Brevet FR2535811A1 — publié le 19840511

Dispositif pour entrainer, à volonté, en rotation pas à pas un arbre mené à partir d'un arbre menant qui est animé d'un mouvement de rotation continu et ininterrompu dans un sens invariable - La présente invention concerne un dispositif pour entraîner, à volonté, en rotation pas à pas un arbre mené à partir d'un arbre menant qui est animé d'un mouvement de rotation continu et ininterrompu dans un sens invariable. Pour fixer les idées, un exemple d'un tel dispositif de transformation de mouvement se rencontre pour l'avance de la bande dans les machines perforatrices de bandes de téléscripteur: le moteur électrique d'entralnement est mis en rotation dès la mise en route de la machine ét tourne à vitesse constante dans un sens invariable, tandis que l'ar- bre d'entraînement de la bande doit tourner pas à pas (la perforation s'effectuant bande arrêtée), uniquement lors- qu'une bande est en cours de perforation. En outre, pour certaines applications, il peut être souhaitable que l'arbre mené puisse 8 tre entra né en rota- tion dans un sens ou dans l'autre, à partir de l'arbre me- nant tournant dans un sens invariable: c'est le cas préci- sément dans l'exemple retenu des machines perforatrices de bandes de téléscripteur, puisque la bande doit pouvoir être ramenée en arrière, par exemple pour corriger une perfora- tion erronée. Pour effectuer un entraînement mécanique du genre con- sidéré, on connaît un certain nombre de dispositifs qui présentent chacundes inconvénients. Les dispositifs à roue libre à cliquet sont très bruyants, n'autorisent pas des vitesses de rotation très élevées et ne présentent qu'un nombre prédéterminé res- treint de positions de blocage. Les moteurs électriques pas à pas offrent certes des possibilités supérieures, mais leur coût est trop important. L'invention a donc essentiellement pour but un dispo- sitif d'entra nement du genre considéré qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs connus et qui, d'une façon générale, réponde mieux que ces dispositifs connus aux di- verses exigences de la pratique, notamment pour ce qui con- cerne le silence de fonctionnement, la vitesse de rotation et le nombre des positions de blocage, tout en restant d'une conception technologique simple, peu encombrant et d'un coût relativement modique. A ces fins, le dispositif d'entrainement conforme à l'invention se caractérise en ce qu'il comprend: des moyens pour transformer le mouvement de rotation continu de l'arbre menant en un mouvement alternatif de rotation d'un organe tournant intermédiaire, des moyens d'accouplement débrayables et un dispositif à roue libre, interposés entre l'organe tournant intermé- diaire et l'arbre mené, et des moyens de commande des moyens d'accouplement dé- brayables agencés pour que l'arbre mené soit rendu soli- daire en rotation de l'organe tournant intermédiaire uni- quement lorsque celui-ci effectue un déplacement en rota- tion dans le sens approprié. De préférence, le dispositif à roue libre comprend au moins une roue libre à rouleaux. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif à roue libre est monté coaxialement sur l'arbre mené et les moyens d'accouplement débrayables sont interposés entre le dispositif à roue libre et l'organe tournant intermédiaire. Avantageusement, les moyens d'accouplement débrayables comprennent un embrayage électromagnétique comportant une carcasse et un bobinage annulaires, coaxiaux à l'arbre mené et solidaires en rotation de l'organe tournant intermédiai- re, et un plateau de friction, solidaire en rotation du dispositif à roue libre et coaxial à l'arbre mené, apte à glisser axialement pour coopérer avec la carcasse annulaire lorsque le bobinage est excité sous l'action des susdits moyens de commande, des moyens de rappel étant prévus pour ramener le plateau de friction dans sa position désaccou- plée lorsque le bobinage n'est pas excité; dans ce cas, les moyens de rappel peuvent comprendre un ressort consti- tué par un disque élastiquement déformable coaxial à l'ar- bre mené et prenant appui, d'une part, sur le dispositif à roue libre et, d'autre part, sur le plateau de friction. Pour un meilleur fonctionnement, il est souhaitable qu'un second plateau de friction, coaxial à l'arbre mené, soit solidaire de la carcasse et situé en regard du premier plateau de friction, Il est possible de constituer, conformément à l'inven- tion, un