signe de déphasage entre les signaux émis respectivement par les cellules et compte ou décompte ces signaux suivant le signe de ce déphasage. Plus précisément, le circuit électronique comprend deux amplificateurs de mise en forme reliés respectivement aux cellules photoélectriques pour transformer les signaux délivrés par celles-ci en signaux rectangulaires, et connectés par leur sortie à un circuit logique de détermination du signe du déphasage des signaux rectangulaires dont la sortie active l'entrée de validation du sens de comptage du compteur-décompteur, l'entrée de comptage de ce dernier étant reliée à la sortie de l'un des amplificateurs tandis que sa sortie est connectée à une mémoire On comprendra que dans ce dispositif chaque cellule photoe.lectri- que délivre au cours de chacun des déplacements linéaires de l'élément mobile, une série de signaux dont le nombre correspond à celui des secteurs de la réglette défilanten succession devant la cellule, ce nombre étant par suite proportionnel à la distance dont s'est déplacé l'élément mobile par rapport à l'élément fixe. A chaque émission de signal, le contenu de la mémcire est augmenté ou diminué d' une unité suivant le sens de déplacement de l'élément mobile qui est indiqué par le signe du déphasage apparaissant entre les signaux émis par les cellules photoêlectriques du fait du positionnement mutuel particulier de celles-ci. On observera ici que ce dispositif de codage de position est d'une conception très simule et ne comporte aucun organe en frottement i'un par rapport à l'autre. Il permet en outre un codage de position absolue procurant des résultats d'une grande précision. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, la distance séparant les axes optiques des deux cellules photo-électriques est égale à (N + 1/2) fois la largeur d'un secteur, N étant un nombre entier. Ce positionnement mutuel particuiier des cellules photoélectriques engendre un-déphasage de + Tr entre les signaux qu'elles émettent, c' est-à- dire un déphasage maximum e E aleur absolue. On s'assure ainsi la plus grande marge de sécurité possible pour la détermination du signe de déphasage, cette détermination risquant de ne pouvoir être réalisée si le déphasage est trop faible en valeur absolue. De préférence, le dispositif de codage de position selon l'invention comprend un moyen d'initialisation du comptage des signaux, plus précisément constitué par un détecteur de fin de course dispose à une extrémité du trajet de l'élément mobile constituant ie point de référence zéro du codage et relié à ia borne remise à zéro de la mémoire. Un mode de réalisation de la présente invention va être décrit ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif de codage de position selon l'invention; la figure 2 est une vue agrandie illustrant la position mutuelle des deux cellules photoelectriques de ce dispositif, et la figure 3 est un schgna par bloc du circuit électronique incorporé dans ce dispositif. La figure 1 montre la structure générale du dispositif de codage de position selon l'invention, permettant de connaître à tout moment la position instantanée d'un élément mobile 1 d'une machine industrielle par rapport à un élément fixe 2 de celle-ci le long duquel l'élément mobile est déplaçable linéairement. L'élément mobile 1 peut par exemple être l'organe de fermeture de la buse d'une presse à injecter des matières plastiques et l'élément fixe 2, la chambre d'injection de celle-ci. Comme on le voit, ce dispositif de codage comprend une règlette plate 3 montée sur l'élément fixe 2, parallèlement à la direction de déplacement de l'élément mobile 1. Cette règlette 3 porte une série de secteurs optiquement transparents 4 alternés avec des secteurs optiquement opaques 5, tous ces secteurs étant de largeur identique. Comme on le comprendra aisément, cette règlette sert de référence au codage de position. A cette règlette sont associées deux cellules photoélectriques6 et 7 solidaires de l'élément mobile 1. Les éléments émetteur et récepteur de lumière de chacune de ces cellules sont disposés de part et d'autre de la règlette 3 et de telle tanière que les axes optiques C6 et C7 des cellules 6 et 