Brevet FR2616018A1 — publié le 19881202

La présente invention concerne un dispositif de regulation de la vitesse de rotation d un moteur électrique et, plus particulièrement, un dispositif de régulation permettant de soumettre l arbre d1 un moteur à un couple résistant lorsque la rotation du moteur s effectue dans un sens et de supprimer l'application de ce couple quand la rotation a lieu dans l'autre sens. Avec le développement des techniques de traitement et de communication de la parole, de l écrit, de l'image et l'application qui a pu en être faite dans des domaines nouveaux tels que l'automatisation des activités de bureau, on a vu augmenter la demande en moteurs à faibles puissances en même temps que devenaient plus importantes les exigences qu on réclamait de leurs caractéristiques. C'est ainsi que des équipements de bureautique comme les imprimantes, les lecteurs de disques, les tables tr atraçantes, antes,les appareils d instrumentation ou d'analyse graphique ne pouvaient remplir leur mission qu'à condition de disposer d' u n moteur particulièrement fiable, notamment en ce qui concerne la précision de la position angulaire et la régularité de-la vitesse de rotation de son rotor.Le moteur pas à pas est alors tout indiqué comme solution au problème évoqué et il est à remarquer que son utilisation supplante aujourd'hui peu à peu celle des moteurs à courant continu dans le créneau des moteurs à faibles puissances. Cependant, malgré les qualités du moteur pas à pas, on peut se trouver confronté à de légères instabilftés dans la vitesse de rotation du moteur, ce qui n' est pas admissible dans certaines applications pour lesquelles la régularité de cette vitesse est un critère primordial à respecter. C est le cas, par exemple, des analyseurs graphiques qui comportent une tête d'analyse mobile se depla çant en regard des signes à reconnaître : la fiabilité de l analyse dépend notamment de la régularité de la distance parcourue par la tête entre chaque échantfilonnage. Or, on sait que pour régulariser la vitesse d'un élément en rotation, il suffit de soumettre cet élément à un couple résistant qui, en l'occurrence, pourrait résulter d efforts de frottement exercés sur l'arbre de commande du moteur. Toutefois, dans le cas particulier d'un moteur utilisé pour entraîner la tête d'un analyseur graphique, il faut remarquer que si la vitesse doit être la plus régulière possible pendant toute la phase d'analyse des signes ou caractères à reconnaître, il n'en va pas de même lorsque cette phase d'analyse est terminée et qu'une nouvelle phase doit lui succéder.En effet, la tête d'analyse doit rejolndre le point-de départ de cette nouvelle analyse le plus rapidement possible - la manière d'un retour du chariot dans une imprimante- s a n s -q u e l on ait à s occuper de la régularité de la vitesse de ce mouvement puisqu'il n'y a aucun échantillonnage pendant ce retour à la ligne. En conséquence, si l'on veut que ce retour s'effectue dans le temps le plus bref, il faut qu'alors le moteur ne soit plus soumis au couple résistant qui lui est appliqué pendant la phase d'analyse mais à un couple moindre car il ne pourrait pas vaincre un couple résistant de la valeur de celui de la phase d'analyse en raison de l'augmentation de la vitesse de retour. L invention a pour objet de repondre à une telle exigence grâce à un dispositif de régulation qui, en l'occurrence, permet de réguler la vitesse de déplacement cyclique d'un chariot entraîné par un moteur pas à pas. Ainsi, le dispositif de régulation soumet l'arbre du moteur à un couple résistant lors du mouvement du chariot devant s effectuer à vitesse constante mais supprime l'application de ce couple lors du mouvement de retour du chariot comolé- tant le cycle. Paur ce faire, le dispositif de régulation de 1' invention comporte essentiellement deux mâchoires semblables disposées dans une cuvette circulaire dont elles épou- sent extérieurement