dispositif pour entra ner, à volonté, en rotation pas à pas, sélectivement dans un sens ou dans l'autre, un arbre mené à partir d'un arbre menant animé d'un mouvement de rotation continu et ininterrompu dans un sens invaria- ble: un tel dispositif est constitué par association de deux dispositifs d'entraînement pas à pas dans un sens uni- que dans lesquels les dispositifs à roue libre sont montés de manière à agir en opposition l'un de l'autre. Quel que soit le mode de réalisation envisagé, il est intéressant que les moyens de transformation du mouvement de rotation continue de l'arbre menant en un mouvement al- ternatif de rotation de l'organe tournant intermédiaire comprennent un ensemble bielle-manivelle accouplé d'un c 8 té à l'organe tournant intermédiaire et de l'autre coté à l'arbre menant, Avantageusement, les moyens de commande des moyens d'accouplement débrayables comprennent des moyens de détec- tion d'une grandeur représentative de la position angulaire de l'organe tournant intermédiaire; notamment, les moyens de détection peuvent comprendre une roue calée en rotation sur l'arbre menant, au moins un repère porté par ladite roue pour identifier les positions angulaires de l'organe tournant intermédiaire et un système de détection optique desdits repères. Grâce aux dispositions conformes à l'invention, il est donc possible de constituer des dispositifs d'entrainement en rotation pas à pas, à volonté, soit dans un seul sens, soit dans les deux sens, d'un arbre mené à partir d'un ar- bre menant tournant en permanence, à vitesse constante dans un sens déterminé, dispositifs qui peuvent fonctionner à grande vitesse, avec un niveau de bruit réduit, avec une grande précision sur la position angulaire de mise en prise ou d'abandon de l'arbre mené En outre, les organes compo- sants sont disponibles de façon courante dans le commerce et la structure reste simple; il en résulte qu'un tel dis- positif d'entraînement pas à pas reste peu coûteux aussi bien à la fabrication qu'à l'entretien et que sa fiabilité est grande. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, donné uniquement à titre d'exemple illustratif Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue schématique de c 8 té d'un disposi- tif d'entra nement pas à pas conforme à l'invention, la figure 2 est une coupe, à plus grande échelle, selon la ligne Il-II de la figure 1, et la figure 3 montre différents graphiques illustrant le fonctionnement du dispositif des figures 1 et 2. Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne dans son ensemble un dispositif pour entraîner en rotation, à volonté, pas à pas et sélectivement dans un sens ou dans l'autre, un arbre mené 2 à partir d'un arbre menant 3 animé d'un mouvement de rotation continu, à vitesse constante, et dans un sens immuable O Pour fixer les idées, l'arbre menant 3 est entrainé en rotation à partir d'un organe moteur (non représenté), tel qu'un moteur électrique qui est mis en rotation dès la mise sous tension de la machine dans laquelle est inclus le dis- positif d'entralnement de l'invention. Le dispositif d'entraînement est constitué essentielle- ment de trois parties principales assurant respectivement trois fonctions, savoir: une première partie constitutive assurant la transforma- tion du mouvement de rotation continue, à vitesse constan- te et dans un sens immuable de l'arbre menant 3 en un mouvement alternatif de rotation continu d'une pièce intermédiaire, une deuxième partie constitutive assurant la transforma- tion du mouvement alternatif de rotation-continu de la- dite pièce intermédiaire en un mouvement de rotation pas à pas, à volonté et dans le sens souhaité, de l'arbre mené 2, et une troisième partie constitutive assurant la commande de la deuxième partie pour l'obtention du mouvement sou- haité. En se référant plus spécifiquement à la figure 1, la premièrepartie constitutive du dispositif 1 comprend une roue 4 calée en rotation sur l'arbre menant 3, une bielle 5 -20 dont une extrémité est fixée à rotation sur un maneton 6 solidaire, en position excentrée, de la roue 4, et une piè- ce tournante intermédiaire 7 coaxiale à l'arbre mené 2 et pouvant tourner autour de celui-ci, cette pièce 7 supportant de façon articulée, en position excentrée (par exemple sur une patte radiale 8) l'autre extrémité de la bielle 5. Grz Ice au système bielle-manivelle constitué par la roue 4 et la bielle 5, le mouvement de rotation