7 lui soient perpendiculaires. Comme cn peut le voir sur la figure 2, les cellules photoélectriques 6 et 7 sont positionnées de telle sorte que leurs axes optiques soient séparés d'une distance égale à 1,5 fois la largeur d'un secteur. L'utilité de cette disposition particulière sera comprise à la lecture de la suite de la description. En revenant sur la figure 1, on peut observer que les cellules photo électriques 6 et 7 sont connectées à un circuit électronique schématisé par un bloc 8 sur la figure 1. Ce circuit électronique, qui a en gros pour fonction de compter ou décompter le nombre de secteurs défilant devant l'une ou l'autre des cellules au cours d'un déplacement de l'élément mobile 1, est représenté plus en détail sur la figure 3, sous forme d'un schéma bloc. Le circuit électronique 8 comprend en premier lieu deux amplificateurs de mise en forme 9 et 10 dont les entrées sont respectivement reliées aux sorties des cellules photoélectriques 6 et 7. Ces amplificateurs 9 et 10 transforment les signaux émis respectivement par ces dernières en signaux rect ngulaires et déphasés d'un angle qui est fonction de la distance séparant les axes optiques des cellules. Dans le présent exemple, cet angle de déphasage sera égal - à + , suivant le sens de déplacement de l'élément mobile. Ces signaux sont ensuite envoyés sur un circuit logique 11 de détermination du signe de leur déphasage dont la sortie est reliée à l'entrée de validation 12a du sens de comptage d'un compteur-décompteur 12.L'entrée de comptage 12b de ce compteur-décompteur est reliée quant à elle à la sortie de l'un des amplificateurs de mise en forme 9 et sa sortie 12c est reliée à une mémoire 13. L'incrémentation du compteur-décompteur 12 est synchronisée sur le changement de niveau du signal de sortie de l'amplificateur de mise en forme 9 et son sens de comptage est fixé par le signe du déphasage entre les signaux émis par les deux cellules, que détermine le circuit logique 11. Comme cela ressortira de ce qui suit, le fonctionnement de ce dispositif de codage est très simple. On supposera tout d'-abord que le sens de déplacement positif de l'élément mobile 1 est celui indiqué par la flèche A de la figure 1. On admettra par ailleurs que le compteur-décompteur 12 est conçu de telle sorte à être placé dans son mode de comptage lorsqu'il reçcit sur son entrée de validation 12a un signal représentatif d'un déphasage positif du signal émis par la cellule 6 par rapport a celui fourni par la cellule 7 et à être placé dans son mode de décomptage dans le cas inverse. - Ainsi, lorsque l'élément mobile 1 est déplacé dans le sens de la flèche A, le compteur-décompteur 12 augmented'une uns unité le nombre contenu dans laf mémoire 13 à chaque changementdeniveau du signal rectangulaire fourni par l'amplificateur 9 c'est-à-dire à chaque fois que le rayon lumineux de la cellule 6 passe d'un secteur 4 ou 5 au suivant. Lors d'un déplacement en sens inverse de l'élément mobile, ce nombre de passages est retranché du contenu de la mémoire 13. On a ainsi à tout moment dans cette mémoire, un nombre représentatif de la position instantanée de l'élément mobile 1. Le contenu de la mémoire 13 peut être utilisé pour commander avec précision un déplacement prédéterminé de l'élément mobile ou peut être affiché numériquement après multiplication par un facteur de proportionnalité. Il va de soi que plus la largeur des secteurs 4 et 5 est faible, plus le codage de position effectué par le dispositif de l'invention sera fin. Dans la pratique courante, on donnera aux secteurs 4 et 5 une largeur de lmm. Le dispositif selon l'invention comprend encore un moyen d'initialisa tion constitué dans ie mode de réalisation représenté par un détecteur de fin de course 14 tel qu'un contot électrique, disposé au point de référence zero du codage de position, c'est-a-dire au point de départ du déplacement positif de l'élément mobile.Ce détecteur d fin d course est relié A la borne remise à zéro de la mémoire 13 Le dispositif de codage de position selon l'invention trouve une application particulidrement intéressante dans les presses à injecter les matières plastiques où il peut être monté entre les