Brevet FR2643732A1 — publié le 19900831

Dispositif correcteur pour positionner avec Précision dans un plan vertical un nobile se dfiplacant cOncooitwvt; dans une direction horizontale et une direction verticale. La présente invention concerne un dispositif correcteur pour positionner avec précision dans un plan vertical un mobile se déplaçant concomitamment dans une direction horizontale et une direction verticale par rapport à des emplacements fixes répartis dans ce plan vertical suivant un quadrillage. Ces déplacements : translation et levage sont commandés séparément et simultanément, afin d'obtenir des performances élevées. Cependant, ils sont combinés et la trajectoire obtenue est une courbe particuliôre rejoignant le point réel de départ au point théorique d'arrivée. Les déplacements et la géométrie de ce quadrillage n'étant pas rigoureusement précis, le point d'arrêt théorique atteint par le mobile en réponse à la commande est situé dans une zone d'incertitude centrée sur ltemplacement visé. La présente invention a pour but, d'une façon générale, de corriger dans la zone d'incertitude le point arrêt théorique pour qu'il coïncide avec le point d'arrêt réel qui correspond à la case sélectionnée du quadrillage. Dans ce but et conformément å l'invention, chaque emplacement comporte deux cibles lumineuses linéaires, telles que des réflecteurs minces, l'une horizontale et l'autre verticale, cependant que le mobile comporte deux capteurs optiques positionnés de façon que ledit mobile soit situé en regard de l'emplacement considéré lorsque lesdits capteurs sont eux-mêmes situés en regard des cibles horizontale et verticale dudit emplacement, les capteurs étant reliés aux circuits de commande des dispositifs d'entratnement en translation et respectivement en levage du mobile pour arrêter celui-ci horizontalement et verticalement lorsqu'ils sont sollicités respectivement par -la cible verticale et la cible horizontale de l'emplacement sélectionné auquel les dispositifs d'entrainement précités l'ont amené. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse du dispositif correcteur - les mouvements de translation et de levage sont générés chacun par un moteur autosynchrone avec variateur de vitesse à commande numérique et programmable, - un capteur ou résolveur est incorporé dans le moteur pour donner en permanence la position de celui-ci afin que la loi de mouvement établie par programmation et mémorisée dans le variateur puisse être suivie jusqu'à la coordonnée - correspondante du point d'arret théorique, coordonnée qui est transmise audit variateur par un "superviseur" tel qu'un micro-ordinateur ou un automate programmable. - et la loi de mouvement programmée comporte en fin de décélération qui correspond à la coordonnée du point d'arrêt théorique, un palier de petite vitesse se terminant par une décélération commandée par le signal en provenance du capteur optique correspondant lorsque celui-ci reçoit le faisceau émis par la cible conjuguée pour que le mouvement cesse au point d'arrêt réel défini par cette cible. Dans cette forme de réalisation, les programmes des deux variateurs sont couplés pour que le palier de petite vitesse de l'un ne puisse être enclenché que si la vitesse de l'autre est nulle, cet enclenchement du premier s'accompagnant de l'accélération du deuxième jusqu'a atteindre la petite vitesse, de sorte que l'approche du point d'arrêt reel dans la zone d'incertitude s'effectue suivant les deux mouvements conjugués à petite vitesse. Ce dispositif correcteur peut être mis en oeuvre dans de nombreuses applications. En particulier, il peut être appliqué à un transtockeur qui comprend, d'une part, un sommier guidé en translation le long d'une voie horizontale s'étendant parallèlement ô un rayonnage et d'autre part, un mât faisant corps avec le sommier et le long duquel est guidée en translation verticale une nacelle munie d'un moyen pour l'extraction des tiroirs ou bacs rangés dans les cases du rayonnage, le sommier supportant un moteur qui entraîne une roue menante circulant sur un rail inférieur horizontal fixe et le mât supportant un moteur qui entraîne une transmission verticale accouplée à la nacelle. Dans ce cas, chacun des montants du rayonnage séparant les piles d'emplacements est muni en regard de chaque emplacement d'une cible, en particulier réflectrice, conformée en équerre ayant une branche horizontale fine et une branche verticale fine, le capteur de la nacelle qui stoppe le mouvement horizontal coopérant avec les branches verticales des équerres situées d'un cEté de la pile contenant l'emplacement visé, tandis que le capteur de la nacelle qui stoppe le mouvement vertical coopère avec les branches horizontales des équerres situées de l'autre csté de la pile considérée. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur le dessin annexé. Sur le dessin - la figure 1 est une perspective schématique illustrant un transtockeur auquel le dispositif de l'invention est appliqué, - la figure 2 est une élévation schématique montrant la disposition relative des organes réflecteurs et des cellules relatives à la translation et au levage, - la figure 3 est un graphique montrant la vitesse du mobile dans une direction, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, illustrant les vitesses conjuguées du mobile, - la figure 5 est un graphique représentant les mouvements conjugués du mobile en correspondance avec le graphique de la figure 4. Ainsi que cela ressort clairement de la figure 1, le transtockeur auquel le dispositif correcteur de l'invention est appliqué à titre d'exemple, comporte un sommier 1 faisant corps avec un mât 2 et constituant un mobile 3 susceptible de se déplacer parallèlement à la façade d'un rayonnage 4. Le mobile 3 est guidé en translation horizontale le -long d'une rail inférieur 5 au moyen de deux roues porteuses 6 et 7 montées sur le sommier 1, la roue antérieure 6 étant folle, tandis que la roue postérieure 7 est menante et accouplée à un groupe motoréducteur de translation 8. Le mobile 3 est maintenu vertical au moyen d'une fourchette ô galets 9 surmontant le mât 2 et coopérant avec un rail supérieur 10. Une nacelle 11 est guidée en translation verticale le long du mât 2, en particulier au moyen de galets, et est relié à un groupe motoréducteur de levage 12 par toute transmission appropriée. Dans l'exemple représenté, une chaîne sans fin 13 est bouclée sur deux roues dentées 14, 15 supportées par le mât 2, la roue supérieure 14 étant folle, tandis que la roue inférieure 15 est accouplée au groupe 12, la chaîne est fixée à la nacelle. La nacelle 11 est équipée d'un moyen de support 16 destiné à recevoir un tiroir ou un bac 17 en vue-de l'amener au poste de distibution des pièces ou autres produits qurii contient ou de le ranger dans sa case 18 du rayonnage 4. Dans l'exemple représenté, le moyen de support 16 est constitué par une fourche le faisant corps avec la nacelle 11 et munie de glissières 20 le long desquelles le tiroir ou bac (117) peut être déplacé. Cette nacelle Il est également équipée d'un dispositif de prise et de translation 21 grâce auquel le tiroir 17 précité (représenté en trait plein) peut être rangé dans la case sélectionnée 18 du rayonnage 4 lorsque la nacelle 11 est convenablement positionnée en regard ou bien un tiroir 17a (représenté en trait interrompu) peut ensuite être extrait d'une autre case sélectionée 18a du rayonnage lorsqu'auparavant la nacelle est venue se positionner en regard. Comme le montre également la figure 1, le rayonnage 4 comporte des montants 21 s'étendant parallèlement les uns aux autres en façade et au fond. Les montants 21 sont reliés entre eux par des traverses 22 délimitant, de niveau en niveau, les cases 18. Ces traverses sont constituées dans l'exemple représenté par des cornières de guidage ou tout autre forme de glissières. Les montants 21 sont relativement épais et constituent, dès lors que les cornières 22 sont fixées en applique des deux cotés, des espaces libres dans lesquels des cibles 23 et 24 de positionnement fin horizontal et vertical peuvent être disposées. A chaque case correspond deux cibles jumelées, l'une verticale 23, disposée d'un coté de la case considérée pour le positionnement horizontal et l'autre horizontale 24 disposée du côté opposé de cette case pour le positionnement vertical. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, sur chaque montant 21 et en regard de chaque case 18 est fixée avec précision une plaque 2 présentant une équerre réfléchissante dont les branches très minces verticale et horizontale constituent respectivement des cibles 23 et 24. Considérant une case quelconque 18 et les montants 219 et 21d qui l'encadrent à gauche et à droite respectivement - la branche verticale réfléchissante 23 de la plaque 25 de même niveau du montant gauche 219 coopère avec une source lumineuse (non représentée) et une cellule photoélectrique 26 de la nacelle 91 pour que cette cellule participe au positionnement horizontal fin de ladite nacelle en regard de la case 18 considérée. - et la branche horizontale réfléchissante 24 de la plaque 25 de même niveau du montant droit 21d coopère avec une autre source lumineuse (non représentée) et une autre cellule photoélectrique 27 de la nacelle 11 pour que cette autre cellule participe au positionnement vertical fin de ladite nacelle en regard de la case 18 considérée. Des lors, la branche horizontale