uniforme de l'arbre menant 3 est transformé en un mouvement alternatif de rotation de la pièce tournante intermédiaire 7. En se référant maintenant plus spécifiquement à la figure 2, la deuxième partie constitutive du dispositif 1 comprend un actionneur électromagnétique double comportant une carcasse magnétique annulaire 9 solidaire de la pièce intermédiaire 7 et centrée à rotation sur l'arbre mené 2 par l'intermédiaire d'un palier 10 Cette carcasse 9 renfer- me deux bobinages annulaires 11 e En outre, dans le but d'accroître l'efficacité de fonctionnement, deux patins de friction annulaires 12 sont fixés respectivement sur les faces latérales de l'actionneur électromagnétique. En regard de chacune des faces latérales de l'action- neur électromagnétique, on trouve un patin de friction an- nulaire 13 rendu solidaire en rotation, par l'intermédiaire d'un ressort de rappel 14 à action axiale auquel il est fixé par des boulons 15, de la carcasse 16 d'une roue libre 17 à rouleaux 18 portée par l'arbre mené 20 Une bague d'entretoi- sement 19, interposée entre la carcasse 16 de la roue libre 17 et le palier 10, assure un positionnement de l'ensemble roue libre 17 patin de friction 13 tel qu'il subsiste, en position de repos du système, fun entrefer entre les deux patins de friction 13 et 12 en regard. On peut noter que l'ensemble des organes montés sur l'arbre mené 2 présente un plan de symétrie AA perpendicu- laire à l'arbre mené 2. Enfin, la troisième partie constitutive du dispositif 1 comprend la coremande de l'embrayage électromagnétique constitué par les organes 9, 11, 12, 13 Comme représenté à la figure 1, cette commande comprend un détecteur 20 de po- sition angulaire de la roue 4, ce détecteur étant constitué par exemple par une diode photoémissive et d'un phototran- sistor (non représentés) disposés face à face Un obturateur 21 est porté par la roue 4 et est disposé pour, à chaque tour de roue, déclencher de façon appropriée le détecteur Dans l'exemple représenté, l'obturateur 21 est une bande s'étendant sur un demi-tour de la roue 4 à la périphérie de celle-ci et pouvant s'engager dans l'intervalle s'étendant entre la diode et le phototransistor pour occulter le fais- ceau lumineux, Le détecteur 20 est relié, en 22, à un bloc de commande de 23 recevant par ailleurs les informations de commande de mise en marche de l'arbre mené 2 (ligne 24) et de sélection du sens de rotation de l'arbre mené 2 (par exemple commuta- teur 25) Le bloc de commande 23 fournit, en fonction des différentes informations qui lui parviennent, les signaux d'excitation convenables à celle des deux bobines Il de l'embrayage électromagnétique, par l'intermédiaire de l'une ou l'autre des deux lignes 26 qui le relient respectivement auxdites bobines. On peut éventuellement prévoir que le bloc de commande 23 permet en outre de délivrer des signaux d'excitation de différentes caractéristiques pour l'obtention de plusieurs vitesses de rotation de l'arbre mené 2. le bloc de commande 23 peut avantageusement faire appel à l'électronique impulsionnelle Sa constitution est à la portée de l'homme de l'art et ne sera pas-décrite ici. En se référant à la figure 3, on va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de l'invention. On supposera tout d'abord que l'arbre mené tourne dans un sens quelconque que, pour la clarté des explications, on dénommera ci-après sens avant. Sur la figure 3, le graphique A représente l'échelle des temps, les instants t 1, t 2 etc délimitant des inter- valles de temps successifs correspondant à un demi-tour de rotation de l'arbre menant 3. Le graphique B symbolise la rotation de l'arbre menant 3, les numéros 1, 2, 3, etc représentant le nombre de tours effectués à partir de l'instant t 1. Le graphique a Oreprésente le signal délivré par le détecteur 20, en fonction des passages de l'obturateur 21. Ce signal est traité par le bloc de commande 23 de manière telle que les excitations et désexcitations successives de la bobine 11 appropriée soient commandées par les seuls fronts montants du signal issu du détecteur 20 La bobine est donc excitée-pendant les intervalles de temps t: t 3, t 5 t 79 etc, et désexcitée pendant les intervalles de temps t 3 t 5, t 7 t 9, etc. Le graphique D représente le signal de commande de la bobine, l'état haut du signal correspondant à l'état collé de l'embrayage électromagnétique. Le graphique E représente le fonctionnement de la