la forme : elles sont munies de patins de freinage entourant l'arbre du moteur dont la vitesse de rotation est à réguler. Ces mâchoires sont sollicitées en permanence l'une vers l'autre par des ressorts tarés qui provoquent ainsi l'application à l'arbre, par les patins de freinage, d'un couple résistant dont la valeur est telle que les deux mâchoires sont susceptibles d'être entraînées par l'arbre dans un sens de rotation ou dans l'autre. Cependant, le pourtour circulaire de chaque mâchoire comporte une découpe qui détermine, avec la paroi voisine de la cuvette et l extrémité de l'autre mâchoire, un logement en forme de demi-segment circulaire. Ce logement reçoit un galet dont le diamètre ne lui permet d évoluer librement que dans la seule partie de plus grand volume du demi-segment circulaire. Ainsi, dans un sens de rotation du moteur, l'arbre ne subit aucune action de frottement de la part des patins de freinage mais, au contraire, c est lui qui, par leur intermédiaire, entraîne les mâchoires dans le même mouvement de rotation ; de leur côté, celles-ci entraînent alors les deux galets puisque, dans ce sens de rotation, ils sont confinés dans la partie du logement en segment circulaire où ils peuvent évoluer librement.Par contre, dans l'autre sens de rotation du moteur, les mâchoires sont évidemment sollicitées dans le même mouvement de rotation mais se trouvent immédiatement immobilisées car les deux galets sont alors coincés entre la découpe de la mâchoire correspondante et la paroi voisine de la cuvette ; les deux mâchoires né pouvant donc pas être entraînées par l'arbre, ce sont elles qui, par l intermédiaire de leurs patins de freinage, exercent sur l'arbre un effort de frot tement constituant le couple résistant permettant de réguler la vitesse de rotation du moteur. Les différents objets et caractéristiques de l'invention vont être maintenant détaillés à l'aide de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui repré sentent - la figure 1, une vue en perspective, à grande échelle, des éléments constituant le dispositif de régula tion faisant l'objet de l'invention ; - la figure 2, une vue du dispositif de régulation dans la situation où il n'applique pas le couple résistant à l arbre du moteur ; - la figure 3, une vue semblable à celle de la figure 2 mais illustrant la situation dans laquelle le cou ple résistant est appliqué à l'arbre du moteur. On va commencer la description en se reportant tout d abord à la figure 1 sur laquelle apparaissent les éléments constituant le dispositif de régulation de l invention, à savoir -autour de l'arbre 1 dont la vitesse de rotation est à réguler- la couronne 2, les mâchoires 3 et 4, les patins 5, 6, 7 et 8, les galets 9 et 10, les ressorts tels que celui portant la référence 11, le flasque 12. L arbre 1 est solidaire d'un moteur pas à pas non représenté sur la figure. I1 traverse la couronne- 2 par l'ouverture circulaire 13 dont le diamètre est inférieur à celui de l'autre ouverture 14 également circulaire ; de la sorte, ces deux ouvertures déterminent un logement circulaire ou cuvette 15 dont les dimensions sont prévues pour recevoir les mâchoires 3 et 4 ainsi que les éléments qui leur sont associés, c'est-à-dire les galets 9, 10 et les ressorts 11. Les mâchoires 3 et 4 sont semblables et ont la forme générale d un "C" dont la base est amputée par la découpe 16. Chacune comporte deux patins 5 et 6 (ou 7 et 8) réalisés dans un matériau approprié permettant d'obtenir un bon freinage par frottement sur le métal de l'arbre 1.Deux axes 17 et 18 sont solidaires de chaque face des mâchoires 3, 4 : ils servent à accrocher les extrémités 19 de quatre ressorts 11 qui sollicitent les mâchoires 3 et 4 l'une vers l'autre. Lorsque ces mâchoires ont été disposées autour de l arbre 1 dans la cuvette 15, qu'on y a placé les galets 9 et 10 et mis en position les ressorts 11, on maintient tous ces éléments dans la cuvette grâce au flasque 