réfléchissante 24 de la plaque précitée 25 du montant gauche 219 règle le positionnement vertical fin de la nacelle en regard de la case précédente (à gauche), tandis que la branche verticale réfléchissante 23 de la plaque précitée du montant droit 21d règle le positionnement horizontal fin de la nacelle en regard de la case suivante (à droite). Comme le montre la figure 2, le positionnement fin de la nacelle 11 est obtenu lorsque1 ladite nacelle suivant la trajectoire 28, sa cellule 26 coïncide avec le point milieu 29 de la branche verticale réfléchissante 23 du montant gauche 219 et sa cellule 27 coincide avec le point milieu 30 de la branche horizontale réfléchissante 24 du montant droit 21d. Dès lors, la distance horizontale "d" des cellules 26, 27 est égale à la distance "d" de la branche 23 précitée au point milieu 30 et la distance verticale "hn desdites cellules 26, 27 est égale à la distance "h" de la branche 24 précitée au point milieu 29. Selon une variante, les cellules 26 et 27 peuvent être réparties comme les points milieux 29 et 30 d'une même équerre et, dès lors, les arrêts conjugués par lesdites cellules des mouvements horizontal et vertical sont déclenchés par les branches verticale 23 et horizontale 24 de la même équerre, par exemple celle du montant gauche 219 jouxtant la case visée. Bien entendu, les cellules photoélectriques 26, 27 peuvent être remplacées par des capteurs optiques équivalents tels que des phototransistors, des photodiodes ou autres. De même, les branches réfléchissantes coopérant avec des sources lumineuses, peuvent elles-mêmes être constituées par des sources lumineuses telles que des chapelets de diodes électro-luminescentes, des cristaux liquides... et dans ce cas, une alimentation électrique est nécessaire sur les montants 21 de façade. Ainsi que cela est exposé dans ce qui précède, la translation du sommier 1 est obtenue au moyen du groupe 8 et le levage de la nacelle 11 est obtenu au moyen du groupe 12. Chacun de ces groupes met en oeuvre un moteur autosynchrone du type moteur à courant continu sans balai. Par exemple, ce moteur peut être constitué par l'un de ceux de la série SB commercialisés par la société française RAGONOT. De tels moteurs autosynchrones comprennent un capteur (résolveur) qui permet de contrôler en permanence le courant de phase du stator en fonction de la position du rotor et peuvent être asservis en vitesse ou en position. Chacun des moteurs autosynchrones des groupes 8 et 12 coopère avec un variateur de vitesse à commande numérique et programmable. Le variateur numérique, qui peut par exemple être constitué par un variateur du type ST1 commercialisé par la société suisse SOCAPEL, comprend une carte électronique à microprocesseur qui permet d'assurer le réglage individuel et programmé de tous les paramètres entrant en compte lors des déplacements absolus ou relatifs, et permet en outre d'assurer une commande du moteur en régime sinusoidal pour obtenir une excellente linéarité du couple. Chaque variateur numérique présente une liaison normalisée, par exemple de type seriel RS 232, avec un ensemble maître extérieur pour permettre l'enclenchement de séquences de programme commandées à partir d'un ensemble maître qui peut être par exemple un microordinateur ou un automate programmable. Des liaisons de type analogique ou parallèle sont également possibles entre le variateur numérique et un ensemble maître extérieur. La carte électronique à microprocesseur, incorporée dans le variateur numérique permet la gestion programmée et délocalisée des accélérations, des vitesses paliers, des décélérations et des arrondis. Chaque variateur numérique peut être relié à un bloc d'alimentation, éventuellement commun aux deux variateurs, et comprend un étage de puissance et diverses protections qui ne sont pas décrites de façon détaillée. Les groupes 8 de translation et 12 de levage étant ainsi organisés et commandés, les mouvements élémentaires de translation et de levage se déroulent indépendamment l'un de l'autre, mais combinent leurs effets de façon que la nacelle 11 suive la trajectoire 28 la mieux appropriée entre le point de départ théorique et le point d'arrêt théorique. Le capteur ou résolveur incorporé ô chaque moteur donne en permanence la position du mobile dans la direction suiyant laquelle le moteur considéré l'entraîne La loi de mouvement établie par programmation est mémorisée dans chacun des deux variateurs. Pour suivre la composante de cette loi (translation ou levage) qui lui est affectée, chaque variateur utilise l'information donnée par le capteur. Un microordinateur ou un automate programmable dit superviseur transmet à chaque variateur les coordonnées de la case à