Brevet FR2599301A1 — publié le 19871204

Système d'entraînement pour traceur La présente invention concerne des traceurs du type comprenant : un chariot portant une tête d'écriture, un dispositif de guidage du chariot en translation suivant une première direction (Y), un premier moteur pour entrainer le chariot en déplacement dans la première direction, un organe mobile en rotation autour d'un axe parallèle à la première direction, des moyens d'engagement d'un support d'impression avec l'organe mobile en rotation, et un deuxième moteur pour entraîner ledit organe en rotation afin de déplacer le support d'impression dans une deuxième direction (X) perpendiculaire à la première. Dans les traceurs connus de ce type, les moyens d'entraînement sont constitués par deux moteurs électriques rotatifs reliés par des transmissions respectives, l'un au chariot portant la tête d'écriture, l'autre à l'organe rotatif ou tambour en prise avec le support d'impression tel qu'une feuille de papier. Les transmissions traditionnelles comprennent, pour l'entraînement du tambour, des réducteurs à engrenages ou j courroies et, pour l'entraînement du chariot, des organes ce transmission tels que courroie crantée, ruban ou câble. Ces transmissions entraînent divers inconvénients. D'abord, elles représentent un nombre important de pièces qui augmente le coût de l'appareil et complique son montage. Ensuite, les mouvements issus des moteurs sont transmis au chariot et au support d'impression avec des erreurs introduites par les jeux successifs et les élasticités des transmissions. La précision avec laquelle les consignes de déplacement appliquées aux moteurs sont suivies par la tête d'écriture et le support d'impression s'en trouve grandement affectée. La présente invention a pour but de fournir un traceur dans lequel les inconvénients précités sont supprimés. En particulier, la présente invention a pour but de fournir un traceur dans lequel les chaînes cinématiques sur les axes X et Y ont un comportement dynamique nettement amélioré, apportant une précision accrue sur le tracé. Ce but est atteint du fait que, conformément à l'invention, le chariot portant l'organe d'écriture et l'organe rotatif en prise avec le support d'impression sont directement couplés aux - parties mobiles du premier et du deuxième moteurs, respectivement. Avantageusement, le premier moteur est un moteur électrique linéaire dont la partie mobile, par exemple l'induit, est solidaire du chariot et coopère avec une partie fixe s'étendant parallèlement à la première direction (Y). Le deuxième moteur est un moteur électrique rotatif dont la partie tournante est solidaire de l'organe rotatif en prise avec le support d'impression. Ainsi, le chariot et l'organe rotatif,-ou tambour, sont directement entraînés par des moteurs respectifs, sans dispositifs de transmission de mouvement intermédiaires. Par rapport aux traceurs de l'art antérieur utilisant de tels dispositifs de transmission, il en résulte, d'une pert, l'élimination quasi totale des jeux et frottements entre moteurs et éléments (tête d'écriture et support d'impression) dont les déplacements sont commandés et, d'autre part, une diminution de l'inertie des pièces en mouvement. Sur les deux axes X,Y, les chaines cinématiques sont alors à même de suivre plus exactement et plus rapidement les consignes de déplacement transmises aux moteurs. L'invention permet par conséquent de réaliser des machines graphiques d hautes performances car les chaines cinématiques sont particulièrement aptes à être activées par des servomécanismes de haute qualité dont elles peuvent exploiter les performances avec une fidélité optimale. De plus, l'élimination des dispositifs de transmission fait que les chaînes cinématiques présentent des caractéristiques peu sujettes à variation. Et ces avantages s'accompagnent d'une diminution du nombre de pièces utilisées pour les cinématiques, d'où une simplification de la structure et du montage du traceur, et une diminution correspondante de son coût. -On notera ici qu'il est certes connu d'utiliser un moteur linéaire pour déplacer une tête d'impression dans une imprimante. