Brevet FR2541163A1 — publié le 19840824

La présente invention est relative à un détecteur magnétique de position, c'est-à-dire à un dispositif permettant de détecter les positions successives d'un ensemble mobile dont le mouvement est interrompu par des arrêts successifs, répartis le long de la course de cet ensemble mobile, ce détecteur, à chaque position arret, pouvant servir à commander un certain nombre de fonctions annexes. L'invention s'applique en particulier, étant bien entendu que cette application ne constitue qu'un exemple non -limitatif, aux systèmes de sécurité et de commande des machines à souder par ultra-sons. Un détecteur magnétique de position conforme à la présente invention comprend : un plongeur magnétique constitué d'un barreau de fer doux, dont l'une des extrémités au moins est munie d'un aimant, ce plongeur magnétique étant monté sur l'ensemble mobile dont on veut détecter les positions d'arrêt ; une bobine d'induction, comportant un grand nombre de spires, disposée à l'extrémité libre dudit plongeur magnétique, de manière que, pendant le déplacement de l'ensemble mobile, au travers de cette bobine, le plongeur magnétique produise un courant dans ladite bobine, ce courant induit étant coupé brutalement lors de l'arrêt du système mobile, et un dispositif électronique de réception et de traitement du signal émis à chaque coupure brutale de courant induit, pour détecter les positions d'arrêt successives du système mobile et commander des fonctions annexes. Selon une caractéristique de l'invention, un seul aimant est positionné à l'une des extrémités du barreau de fer doux, l'ensemble étant solidarisé par une vis ou similaire. Selon une autre caractéristique de cette invention, le dispositif électronique de réception et de traitement des signaux d'arrêt du système mobile comprend : deux comparateurs recevant, d'une part, une tension de référence, et, d'autre part, la tension qui apparaît aux bornes de la bobinelors des déplacements du système mobile, cette tension changeant l'état de sortie de l'un ou de l'autre desdits comparateurs ; une bascule dont les changements d'état sont commandés par l'un desdits comparateurs ; un circuit inverseur-amplificateur et un circuit de sortie, par exemple un relais, qui est excité lorsque l'inverseur change d'état, lors de l'arrêt du système mobile. Selon une variante de cette invention, le barreau fer doux comporte un aimant à chacune de ses extrémités. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence au dessin annexé, qui en illustre deux exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur le dessin - la Figure 1 est une vue schématique dun premier exemple de réalisation d'un plongeur magnétique du détecteur selon l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique d'un second exemple de réalisation d'un plongeur magnétique selon l'invention; - la Figure 3 illustre le dispositif électronique associé au plongeur magnétique représenté sur la Figure 1 (montage unidirectionnel) ; et, - la Figure 4 représente le dispositif électronique associé au plongeur magnétique illustré par la Figure 2 (montage bidirectionnel). On se réfère en premier lieu aux Figures 1 et 3. Dans ce premier exemple de réalisation, le détecteur magnétique de position comprend un plongeur magnétique constitué par un barreau de fer doux 10, à l'une des extrémités duquel est positionné un aimant 12, celui-ci étant maintenu par tout moyen approprié, par exemple une vis 14. Le plongeur magnétique ainsi réalisé est monté sur un ensemble mobile dont on veut détecter les positions d'arrêt. A l'extrémité libre de ce plongeur magnétique est disposée une bobine d'induction 16, qui comporte un grand nombre de spires. Lors des déplacements de l'ensemble mobile sur lequel est monté le plongeur magnétique décrit ci-dessus, le barreau de fer doux 10 induit un courant dans la bobine 16, en raison des variations du flux traversant cette bobine. En effet, le flux magnétique est beaucoup plus concentré au voisinage de l'aimant 12 qu'à l'extrémité du barreau 10, si bien que tout mouvement linéaire du noyau à travers la bobine 16 induit un courant dans cette dernière, par variation du flux qui la traverse.Lorsque l'ensemble mobile sur lequel est monté le plongeur magnétique s'arrete, il se produit une coupure brutale du courant induit. C ette coupure brutale du courant induit constitue un signal, qui est utilisé, selon l'invention, pour détecter la position d'arret du système mobile et commander des fonctions annexes diverses, déterminées par les applications particulières de l'invention. Selon l'invention, un dispositif électronique,représent8 sur la Figure 3, est conçu de manière à traduire en langage- électrique les positions d'arrêt successives du système mobile (du plongeur magnétique) et commander lesdites fonctions annexes. Dans ce premier exemple de réalisation, le dispositif électronique comprend un filtre 18 recevant le signal électrique de la bobine 16 ; deux comparateurs 20 et 20', le premier comparateur recevant à ses entrées respectivement, la tension induite dans la bobine 16 et une tension de référence un circuit mono stable 22 et une bascule 24 ; une porte. logique NON-ET 26 ; un inverseur-amplificateur 28, et un circuit de sortie, réalisé ici sous la forme dlun relais. Le fonctionnement est le suivant: Lorsque le système mobile sur lequel est monté le plongeur magnétique (Fig. 1) est au repos, et que le circuit est mis sous tension, aucun signal n'apparaît aux bornes de la bobine 16, étant donné que, dans cet état, il n'existe pas de courant induit dans cette dernière. La sortie Q de la bascule 24 est "0", cette bascule ayant été initialisée par le circuit monostable 22. Le circuit de sortie (relais 30) n'est pas excité. Lorsque le système mobile, donc le capteur magnétique, se déplace par rapport à la bobine 16, un courant est induit dans cette dernière, et il apparaît une tension à ses bornes, que le système mobile se