piè- ce tournante intermédiaire animée d'un mouvement alternatif de rotation. Le graphique ? représente l'état de la roue libre cor- respondante 17, le niveau bas du graphique représentant son fonctionnement en roue libre et le niveau haut son fonc- tionnement en accouplement Comme le fonctionnement en ac- couplement ne peut intervenir que dans un seul sens de dé- placement de la pièce tournante intermédiaire 7 (parties descendantes du graphique E dans l'exemple considéré) et ce uniquement lorsque l'embrayage est en position collée, on voit, en comparant les graphiques D et B, que ce fonctionne- ment en accouplement ne peut se produire qu'au cours des intervalles de temps t 2 t 3, t 6 t 7, etc. Si l'on souhaite maintenant entra ner l'arbre mené 2 en sens inverse du sens précédent, ou sens arrière, on bas- cule le commutateur 25 de manière que le bloc de commande prenne maintenant en considération les fronts arrière ou fronts descendants du signal C fourni par le détecteur 20. Le graphique G représente le signal délivré par le bloc de commande 23 pour exciter maintenant l'autre bobine 11. On notera que, dans ce mode de fonctionnement en sens inverse, la roue libre 17 associée à l'embrayage excité agit en opposition de phase avec la roue libre associée au fonctionnement en sens avant: autrement dit, elle est blo- quante pendant les intervalles de temps correspondant aux parties descendantes du graphique E. Dans ces conditions, l'arbre mené est entra né pas par pas en sens inverse pendant les intervalles de temps t 3 t 4, t 7 t 8, etc, comme représenté par le graphique H. le dispositif d'entraînement pas à pas qui vient d'être décrit se révèle particulièrement avantageux dans la mesure o il permet de s'affranchir de certains inconvénients pré- sentés par les embrayages, et notamment les embrayages électromagnétiques. En effet, dans des productions en grande série, les embrayages électromagnétiques s'avèrent présenter une gran- de dispersion dans les temps de collage et de décollage, ce qui se traduit par une imprécision correspondante de l'en- tra nement de l'arbre mené, L'association, conformément à l'invention, d'un em- brayage, notamment d'un embrayage électromagnétique, à temps de réponse imprécis avec un dispositif à roue libre,- notamment d'un dispositif à roue libre à rouleaux à temps de réponse extrêmement bref, permet d'obtenir de très bons résultats: en effet 9 du fait que la roue libre ne change d'état qu'après un demi-tour effectué par l'arbre menant 3 à partir de l'excitation ou de la désexcitation de la bobine 11, le collage ou le décollage effectif de l'embrayage peut intervenir à n'importe quel moment au cours de ce demi-tour, soit entre les instants t 1 t 2, t 5 t 6, etc, pouri le collage, ou entre les instants t 3 t 49 t 7 t 8, etco pour le décollage. De plus, on notera que le fonctionnement, et notamment l'instant de commande, du dispositif de l'invention est in- dépendant de la vitesse de rotation des arbres menant et mené Il en résulte une grande sdreté de fonctionnement à toutes les vitesses, En outre, le dispositif d'entraînement pas à pas con- forme à l'invention présente de nombreux autres avantages: simplicité de construction et d'entretien entrainant de faibles codts d'achat et de maintenance, faible encombre- ment, organes constitutifs disponibles dans le commerce, et faible bruit de fonctionnement dans le cas o l'on a recours à un dispositif à roue libre à rouleaux. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au con- traire, toutes les variantes. En particulier, bien que le mode de réalisation précé- demment décrit fasse apparaître une avance d'un pas de l'arbre mené pour deux tours de rotation de l'arbre menant, il est possible cependant d'agencer les moyens de commande de manière telle que chaque pas d'avance de l'arbre mené soit obtenu pour un seul tour de rotation de l'arbre me- nant: il suffit à cet effet que le bloc de commande 23 prenne en compte tous les fronts montants (et non plus un front montant sur deux) du signal O délivré par le détec- teur 20 en tant que signal de commande dtexcitation de l'embrayage électromagnétique Une telle modification de fonctionnement est facilement obtenue, par une programma- tion adéquate, lorsque le bloc de commande 23 est un bloc de gestion à microprocesseur; dans ce cas, la programma- tion peut être par exemple telle que la réception d'un or- dre isolé de perforation provoque l'avance d'un pas de l'arbre mené pour deux tours de rotation de l'arbre menant, tandis que la réception d'un train d'ordres de perforation (perforation continue de la bande) provoque l'avance d'un pas de l'arbre mené pour un seul tour de rotation de l'ar- bre menant. Bien entendu, dans le cas considéré, des vitesses d'entra nement plus faibles que celles indiquées (c'est-à- dire un pas d'avancement de l'arbre mené pour N (n> 2) tours de rotation de l'arbre menant) peuvent être facile- ment obtenues si on le souhaite, en ne prenant en considé- ration que certains fronts montants du signal a, par exem- ple par une programmation adéquate du bloc de gestion. 