Brevet FR2558619A1 — publié le 19850726

J. invention concerne un procédé et un dispositif élec foniu de simulation d'au moins un capteur de position, pour ai moins un organe en mouvement. L'objet de l'invention se rattache notamment au secteur technique des moyens de contrôle de position. On sait que l'adaptation d'une commande numérique sur tour ou autre machine-outil nécessite généralement l'emploi de capteur ou autre pour déterminer la position angulaire d'un plateau ou autre organe animé d'un mouvement circulaire Qu li faire. Cette prise d'lnformation est nécessaire pour permettre à la commande numérique de générer la commande d'avance en mm/tour et en filetage (dans le cas d'un tour notamment). La commande de la mise en position peut s'effectuer par diffc.Srents moyens. Certains systèmes procèdent par impulsions, chaque impulsion commandant un déplacement élementaire ri: Le plus souvent, l'organe capteur du système est placé au centre du plateau, c qui s'avère d'une mise en oeuvre longue, delicate et fastidieuse. On a proposé, pour remédier à cet inconvénient, un montage déporté du capteur mais là encore le problème est mal résolu, le montage demeurant difficile. De telles difficultés se rencontrent également dans le cas de modernisation de machines-outils. Pour résoudre ce problème, d'une manière efficace, le principe fondamental de base de l'invention, se situe au niveau de la prise de l'information qui utilise la couronne ou autre organe d'entraînement denté du plateau ou autre. I1 en résulte une chaîne ou boucle d'asservissement conformée et adaptée pour atteindre le but recherché. Le dispositif comprend en combinaison un détecteur de proximité de comptage du nombre de dents de la couronne ou autre, et un détecteur du sens de rotation. Lesdits détecteurs sont assujettis. pdr des circuits logiques appropriés, à une carte fonction multiplicateur combinée à un correcteur, la dite carte comprenant en combinaison un comparateur de phase et un générateur de fréquence variable asservis à un filtre électronique ainsi qu'à un diviseur. A cet effet, suivant l'invention, l'information détectée est transformée en courant continu. Le circuit RC délivre une tension analogique stable qui commande le générateur de fréquence variable en fonction de ladite tension. Ce signal est dirigé vers le diviseur constitué de compteurs, la sortie de ce diviseur étant mise en comparaison avec le signal capté en provenance de la couronne. Si les deux signaux arrivent en même temps, la tension analogique en sortie de filtre n'évolue pas de sorte que la fréquence du générateur demeure identique à elle-meme. A l'inverse, s'il existe un décalage des deux signaux, il apparaît une modification de la tension analogique et conséquemment de la fréquence ce qi diminue l'écart de départ. Un diviseur permet de lisser les erreurs du correcteur. D'autres caractéristiques ressortiront de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés : La figure 1 est un schéma synoptique du dispositif selon l'invention, avec adaptation des signaux de sortie conformes à ceux donnés par un générateur d'impulsions. Les figures 2 et 3 sont des schémas électriques de pnncipe de la carte de base du dispositif. La figure 4 est un schéma synoptique du dispositif dans le cas d'une commande numérique nécessitant un trigonomètre. Les figures 5 et 6 sont des schémas électriques de principe correspondant à l'adaptation d'un trigonomètre au dispositif. La figure 7 montre les différentes étapes du procédé. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux exemples de réalisation des figures des dessins. Les figures 2 et 3 sont plus particulièrement relatives au dispositif de base. An détecteur de proximité (1) est positionné en regard de la couronne d'entraînement (2) dans le but d'enregistrer le passage des dents (2a) de ladite couronne en vue de leur comp tage. IJn deuxième détecteur (3) est positionné en regard de la couronne afin de pouvoir discriminer le sens de rotation de 1' organe à entraîner. On peut utiliser à cet effet un capteur optique ou autre. On procède alors à une multiplication de la fréquence enregistrée par les dents (2a) de la couronne au moyen d'un circuit multiplicateur (4) programmé en fonction de l'utilisa tion recherchée et des caractéristiques de la couronne notamment. Ce circuit multiplicateur (4) comprend essentiellement un comparateur de phase (4a), un générateur de fréquence variable (4b) et, à la sortie de ce circuit, un diviseur programmable (4c) réalisé par des compteurs purement binaires (4cl) ou autres. La valeur programmée doit correspondre au nombre de lignes désirées par tour, divisé par le nombre de dents de la couronne (2). Un circuit annexe comprenant un autre diviseur programmable (6) permet