déplace dans un sens ou dans l'autre. Cette tension, en fonction de sa polarité, modifie l'état de sortie de l'un ou de l'autre des comparateurs 20, 20'. Ceux-ci ne comportant pas de contre-réaction, leurs sorties passent brutalement de l'état "0" à l'état "1". I1 en résulte que la sortie Q de la bascule 24 change d'état et passe de l'état "0" à l'état "1". Cette sortie de la bascule reste à ce niveau tant qu'une remise à "O" de la bascule n'est pas effectuée. Pendant ce temps, le circuit inverseur 28 fait apparaître un niveau "0" sur sa sortie, et le circuit de sortie 30 n'est pas excité, étant donné que les états de la porte logique NON-ET 26 et de l'amplificateur-inverseur 28 ne le permettent pas. Lorsque le système mobile sur lequel est monté le capteur magnétique arrête son déplacement, la porte NON-ET 26 et l'amplificateurinverseur 28 changent d'état, le relais 30 constituant le circuit de sortie est excité, et il reste dans cet état tant que le système mobile et le capteur demeurent à l'arrêt. Si, à partir de cette nouvelle position, le système mobile et le capteur magnétique effectuent un nouveau déplacement, le circuit de sortie cesse d'être excité (le relais 30 relâche), et il sera à nouveau excité dès que le système mobile s'arrêtera (dans un sens ou dans l'autre). Dans l'exemple de réalisation décrit ici, le circuit de sortie a été représenté sous la forme d'un relais. Cet exemple ne présente aucun caractère limitatif, ce circuit de sortie 30 pouvant être réalisé sous la forme d'un relais statique de transistors de puissance, d'une électrovanne commandant un circuit pneumatique ou hydraulique, etc. La Figure 2 illustre une variante dans laquelle le plongeur magné-tique est constitué d'un barreau de fer doux 10', muni-d'un aimant 12', 12" à chacune de ses extrémités. A ce plongeur magnétique, qui constitue un montage bidirectionnel, est associé le dispositif électronique représenté sur la Figure 4 Ce dispositif électronique, comportant les mêmes composants que le montage illustré par la Figure 3, et fonctionnant de la même façon que ce dernier, ne sera pas décrit. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour verrouiller un dispositif de sécurité de machine à souder par ultra-sons, lorsque la sonotrode touche la pièce à souder (le système mobile sur lequel est monté le plongeur magnétique étant alors constitué par l'équipage mobile porteur de la sonotrode. Ce dispositif peut être également utilisé pour créer un démarrage dynamique de l'énergie ultrasonique, dès que la sonotrode touche la pièce à souder. Parmi les avantages obtenus dans cette application, on peut citer notamment une garantie de la sécurité de presse, et le démarrage dynamique des ultras-sons à l'instant précis où la sonotrode touche la pièce à souder, quelle que soit la hauteur de cette pièce. Cette invention peut également être appliquée à la distribution de fonctions diverses sur les bras mobiles d'un robot. Un vérin pneumatique, dont la course est interrompue par des arrêts successifs programmés, peut être pourvu d'un dispositif selon l'invention afin de distribuer une série de fonctions diverses, séquences, opérations complexes, etc. I1 demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation et d'application décrits et/ou représentés ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la détection des positions successives d'un ensemble mobile dant le mouvement est interrompu par des arrêts successifs répartis le long de la course de ce système mobile, caractérisé en ce qu'il comprend : un plongeur magnétique constitué d'un barreau de fer doux (10), dont au moins l'une des extrémités est pourvue d'un aimant (12), ce plongeur magnétique étant monté sur l'ensemble mobile dont on veut détecter les positions d'arrêt; une bobine d'induction (16) comportant un grand nombre de spires, disposée sur ledit barreau de manière que, pendant le déplacement de l'ensemble mobile au travers de ladite bobine, le plongeur magnétique produise un courant dans cette bobine, ce courant induit étant coupé brutalement lors de l'arrêt dudit système mobile, et un dispositif électronique de réception et de traitement du signal émis à chaque coupure brutale du courant induit, pour détecter les positions d'arrêt successives du système mobile et commander des fonctions annexes. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur magnétique comporte un seul aimant (12), monté à l'une des extrémités dudit barreau (10), une vis assurant la solidarisation de ces deux éléments. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur magnétique comporte un aimant (12', 12") monté à chacune des extrémités du barreau de fer doux (10'). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électronique de détection et de traitement des signaux d'arrêt du système mobile comprend : des comparateurs (20, 20') recevant, d'une part, une tension de référence, et, d'autre part, la tension qui apparaît aux bornes de la bobine lors des déplacements du système mobile, cette tension changeant l'état de sortie de l'un ou de l'autre desdits comparateurs ; une bascule (24) dont les changements d'état sont commandés par l'un desdits comparateurs ; un circuit amplificateur-inverseur (26, 28), et un circuit de sortie (30) qui est excité lorsque l'inverseur (28) change d'état, lors de l'arrêt du système mobile. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de sortie (30) est constitué par un relais, un relais statique, un circuit à transistors de puissance, ou une électrovanne commandant un circuit pneumatique ou hydraulique. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué au verrouillage d'un système de sécurité de machine à souder par ultra-sons, lorsque la sonotrode de cette machine touche la pièce à souder. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la création d'un démarrage dynamique de l'énergie ultrasonique d'une machine à souder par ultra-sons, dès que la sonotrode touche la pièce à souder.