12 qui s applique contre la couronne 2 ; son ouverture 20 permet le passage de l arbre 1 tandis que quatre vis 21 traversant les ouvertures 22 et 23 assurent la fixation du flasque 12 et de la couronne 2 sur un support rapproprié. Après avoir décrit les éléments constituant le dispositif de régulation de l'invention, on va examiner maintenant son fonctionnement à l'aide des figures 2 et 3. Comme on peut le constater, les mâchoires 3 et 4 sont en permanence sollicitées l une vers 1' a ut r e en raison de l'action exercée par les ressorts ll sur les axes 17 et 18 ; ces ressorts étant tarés, il en résute un effort de serrage de valeur déterminée exercé par les patins 5 > 6, 7 et 8 sur l'arbre 1. En ce qui concerne les galets 9 et 10, on voit qu'ils sont logés chacun dans une ouverture 24 en forme générale de demi-segment circulaire délimité par l'arc constitué par le bord de la cuvette 15, la flèche 25 par une des extrémités de chaque mâchoire 3, 4, la portion de -corde 16 par la découpe de l'autre extrémité de ces mêmes mâchoires. Le diamètre des galets 9 et 10 est prévu pour qu'fis ne puissent évoluer librement dans l'ouverture 24 que dans la seule zone où ils sont représentés en figure 2.Dés qu'ils sont en dehors de cette- zone -comme illustré par la figure 3- les galets 9 et 10 sont coincés entre la paroi de la cuvette 15 et la découpe 16 des mâchoires. Si l'on considère maintenant plus particulièrement la figure 2, on constate que le sens de rotation de l'arbre 1 s'effectue selon la direction indiquée par la flèche 26. En raison de l'effort de serrage exercé par les patins 5, 6, 7 et 8 sur l'arbre 1 du fait de l'action des ressorts 11 sur les mâchoires 3 et 4, ce serrage est suffisant pour que l'arbre 1 entraîne les mâchoires dans le même mouvement de rotation ; en effet, les mâchoires 3 et 4 peuvent évoluer librement dans la cuvette 15 et les galets 9 et 10 -dans ce sens de rotation 26- rester dans la zone de leurs ouvertures respectives 24 où ils sont sans action puisqu'ils sont poussés par les extrémités 25 des mâchoires. On se trouve donc ainsi dans la situation où le dispositif de régulation n agit pas sur la vitesse du moteur, c' est-à-dire que l'arbre du moteur tourne librement sans que lui soit appliqué de couple résistant.Une telle situation peut correspondre,,par exemple, au retour à la ligne d'une tête de lecture d'analyseur graphique, mouvement dont la qualité première est la rapidité puisque, comme on l'a dé-jà évoqué, il n'est pas lié au processus d'analyse. Par contre, à l'inverse avec la figure 3, on illustre la situation dans laquelle on applique le couple résistant à l'arbre 1 du moteur pour en réguler la vitesse de rotation. Cette fois, l'arbre 1 tourne dans le sens opposé à celui de la figure 2, comme indiqué par la flèche 27. Au début de la rotation de l'arbre, durant la phase d'accélération, les galets 9 et 10 s'éloignent des extrémités 25 des mâchoires et viennent progressivement se coincer entre la paroi de la cuvette 15 et les découpes 16 des mâchoires. Ils empêchent alors, des que l accélératlon s achève, toute possibilité de rotation des mâchoires 3 et 4 qui restent immobilisées.Cependant, l'arbre 1, lui, continue de tourner et, les patins 5, 6, 7 et 8 étant immobiles, il en subit le frottement dû à l'action des ressorts 11 et à une force de freinage complémentaire appliquée aux mâchoires 3 et 4 par les galets coincés 9 et 10 agissant sur leurs découpes 16. Evidemment, ce frottement des patins 5, 6, 7 et 8 sur l'arbre 1 correspond au couple résistant auquel Il doit être soumis pour rendre sa vitesse de rotation la plus régulière possible, situation qui correspond -pour reprendre l exemple déjà mentionné- à la phase de lecture d'un analyseur graphique au cours de laquelle la tête d'analyse se déplace en étant soumise à des échantillonnages périodiques. Bien sûr, des que cette phase de lecture est terminée et qu il faut que la tête d'analyse