de tenir compte des nombres décimaux. A la suite du multiplicateur (4), il y a un circuit correcteur décimal (6) qui est conformé pour injecter de temps à autre des impulsions en plus ou en moins pour retomber à un coefficent amplificateur correct. Derrière le correcteur (6), on prévoit, d'une manière préférée quoique non rigoureusement limitative, de mettre un diviseur d'adaptation (7) pour faire travailler les circuits dans des gammes de fréquences mieux adaptées garantissant une bonne stabilité. Le circuit multiplicateur (4) est assujetti à un filtre RC (9). Une alimentation stabilisée (8) alimente l'ensem- ble des fonctions du dispositif. D'autre part. le dispositif selon l'invention, notamment le circuit multiplicateur (4) et les détecteurs (1 et 3) sont asservis d'une manière connue à des circuits logiques appropriés constituant plus particulièrement les fonctions adaptation d'origine (10), adaptation détecteurs (11), indicateur de sens de rotation (12). détection d'erreur (13)... Il convient également de synchroniser le capteur avec le plateau (14) ou autre organe entrainé, A cet effet, on réalise sur la périphérie du plateau une empreinte en creux ou en relief (14a) qui est prise en compte et enregistrée par un détecteur (15) afin de connaître l'origine dudit plateau. On analyse maintenant le fonctionnement du dispositif l-information détectée au niveau de la couronne, est transformée en courant continu. Le circuit RC (9)-délivre une tension analogique stable qui commande le générateur (4b) de fréquence variable en fonction de ladite tension. Le signal est dirigé vers le diviseur (4c) dont la sor- tie est mise en comparaison avec le signal capté en provenance de la couronne (2). Si les deux signaux arrivent en même temps, la tension analogique en-sortie du filtre n'évolue pas de sorte que la fréquence du générateur (4b) demeure identique à elle-même. Inversement, s'il existe un décalage de ces deux signaux, il apparaît une modification de la tension analogique et conséquemment de la fréquence, ce qui diminue l'écart enregistré au départ. On peut avoir une modulation d'une impulsion en plus de l'erreur provoquée par la denture (2a). Dans des cas extrèmes de machines-outils travaillant à basse vitesse, on prévoit d'affecter un coefficient multiplicateur puis diviseur pour lisser les erreurs du correcteur (6). Dans cette hypothèse, seule la vitesse maximum peut être une limite, Prenons par exemple le cas d'un plateau de diamètre 1.000 mm avec une couronne de diamètre 852 mm et d'un module de 6, soit 142 dents pour une commande numérique nécessitant un capteur d'impulsions (2.500 lignes avec deux signaux déphasés de 90 ). En référence à l'algorithme de la figure 7. Selon une première solution, après avoir enregistré le nombre de dents (étape A) - On calcule le nombre de points capteur à créer en fonction des caractéristiques du générateur à impulsions à simuler (étape B) soit : 2.500 x 4 = 10.000 impulsions/tours - On divise le nombre d'impulsions théoriques calculées par le nombre de dents que l'on programme dans le diviseur (4c) (étape C) soit : 1040200 = 70 impulsions générées entre chaque dent - On calcule combien on génère réellement d'impulsions par tour (étape D) soit : 70 x 142 : 9.940 impulsions/tours - On compare ce nombre réel d'impulsions au nombre d'impulsions théoriques à simuler (étape E) soit : 10.000 - 9.940 : 60 impulsions - On opère le rapport entre le nombre réel d'impulsions et le nombre d'impulsions résultant de la comparaison (étape F) soit : 96940 = 165 que l'on programme dans le correc teur (6) Il en résulte qu'à la sortie d'un oscillateur, après le diviseur programmable (4c), il suffit de rajouter une impulsion toutes les 165 impulsions, de sorte qu'après un tour complet, on aura rajouté les 60 impulsions manquantes (étape G). Selon une autre solution, pour améliorer encore la précision, on peut multiplier arbitrairement par 10 le nombre d'impulsions générées, soit 100.000/tour. La valeur que l'on programme au diviseur (4c) devient 100.000 / 142 = 704 impulsions, tandis que la valeur à programmer au correcteur (6) devient (704 x 142) / (100.000 - (704 x 142)] = 3.124 impulsions. Il suffira de rajouter une impulsion toutes les 3.124 pour avoir au bout d'un tour complet les impulsions manquantes. La modulation des impulsions étant toujours de 1, on a 704 ou 705 impulsions par dent soit 0,14 % et 0,001 % par tour de plateau. Dans ce cas, la limite de vitesse avec un ensemble en logique CMOS de très sensiblement 50 kHz est d'environ 300 tours / mm. Il est bien évident que l'on peut avoir un nombre d' impulsions excédentaires ou manquantes La carte de base comprenant le dispositif selon l'inven tion est connectée à une carte de mise en forme (16) conformée pour autoriser l'adaptation des impulsions en provenance de la carte de base de façon à obtenir des signaux compatibles avec ceux donnés par un capteur générateur d'impulsion de conception connue et couramment employée (étape H). Dans le cas d'une commande numérique nécessitant un trigonomètre (figure 4), un dispositif de recopie extérieur à la machine, convertit les impulsions en position angulaire de trigonomètre. On a illustré à la figure 5 un exemple de réalisation de la partie logique de commande (17) d'un moteur pas à pas (M) qui entraîne le trigonomètre (T) (figure 6). Lorsqu'il est nécessaire de recaler le trigonomètre avec le plateau, il peut être dans certainst plus intéressant de disposer d'un entraînement par moteur courant continu (MC). Un détecteur (18) détermine l'origine du trigonomètre. Il est bien évident que le dispositif selon l'invention s'applique à différents types de machines-outils ou autres à commande numérique pour contrôler la position d'un organe devant être entraîné circulairement ou en translation linéaire, notamment à partir de couronne dentée, pignon, crémaillère ou autre. Le dispositif peut avoir des applications dans des domaines très variés, tels que machines d'imprimerie découpe à longueur, etc... I1 est à noter que, si l'on introduit en (9) au niveau du filtre (RC) une tension proportionnelle à la vitesse de rotation ou de déplacement de l'organe, il est possible d'améliorer les performances dynamiques du dispositif. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiquées elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1- Procédé de simulation d'au moins un capteur de position pour au moins organe en mouvement entraîné notamment par une couronne, pignon denté ou autre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - une étape (A) d'enregistrement du passage des dents de l'organe d'entraînement en vue de leur. comptage ;; - une étape (B) de calcul du nombre de points capteur à créer en ponction des caractéristiques d'un générateur à impulsions à simuler - une étape (C) selon laquelle on divise le nombre d'impulsions théoriques calculées, par le nombre de dents, le résultat étant programmé dans diviseur - une étape (D) selon laquelle on calcule combien d'impulsions sont réellement générées par tour - un test (E) de comparaison du nombre réel d'impulsions au nombre d'impulsions théoriques à simuler - une étape (F) selon laquelle on opère le rapport entre le nombre réel d'impulsions et le nombre d'impulsions résultant de la comparaison, soit x la valeur de ce rapport - une étape (G) où 1 'on rajoute ou retranche une impulsion toutes les x impulsions de sorte qu'après un tour complet on aura rajouté ou retranché le nombre d'impulsions excédentaires ou manquantes - une étape (H) de mise en forme des signaux captés compatibles avec les systèmes classiques de capteur à simuler. -2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en variante, on multiplie arbitrairement par un certain coefficient, le nombre d'impulsions réelles par tour à créer. -3- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison essentiellement un détecteur de proximité (1) de comptage du nombre de dents de l'organe d'entraînement (2), un détecteur (3) du sens de rotation dudit organe (2) ; les dits détecteurs (1 et 3) étant assujettis, par des circuits logiques appropriés. à une carte fonction multiplicateur (4) combiné à un module correcteur (6), lesdits modules et carte (4) étant susceptibles d'être couplés électriquement à une carte de mise en forme de signaux en conformité avec ceux délivrés soit par un capteur générateur d'impulsions. soit par un trigonomètre. -4- Dispositif selon la revendication 3. caractérisé en ce que la carte fonction multiplicateur i4) comprend un comparateur de phase (4a) et un générateur (4b) de fréquence variable asservis à un filtre électronique (9) ainsi qu'un diviseur programmable. -5- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le correcteur (6) est conformé pour injecter de temps à autre des impulsions en plus ou en moins pour retomber à un coefficient amplificateur correct. -6- Dispositif selon la revendication 3, caractérise en ce que derrière le correcteur (6) est monté un diviseur d'adaptation (7) pour faire travailler les circuits dans des gammes de fréquence mieux adaptées et supprimer tout effet d'instabilité. -7- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe à entraîner(l4) présente une empreinte en creux ou en relief prise en compte et enregistrée par un détecteur (15) afin de connaître l'origine dudit organe. -8- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre électronique (9) est assujetti à une tension proportionnelle à la vitesse de rotation ou de déplacement de l'or- gane.