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le brevet US4445798. Mais dans ce dispositif connu, la tête d'impression balaie toute la largeur du support d'impression en un seul mouvement et le support d'impression est déplacé dans un seul sens. il n'en est pas de même dans un traceur. Les problèmes d'entraînement qui se posent sont tout à fait différents car les déplacements en X et en Y doivent être coordonnées pour réaliser le tracé à reproduire sous forme d'une succession de tronçons de lignes, généralement une succession de segments de directions diverses, avec un maximum de rapidité et de précision. Avantageusement, dans le traceur conforme à l'invention, les moteurs d'entraînement sur les deux axes X et Y ont des réponses sensiblement identiques aux signaux de commande qu'ils reçoivent, ce qui simplifie la commande du traceur. D'autres particularités et avantages du traceur conforme à l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un traceur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle en coupe transversale à plus grande échelle montrant le profil du traceur de la figure 1, et, - la figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un traceur conforme à l'invention. On se réfèrera d'abord aux figures 1 et 2 qui illustrent un mode de réalisation d'un traceur sur papier continu conforme à l'invention. Dans ce traceur, le tracé sur une bande de papier 1 (uniquement représentée figure 2) est réalisé par combinaison du mouvement en translation rectiligne suivant une direction Y d'un organe d'écriture 10 porté par une tête d'écriture 11 et du mouvement en translation en direction X de la bande de papier 1 passant sur un tambour d'entraînement rotatif 20. L'élément structurel de base de la machine est constitué par. une poutre 40 en une seule pièce formée par un tronçon de profilé métallique, par exemple en aluminium, obtenu par extrusion. La poutre 40 s'étend parallèlement à l'axe Y. Elle comprend notamment une première partie 41 formant en. particulier une structure de guidage et de support d'un chariot 12 qui porte la tête d'écriture, et une deuxième partie 45 formant une structure de support et de guidage du tambour rotatif 20. Dans l'exemple illustré, la première partie 41, qui forme la partie supérieure arriere de la poutre 40, est tubulaire à section triangulaire avec une face avant 42 qui est inclinée par rapport à l'horizontale, par exemple d'un angle sensiblement égal à 45 . La face 42 est délimitée longitudinalement, le long des deux arêtes de la partie 41 entre lesquelles elle est située, par deux rails 43, 44 de guidage et de support du chariot 12 qui s'étendent parallèlement à l'axe Y. Le chariot 12 comprend une partie en forme de cadre rectangulaire 15 avec deux côtés opposés 13, 14 situés en regard des rails 43, 44 et parallèles à ceux-ci. Le rail 43 situé du coté avant de la machine a deux faces planes de guidage 43a, 43b respectivement verticale et horizontale sur lesquelles roulent des galets 13a, 13b portés par le chariot 12. Les deux galets 13a, 13b sont montés libres en rotation sur chacun de deux prolongements du côté 13 du chariot. Le rail 44 parallèle au rail 43 est situé du côté arrière de la machine et à un niveau horizontal plus élevé que celui du rail 43. Le rail 44 a une face plane de guidage 44a parallèle à la face 42 et sur laquelle roule un galet 14a monté libre en rotation dans une ouverture formée sensiblement au milieu du côté 14 du chariot. Dans l'exemple illustré, les rails 43, 44 sont formés par des barres ou bandes à section rectangulaires rapportées sur la poutre 40 par exemple par collage. Les rails 43, 44 sont disposés dans des rainures 42a, 42b à section en V formées le long des deux rebords longitudinaux de la face 42. Les faces des rainures 42a, 42b sont préalablement rectifiées, avant le montage des rails, de manière à constituer les surfaces de référence pour le guidage du chariot 12 le long de la direction Y. Les rails 43, 44 sont par exemple en acier ou en un autre matériau susceptible de supporter sans détérioration le roulage répété