1 1 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour entrainer, à volonté, en rotation pas à pas un arbre mené ( 2) à partir d'un arbre menant ( 3) qui est animé d'un mouvement de rotation continu et inin- terrompu dans un sens invariable, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 4 à 8) pour transformer le mouvement de rota- tion continu de l'arbre menant en un mouvement alterna- tif de rotation d'un organe tournant intermédiaire ( 7), des moyens d'accouplement débrayables ( 9 à 13) et un dis- positif à roue libre ( 17), interposés entre l'organe tournant intermédiaire ( 7) et l'arbre mené ( 2), et des moyens de commande des moyens d'accouplement dé- brayables ( 23) agencés pour que l'arbre mené soit rendu solidaire en rotation de l'organe tournant intermédiaire uniquement lorsque celui-ci effectue un déplacement en rotation dans le sens approprié. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à roue libre comprend au moins une roue libre à rouleaux ( 18). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que le dispositif à roue libre est monté coaxia- lement sur l'arbre mené et en ce que les moyens'd'accouple- ment ( 9 à 13) sont interposés entre le dispositif à roue libre ( 17) et l'organe tournant intermédiaire ( 7). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement débrayables comprennent un embrayage électromagnétique comportant une carcasse ( 9) et un bobinage ( 11) annulaires, coaxiaux à l'arbre mené et solidaires en rotation de l'organe tournant intermédiaire, et un plateau de friction ( 13), solidaire en rotation du dispositif à roue libre et coaxial à l'arbre mené, apte à glisser axialement pour coopérer avec la carcasse annulaire lorsque le bobinage est excité sous l'action des susdits moyens de commande, des moyens de rappel ( 14) étant prévus pour ramener le plateau de friction dans sa position désaccouplée lorsque le bobinage n'est pas excité. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de rappel comprennent un ressort ( 14) constitué par un disque élastiquement déformable coaxial à l'arbre mené et prenant appui, d'une part, sur la disposi- tif à roue libre et, d'autre part, sur le plateau de fric- tion. 6 Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caracté- risé en ce qu'un second plateau de friction ( 12), coaxial à l'arbre mené, est solidaire de la carcasse ( 9) et situé en regard du premier plateau de friction ( 13). 7 Dispositif pour entra ner, à volonté, en rotation pas à pas, sélectivement dans un sens ou dans l'autre, un arbre mené ( 2) à partir d'un arbre menant ( 3) animé d'un mouvement de rotation continu et ininterrompu dans un sens invariable, caractérisé en ce qu'il comprend l'asso- ciation de deux dispositifs selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, les dispositifs à roue libre ( 17) étant montés de manière à agir en opposition l'un de l'autre. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de transfor- mation du mouvement de rotation continu de l'arbre menant ( 3) en un mouvement de rotation alternatif de l'organe tournant intermédiaire ( 7) comprennent un ensemble bielle- manivelle accouplé d'un côté à l'organe tournant intermé- diaire et de l'autre côté à l'arbre menant. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de commande des moyens d'accouplement débrayables comprennent des moyens de détection ( 20) d'une grandeur ( 21) représentative de la position angulaire de l'organe tournant intermédiaire. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent une roue ( 4) calée en rotation sur l'arbre menant ( 3), au moins un repère ( 21) porté par ladite roue pour identifier les posi- tions angulaires de l'organe tournant intermédiaire ( 7) et un systèmàe ( 20) de détection optique desdits repères,