atteindre, affichées au clavier. Le point d'arrêt de chaque composante du mouvement est déterminé par la détection du signal lumineux renvoyé par la branche réflectrice 23 ou 24 correspondant à cette composante et à la case sélectionnée. Il est important de rappeler qu'il existe toujours un écart entre le point théorique auquel la nacelle 11 ainsi déplacée est amenée et le point réel d'arrêt qui se trouve défini par les cibles 23 et 24. Cet écart est dO en particulier aux imprécisions géométriques et dimensionnelles du rayonnage 4, au glissement éventuel de la roue menante 7 sur le rail 5, à l'allongement de la chaîne de levage 13 : les écarts maximaux sont connus et il est alors possible de définir autour de chaque paire de ciblés 23, 24 une zone d'incertitude 31. Dans cette zone d'incertitude se trouve nécessairement le point théorique auquel la nacelle 11 est amenée et se déroule également le positionnement fin obtenu par correction jusqu'au point réel d'arrêt. Pour obtenir un positionnement fin et précis, la programmation de la loi de mouvement de chaque axe (translation, levage) est illustrée par le graphique de la figure 3 qui donne la variation de la vitesse V en fonction du temps t. Le mouvement suivant un axe comprend - une accélération (droite pentue 32), - une vitesse maximale constante V max (palier 33), - une décélération (droite pentue 34), soit jusqu'à l'arrêt (point A), ce qui permet d'atteindre la distance théorique Dt. soit jusqu'a une vitesse réduite Vr, - une vitesse réduite Vr (palier 35), ce qui permet d'avancer dans la zone d'incertitude 31, - une décélération (droite pentue 36) jusqu'à l'arrêt en réponse au signal émis par la cible correspondante 23 ou 24 (point C), ce qui permet d'atteindre la distance réelle Dr. le point B étant atteint en cas de défaillance de la détection des cibles. En pratique, les mouvements des deux axes étant simultanés, l'un des deux mouvements peut se terminer avant l'autre et dès lors, le point réel peut ne pas être atteint. Il est donc important d'amener sensiblement en coîncidence les points théoriques d'arrêt des mouvements des deux axes et de procéder ensuite au positionnement précis à vitesses réduites Vrl et Vr2 suivant lesdits deux axes dans la zone d'incertitude 31. Cela ressort du graphique de la figure 4 illustrant les mouvements conjugués des deux axes Al et A2. Il s'agit tout d'abord de comparer-les deux mouvements en cours à partir des informations délivrées par les deux capteurs ou résolveurs, compte tenu des programmes affichés. Par exemple, l'ensemble maître tel qu'un microordinateur ou un automate programmable effectue cette comparaison et délivre un signal au variateur de l'axe le plus court Al. Cet axe Al ayant accéléré (pente 32), avancé à vitesse maximale constante (palier 33) et décéléré (pente 34) poursuit, en réponse au signal précité, sa décélération jusqu'à l'arrêt (point A). Dans le même temps, l'axe A2 accélère (pente 32), avance ô vitesse maximale constante (palier 33), et décélère (pente 34) jusqu'à la vitesse réduite Vr2. Ce passage à vitesse réduite de l'axe A2 s'accompagne du redémarrage de l'axe Al qui accélère (pente 38) jusqu'à la vitesse réduite Vrai. Les deux axes Al et A2 sont alors ô vitesse réduite et la nacelle 11 se déplace dans la zone d'incertitude 31 de la case 18 sélectionnée. En d'autres termes, la cellule 26 est en regard de la zone d'incertitude 31 de la cible 23 du montant 219 de ladite case et la cellule 27 est en regard de la zone d'incertitude 31 de la cible 24 du montant 21g. Les axes Al et A2 se meuvent à vitesse réduite (paliers 35) jusqu'a ce que les branches réfléchissantes éclairent les cellules qui délivrent, lorsqu'elles sont parvenues successivement en regard des points milieux de ces branches, des signaux 37.1 et 37.2 en des temps différents ti et t2. A réception de ces signaux 37.1 et 37.2, les variateurs provoquent la décélération desdits axes (pentes 36) jusqu'à l'arrêt sur un axe, puis l'arrêt sur l'autre axe. La figure 5 illustre le chemin parcouru par la nacelle 11 suivant les deux axes - axe AI : déplacement accéléré (arrondi 39), puis à vitesse constante maximale (pente 40), puis décéléré (arrondi 41), puis à vitesse constante réduite (pente 42), puis décéléré (arrondi 43) et arrêt (point 44), - axe A2 : déplacement accéléré (arrondi 45), puis ô vitesse constante maximale (pente 46), puis décéléré (arrondi 47) jusqu'à l'arrêt (palier 48) suivi d'une reprise accélérée du déplacement (arrondi 49), puis d'un déplacement à vitesse constante réduite (pente 50), puis décéléré (arrondi 51) et arrêt (point 52). La description qui précède se réfère à un transtockeur. I1 est bien évident que le dispositif correcteur s'applique non seulement à ce transtockeur , mais à tout engin qui comprend un mobile déplaçable suivant deux axes devant des emplacements répartis en damier, pour rejoindre l'un quelconque de ces emplacements à partir de l'un quelconque desdits emplacements. REVENDICATIONS 1.