du chariot 12, et la poutre 40 sur laquelle ils s'appuient leur confère la rigidité nécessaire. En variante, si le matériau constitutif de la poutre et les conditions d'utilisation de la machine le permettent, les rails 43, 44 pourront etre formés d'une seule pièce avec la poutre 40. Bien entendu, on pourra conférer à la partie 41 de la poutre 40 toute autre. forme que celle décrite ci-dessus, pour autant qu'elle supporte ou présente toujours au moins un rail s'étendant dans la direction Y pour guider et supporter le chariot 12. La deuxième partie 45, qui forme la partie inférieure avant de la poutre 40, est tubulaire et forme à ses extrémités, des paliers 46, 47 de support du tambour 20 en rotation sur lui-même autour d'un axe parallèle à la direction Y. Les surfaces internes rectifiées des paliers 46, 47 assurent le guidage du tambour 20 en rotation, et donc le guidage du support d'impression 1 dans la direction X. Dans l'exemple illustré, les-paliers 46, 47 sont formés entièrement par une partie tubulaire de la poutre 40. En variante, les paliers 46, 47 pourront être réalisés en deux parties : une première partie semi-cylindrique formée par la poutre et définissant l'axe du tambour, et une deuxième partie en forme de demi-coquille rapportée sur la poutre. Des parois ou voiles 48, 49 relient la partie 45 à la partie 41 de la poutre. La paroi 48 se raccorde, le long d'un de ses bords longitudinaux, au voisinage du sommet de la partie tubulaire 45, à l'arrière de ce sommet, et, le long de l'autre bord longitudinal, à l'arête dé la partie 41 où se trouve le rail 43. Comme le montre la figure 2, la paroi 48 est sensiblement dans le prolongement de la face 42. Quant à la paroi 49, elle se raccorde, le long d'un de ses bords longitudinaux, au bas et à l'arrière de la partie tubulaire 45 et, le long de l'autre bord longitudinal, à l'arête de la partie 41 opposée à la face 42. Une découpe 50 est formée dans la poutre 40 pour permettre le passage de la bande de papier 1 et dégager complètement -l'emplacement du tambour d'entraînement 20 entre les paliers 46, 47. Comme le montre la figure 1, la découpe 50 s'étend depuis la partie supérieure de la partie tubulaire 45 et se prolonge dans la paroi 48 et, vers le bas, jusqu'à supprimer entièrement la partie tubulaire 45 entre les paliers 46, 47. La longueur de la découpe 50 est au moins égale à celle de la zone d'action de la tête d'écriture 11, c'est-à-dire au moins légèrement supérieure à la longueur du tambour 20. L'écriture sur la bande de papier 1 est réalisée le long de la génératrice supérieure du tambour 20. Celui-ci est solidaire à ses extrémités de bagues 58 portant des picots 59 destinés à s'engager dans des perforations de la bande de papier formant le support d'impression. L'application du papier sur le tambour 20 est réalisée par des moyens exerçant une tension sur le papier sur son trajet en amont et en aval de la zone d'écriture. Le papier est ainsi maintenu en prise avec le tambour de façon qu'aucun déplacement du papier par rapport au tambour ne puisse se produire pendant le tracé, même lorsque le tambour est soumis à de fortes accélérations. Des moyens par exemple électromagnétiques (non représentés) sont prévus pour permettre le déplacement de l'organe d'écriture 10 entre une position relevée (repos) et une position abaissée (travail), soit par déplacement relatif de l'organe d'écriture 10 par rapport à la tête 11, soit par déplacement de la tête d'écriture 11 par rapport au chariot 12. De tels moyens de commande de l'abaissement ou du relevage de l'organe d'écriture sont bien connus de sorte que leur description détaillée n'est pas nécessaire ici. Le déplacement de la bande de papier 1 dans la direction X est assuré par la rotation du tambour 20. L'entraînement du tambour en rotation est réalisé par un moteur électrique 21 (illustré en tirets sur la figure 1) fixé à la poutre à une extrémité longitudinale de celle-ci. Selon une caractéristique de l'invention, la partie tournante du moteur 21 et le tambour 20 sont coaxiaux et couplés directement l'un à l'autre. Le déplacement de la tête