organes de travail de celle-ci animés d'un mcuvement linéaire, tels que l'organe de fermeture de la buse ou le support de meule, et une partie fixe respective adjacente telle que la chambre d'injection ou le bàti de la presse. Mais il va de soi qu'il peut équiper dans le même but tout autre machine ndustrielle comme par exemple une machine-outil. On ajoutera que le mode de réalisation décrit peut faire l'objet de diverses variantes sans que l'esprit de l'invention s'en trouve modifié. Par exemple, comme le fonctionnement du dispositif est basé sur le mcuvement relatif de l'élément mobile 1 par rapport à l'élément fixe 2, la règlette 3 et les cellules photoélectriques 6 et 7 peuvent tout aussi bien etre respectivement montées sur l'éiement mobile 1 et l'élément fixe 2. Par ailleurs, la distance entre les axes optiques des cellules photoélectriques peut être égale d'une manière plus générale à (N + al2) fois la largeur d'un secteur,(N étant un nombre entier) pour procurer un déphasage de + #/2 entre les signaux émis par les cellules. On ajoutera ici que le fonctionnement du dispositif de codage selon l'invention n'exige en aucune façon un déphasage strictement égal à +T mais un déphasage à la fois différent de # et suffisamrrent long pour permettre au circuit logique il de déterminer son signe. Cela signifie que la distance entre les axes optiques des cellules 6 et 7 peut de manière plus générale être égale à un nombre entier de fois la largeur d'un secteur augmenté d'une fraction de cette largeur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de codage de la position d'un élément mobile (1) d'une machine industrielle, telle qu'une presse à injecter les matières plastiques, par rapport à un élément fixe (2) de cette machine le long duquel l'organe mobile est déplaçable linéairement,caractéris en ce qu'il comprend une règlette (3) montée sur l'un des éléments parallèlement à la direction de déplacement de l'élément mobile (1) et portant une série de secteurs optiquement transparents (4) de largeur identique alternés avec des secteurs optiquement opaques (5) de même largeur que les précédents et deux cellules photoélectriques (6,7) solidaires de l'autre élément dont les axes optiques (C6,r7) traversent la règlette (3) perpendiculairement à celle-ci et sont séparés d'une distance égale à un nombre entier de ois la largeur d'un secteur augmenté d' une fraction de cette largeur, ces cellules photoélectriques étant reliées à un circuit électronique (8) qui détermine le signe du déphasage entre les signaux émis respectivement par les cellules et compte ou décompte ces signaux suivant le signe de ce déphasage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance séparant les axes optiques des deux cellules photoélectriques est égale à (N+1/2; fois la largeur d'un secteur, N étant un nombre entier. 3. Dispositif de codage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique (8) comprend deux amplificateurs de mise en forme (9, 10) reliés respectivement aux cellules photoélectriques (6, 7) pour transformer les signaux délivrés par celles-ci en signaux rectangulaires, et connectés par leur sortie à un circuit logique (11) dé détermination du signe de déphasage des signaux rectangulaires, dont la sortie active 1!entrée de validation du sens de comptage (12a) d'un compteur-décompteur (12), l'entrée de comptage (12b) de ce dernier étant reliée à la sortie de l'un des amplificateurs tandis que sa sortie (12c) est connectée a une mémoire(i3). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un mcyen d'initialisation du comptage des signaux. 5. Dispositif selon la revendicatinn 4, caractérisé en ce que ledit moyen d'initialisation comprend un détecteur de fin de course (4) disposé à une extrémité du trajet de l'élémentmcbile, constituant le point de référence zéro du codage et relié à la borne remise à zéro de la mémoire (13). 6. Presse à injecter les matières plastiques, caractXris nn ce qu'elle est équipée d'un ou plusieurs des dispositifs de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ces dispositifs étant montés entre ses organes de travail animés d'un mouvement linéaire et une partie fixe respective adjacente.