revienne au point de départ pour recommencer une nouvelle phase de lecture, le moteur inverse son sens de rotation et l'on se trouve de nouveau dans la situation de la figure 2 : les galets 9 et 10 n' ont plus d'action sur les mâchoires 3 et 4 de sorte que le couple résistant n' est plus appliqué a' l'arbre 1 du moteur. I1 est bien évldent que la description qui précède n a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent etre envisagées sans sortir pour autant du cadre de 1' Invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique caractérisé par le fait qu il com porte - des mâchoires (3, 4) munies de patins (5, 6, 7, 8) de freinage entourant l'arbre (1) du moteur dont la vitesse est à réguler ; - des ressorts (11) pour solliciter en permanence les mâchoires (3, 4) l'une vers l'autre ; - une cuvette (15) dans laquelle sont logées librement les mâchoires (3, 4) ; -- des logements (24) constitués respectivement par les extrémités voisines (16, 25) de deux mâchoires (3, 4) et la paroi de la cuvette (15) ; - des galets (9, 10) dont le diamètre ne leur permet d évoluer librement que dans une seule zone de leurs logements respectifs (24). 2. Dispositif de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique conforme à la première revendication, caractérisé par le fait que les mâchoires (3, 4) sont semblables et épousent extérieurement la forme circulaire de la cuvette (15), leur aspect général se présentant comme une lettr-e "C" dont la base est amputée par une découpe rectiligne (16) débouchant sur une des deux extrémltés de chaque mâchoire en "C". 3. Dispositif de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique conforme aux première et deuxième revendications, caractérlsé par le fait que chaque logement (24) hébergeant un galet (9, 10) a la forme générale d'un demi-segment circulaire délmlté par l'arc constitué par la paroi de la cuvette circulaire (15), la portion de corde correspondant à la découpe (16) d'une extrémité de mâchoire (3, 4), la flèche étant formée par l extrémité (25) dépourvue de découpe (16) de l'autre mâchoire, le galet (9, 10) ayant un diamètre tel qu fol ne peut évoluer librement dans ce logement (24) que dans sa partie de plus grand volume. 4. Dispositif de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique conforme à la première revendicatison, caractérisé par le fait que les ressorts (11) sont disposés entre les extrémités appartenant à des mâchoires différentes (3, 4) pour que la force de traction de valeur déterminée qu ils exercent sur ces mâchoires se traduise par un effort de serrage des patins (5, 6, 7, 8) sur l'arbre (1) tel que celui-c i peut entraîner dans son mouvement de rota tlon les patins (5, 6, 7, 8) et leurs mâchoires (3 > -4) selon la position des galets (9, 10) dans leurs logements (24). 5. Dispositif de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique conforme aux première, troisième et quatrième revendications, caractérisé par le fait que, dans un sens donné (26) de rotation de l'arbre (1), les mâchoires (3, 4) tournent pareillement dans la cuvette (15) du fait que les galets (9, 10) restent en permanence dans la partie de leurs logements (24) où ils peuvent évoluer librement et n ont ainsi aucune action sur les mâchoires (3, 4). 6. Dispositif de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique conforme aux première, troisième et quatrième revendications, caractérlsé par le fait que, dans un sens donné (27) de rotation de l'arbre (1), les mâchoires (3, 4) sont immobilisées du fait que les galets (9, 10) sont sollicités en permanence vers la partie de leurs logements (24) où ils se trouvent coincés entre la découpe (16) de la mâchoire correspondante et la paroi voisine de la cuvette (15), l effort de serrage des patins (5, 6, 7, 8) alors bloqués se traduisant sur l'arbre (1) par un frottement qui constitue un couple résistant de freinage destiné à réguler la vitesse de rotation du moteur.