d'écriture dans la direction Y est réalisé par entraînement du chariot en translation par un moteur linéaire dont l'inducteur est formé par une rangée d'aimants permanents 16 qui sont alignés dans la direction Y et fixés sur la face 42 de la poutre en regard du trajet du chariot 12. L'inducteur coopère avec un induit 17 bobiné sur un circuit magnétique 18 porté par le cadre 15 du chariot 12. L'entraînement du chariot 12 est ainsi réalisé de façon directe, c'est-à-dire sans organes de transmission entre un moteur et le chariot, comme il en est pour le tambour d'entraînement 20. Il en résulte une simplification maximale de la cinématique par réduction du nombre de pièces. L'application directe des mouvements se fait sans jeu et sans élasticité, d'où un optimum de précision statique et dynamique pour les déplacements en X et Y. De préférence, le moteur linéaire entraînant le chariot et le moteur 21 entraînant le tambour sont choisis de façon à admettre des électroniques de commande identiques. Ce sont par exemple, l'un et l'autre, des moteurs à courant continu à commutation électronique. On obtient ainsi, et grâce à l'entraînement direct, des réponses identiques en temps et en position, aux signaux de commande de déplacement en X et en Y. A ces avantages, s'ajoute bien entendu ceux résultant de l'intégration des fonctions de support de guidage du chariot et du tambour dans une même structure en une seule pièce. il est ainsi possible de conserver la précision voulue sur l'orthogonalité entre les directions X et Y pendant toute l'exploitation de la machine et sans les problèmes de réglage et de dilatation différentielle qui pourraient être rencontrés dans le cas où les fonctions précitées sont réalisées par des organes différents. Ces avantages peuvent également être obtenus avec une machine à dessiner feuille à feuille telle que, par exemple, celle illustrée par la figure 3. Les éléments qui, dans les machines des figures let 3, assurent des fonctions semblables, portent les mêmes références. Dans la machine feuille à feuille de la figure 3, le tracé sur une feuille de papier est réalisé par combinaison du mouvement en translation de l'organe d'écriture 10 dans la direction Y et du mouvement en translation de la feuille de papier en direction X sous l'action du tambour d'entraînement 20 contre lequel la feuille est appliquée au moyen de galets presseurs. L'élément structural de base de la machine est constitué par la poutre 40 dont le profil est identique à celui de la poutre de la machine décrite en référence à la figure 1. On retrouve, sur la partie supérieure 41 de la poutre, les rails 43, 44 de support du chariot 12 portant la tête d'écriture 11. On retrouve également, à la partie inférieure 45 de la poutre les paliers 46, 47 de support du tambour 20 en rotation. Le passage de la feuille à travers la machine est formé par la découpe 50 pratiquée à la partie supérieure de la partie tubulaire 45 de la poutre et se prolongeant dans la paroi 48. La découpe 50 est formée sur une partie seulement de la longueur de la poutre 40 et ne débouche pas aux extrémités longitudinales de celle-ci. La longueur de la découpe 50 est au moins égale à celle de la zone d'action de la tête d'écriture 11, c'est-à-dire au moins légèrement supérieure à la largeur maximale de la feuille de papier utilisable avec la machine. Contrairement au mode de réalisation de la figure 1, la découpe 50 n'est pas prolongée jusqu'au bas de la partie tubulaire 45, mais est limitée suivant un plan horizontal P qui est situé légèrement en-dessous du plan horizontal contenant la génératrice supérieure du tambour 20. Ainsi, entre les paliers 46, 47, la partie tubulaire 45 présente une ouverture allongée 51 à travers laquelle le tambour 20 fait légèrement saillie vers le haut. Du côté avant, l'ouverture 51 est limitée par un rebord dont la face horizontale 52 est située dans le plan P constituant la surface d'appui de la feuille dans la zone d'action de la tête d'écriture. Du côté arrière, l'ouverture 51 est limitée par un autre rebord horizontal 57 sur lequel s'appuie la feuille en arrière