- Dispositif correcteur pour positionner avec précision dans un plan vertical, un mobile se déplaçant concomitamment dans une direction horizontale et une direction verticale, par rapport à des emplacements fixes répartis dans ce plan vertical suivant un quadrillage, ce dispositif correcteur étant caractérisé en ce que chaque emplacement comporte deux cibles lumineuses linéaires, telles que des réflecteurs minces (23, 24), l'une horizontale et l'autre verticale, cependant que le mobile (3) comporte deux capteurs optiques (26, 27) positionnés de façon que ledit mobile soit situé en regard de l'emplacement considéré lorsque lesdits capteurs sont eux-mêmes situés en regard des cibles horizontale et verticale dudit emplacement, les capteurs étant reliés aux circuits de commande des dispositifs d'entraînement en translation (8) et respectivement en levage (12) du mobile pour arrêter celui-ci horizontalement et verticalement lorsqu'ils sont sollicités respectivement par la cible verticale (23) et la cible horizontale (24) de l'emplacement sélectionné auquel les dispositifs d'entraînement précités l'ont amené. 2.- Dispositif correcteur selon la revendication 1, caractérisé - en ce que les mouvements de translation et de levage sont générés chacun par un moteur autosynchrone avec variateur de vitesse à commande numérique et programmable. - en ce qu'un capteur ou résolveur est incorporé dans le moteur pour donner en permanence la position de celui-ci afin que la loi de mouvement établie par programmation et mémorisée dans le variateur puisse être suivie jusqu'à la coordonnée correspondante du point d'arrêt théorique, coordonnée qui est transmise audit variateur par un "superviseur" tel qu'un microordinateur ou un automate programmable. - et en ce que la loi de mouvement programmée comporte en fin de décélération qui correspond à la coordonnée du point d'arrêt théorique, un palier de petite vitesse (35) se terminant par une décélération (36) commandée par le signal (37) en provenance du capteur optique correspondant (26, 27) lorsque celui-ci reçoit le faisceau émis par la cible conjuguée (23, 24) pour que le mouvement cesse au point d'arrêt réel défini par cette cible. 3.- Dispositif correcteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les programmes des deux variateurs sont couplés pour que le palier de petite vitesse de l'un ne puisse être enclenché que si la vitesse de l'autre est nulle, cet enclenchement du premier s'accompagnant de 11 accélération du deuxième jusqu'à atteindre la petite vitesse, de sorte que l'approche du point d'arrêt réel dans la zone d'incertitude s'effectue suivant les deux mouvements conjugués à petite vitesse. 4.- Dispositif correcteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé - -en ce qu'il est appliqué à un transtockeur comprenant d'une part, un sommier (1) guidé en translation le long d'une voie horizontale (1) s'étendant parallèlement à un rayonnage (4) et d'autre part, un mat (2) faisant corps avec le sommier et le long duquel est guidé en translation verticale une nacelle (11) munie d'un moyen (21) pour l'extraction des tiroirs ou bacs (17) rangés dans les cases (18) du rayonnage, le sommier supportant un moteur (8) qui entraîne une roue menante (7) circulant sur un rail inférieur horizontal fixe (5) et le mat (2) supportant un moteur (12) qui entraîne une transmission verticale (13 à 15) accouplée à la nacelle. - et en ce que chacun des montants (21) du rayonnage séparant les piles d'emplacements est muni en regard de chaque emplacement d'une cible, en particulier réflectrice, conformée en équerre ayant une branche horizontale fine (24) et une branche verticale fine (23), le capteur (26) de la nacelle (11) qui stoppe le mouvement horizontal coopérant avec les branches verticales (23) des équerres, tandis que le capteur (27) de la nacelle (11) qui stoppe le mouvement vertical coopère avec les branches horizontales (24) des équerres. 5.- Dispositif correcteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs (26, 27) de la nacelle sont écartés de façon identique aux milieux des équerres situées de part et d'autre d'une même case, de façon que le capteur (26) stoppe le mouvement horizontal en coopérant avec la branche verticale (23) de l'équerre située d'un cOté de l'emplacement visé et que le capteur (27) stoppe le mouvement vertical en coopérant avec la branche horizontale (24) de l'équerre située de l'autre cOté de la pile considérée.