de la zone d'écriture. On notera que la paroi de la partie tubulaire 45 présente une surépaisseur au niveau du plan P, pour donner une largeur suffisante aux faces d'appui 52 et 55 dans la zone de travail de la tête d'écriture. Une découpe (non représentée) correspondant à la découpe 50 est formée dans la paroi 49 afin de former un passage pour la feuille à l'arrière de la machine. Le déplacement de la feuille dans la direction X est assuré par la rotation du tambour 20 coopérant avec deux galets presseurs 22 qui exercent sur les bords de la feuille une pression tendant à les appliquer contre le tambour. L'entraînement en rotation du tambour 20 est assuré par le moteur électrique 21 fixé à la poutre 30 à une extrémité longitudinale de celle-ci. La partie tournante du moteur 21 et le tambour 20 sont coaxiaux et couplés directement l'un à l'autre. Les galets presseurs 22 sont montés libres en rotation chacun à une extrémité d'un bras respectif 23 qui est formé en deux parties 24, 25 articulées l'une par rapport à l'autre. La première partie 24 a une extrémité arrière en forme de bec qui s'adapte sur une nervure horizontale 49a formée à la partie arrière de la paroi 49 du côté intérieur de celle-ci. La liaison entre la partie 24 et la poutre 40 est réalisée au moyen d'une tige horizontale 26 qui s'étend parallèlement à l'axe Y et est portée à ses extrémités par des paliers 27 fixés du côté intérieur de la paroi 48. L'autre partie 25 de chaque bras 23 forme un levier articulé par rapport à la partie 24 autour d'un axe situé vers l'arrière du bras et portant le galet 22 à son extrémité avant. La force d'application du galet 22 contre le tambour 20 est produite par un ressort 33 dont les extrémités sont logées dans des évidements formés dans les faces en regard de la partie 24 et du levier 25 à l'avant du bras 23. Le ressort 33 est normalement à l'état comprimé pour exercer une force tendant à solliciter le levier 25 vers le bas par rapport à la partie 24 du bras 23. L'engagement de la feuille 1 entre le tambour 20 et les galets presseurs 22 est réalisé en relevant les leviers 25 par rapport aux parties 24 à l'encontre de la force exercée par les ressorts 33. La tige 26 porte des cames 28 agissant sur les leviers 25. De la sorte, le relevage simultané des galets presseurs 22 pour permettre l'introduction d'une feuille dans la machine peut être commandé en faisant accomplir à la tige un demi-tour sur elle-même par exemple au moyen d'un organe de manoeuvre (non représenté) solidaire de la tige 26 à une extrémité de la poutre 40. Pour maintenir la feuille 1 contre la face d'appui 52 au cours de l'impression, on engendre une dépression sous la face inférieure de la feuille. A cet effet, une pression inférieure à la pression atmosphérique est maintenue dans une chambre 34 au moyen d'un dispositif d'aspiration tel qu'un ventilateur 35. La chambre 34 est délimitée par deux parois latérales 36, 37 qui s'étendent parallèlement à la direction Y, deux parois verticales d'extrémité 38 perpendiculaires à la direction Y et une paroi de fond 39 dans laquelle est formé un passage où le ventilateur 35 est monté. Les parois 36, 37 se raccordent à la poutre 40 de chaque côté de la partie tubulaire 45 de celle-ci. Du côté avant, la paroi 36 présente une partie horizontale 36a dont la surface supérieure est coplanaire avec la face d'appui 52 et qui se prolonge vers l'avant par une partie 36b inclinée vers le bas à laquelle elle se raccorde progressivement. La partie 36b se raccorde ensuite elle-même progressivement à une partie verticale terminale 36c de la paroi 36. Du côté arrière, la paroi 37 présente une forme symétrique de la paroi 36 par rapport au plan vertical contenant l'axe du tambour 20. En particulier, la paroi 37 présente une partie horizontale 37a dont la surface supérieure est coplanaire avec celle du rebord 53 et qui se raccorde à une partie inclinée passant à travers l'ouverture prévue pour le passage de la feuille à travers la paroi 49. La paroi 37 est raccordée de façon étanche sur toute sa longueur à la partie tubulaire 45 de la poutre 40. Par contre, sur une longueur légèrement supérieure à celle du rouleau 20 entre les paliers 46, 47, la paroi 36 ménage par rapport à la poutre 40 une fente 55 par laquelle la chambre 34 communique avec l'extérieur le long de la surface d'appui 52. On notera aussi la présence de perçages 56 formés dans la partie tubulaire 45 de la poutre et faisant communiquer la chambre 34 avec l'espace intérieur de cette partie tubulaire contenant le tambour 20 et, par conséquent, avec l'ouverture 51 à travers laquelle le tambour 20 fait légèrement saillie vers le haut. Le fonctionnement des moyens d'entraînement et de guidage de la feuille 1 découle à l'évidence de ce qui précède. La feuille ayant été mise en place et les galets presseurs 22 étant abaissés, le déplacement de la feuille en direction X est réalisé par rotation du tambour 20 dans un sens ou dans l'autre. Au cours de ce déplacement, la dépression engendrée dans la chambre 34 applique la feuille parfaitement contre le tambour 20 et la surface d'appui 52 dans la zone d'écriture grâce aux ouvertures 51 et 55. De plus, les parois 36 et 37 constituent des surfaces de guidage de la feuille. Celle-ci est ainsi guidée sur une grande partie de son déplacement de part et d'autre de la zone d'écriture, sans variation brusque du profil entre la partie horizontale de la feuille dans la zone d'écriture et les parties verticales aux extrémités de la feuille. Ce guidage permet d'éviter un décollement de la feuille dans la zone d'écriture, décollement qui pourrait se produire en l'absence des guides 36 et 37, et en dépit de la force d'application par dépression, sous l'effet de changements de sens de déplacement de la feuille sous forte accélération. Le déplacement de la tête d'écriture dans la direction X est réalisé par entraînement direct du chariot en translation au moyen du moteur linéaire dont l'inducteur est formé par les aimants permanents 16 fixés sur la face 42 de la poutre et dont l'induit 17 est bobiné sur le circuit magnétique 18 porté par le cadre 15 du chariot 12. L'entraînement direct du tambour 20 et du chariot 12 procure ici les mêmes avantages que ceux indiqués plus haut à propos du traceur pour papier continu des figures 1 et 2. REVENDICATIONS 1. Traceur comportant : un chariot (12) portant une tête d'écriture (11) ; un dispositif (43,44) de guidage du chariot en translation suivant une première direction (Y) ; un premier moteur (16,17,18) pour entraîner le chariot en déplacement dans la première direction ; un organe (20) mobile en rotation autour d'un axe parallèle à la première direction ; des moyens (59;22) d'engagement d'un support d'impression (1) avec l'organe mobile en rotation ; et un deuxième moteur (21) pour entraîner ledit organe en rotation afin de déplacer le support d'impression dans une deuxième direction (X) perpendiculaire à la première, caractérisé en ce que le chariot (12) et l'organe rotatif (20) sont directement couplés aux parties mobiles du premier et du deuxième moteurs (16-18,21) respectivement. 2. Traceur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moteur (16-18) est un moteur linéaire dont la partie mobile (17-18) est portée par le chariot (12). 3. Traceur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie mobile du moteur linéaire constitue l'induit tandis que l'inducteur est formé par une rangée d'aimants permanents (16) alignés dans ladite première direction (Y). 4. Traceur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les aimants permanents (16) sont disposés entre des rails (43,44) de guidage du chariot dans la première direction (Y). 5. Traceur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le deuxième moteur (21) est un moteur rotatif dont la partie tournante est solidaire de l'organe rotatif (20) avec lequel le support d'impression peut être engagé. 6. Traceur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moteurs (16-18,21) ont des réponses sensiblement identiques aux signaux de commande qu'ils reçoivent. 7. Traceur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moteurs (16-18,21) sont des moteurs à courant continu è commutation électronique.