Brevet FR2648582A1 — publié le 19901221

Dispositif de télécommande électrique du type maniDu- lateur ou analogue. La présente invention concerne des perfection- nements apportés aux dispositifs de télécommande électrique du type manipulateur ou analogue, comprenant un corps métallique renfermant des poussoirs coulissants associés deux par deux et actionnés à partir d'un organe d'actionnement notamment manuel, chaque poussoir étant associé à des moyens convertisseurs aptes & engendrer un signal électrique dont un paramètre est représentatif du déplacement et/ou de la position du poussoir, des moyens de traitement de signaux permettant de traiter le signal recueilli en sortie du récepteur. De tels dispositifs de télécommande trouvent une application particulièrement intéressante, bien que non exclusive, dans les dispositifs de commande hydraulique ou pneumatique, car tout en conservant les mêmes organes de commande (par exemple poignée basculante) qui ne modifient en rien les habitudes des utilisateurs, les liaisons entre lesdits organes de commande et les organes commandés (verins, pompes par exemple) se trouvent considérablement simplifiées: des faisceaux de conducteurs électriques (mécaniquement résistants, courbables sur de faibles rayons et donc faciles & mettre en place, réalisables en atelier avant montage) remplacent les nombreux conduits hydrauliques (fragiles, peu facilement courbables, devant être montés un par un in situ); de plus la distance séparant l'organe de commande de l'organe commandé devient indifférente et l'actionnement rigoureusement simultané de plusieurs organes commandés à partir d'un organe de commande unique devient possible sans autres complications même si leurs éloignements respectifs sont très différents. Toutefois, il se pose le problème de réaliser un dispositif de télécommande électrique du type précité qui corresponde de façon aussi identique que possible, z dans ses formes, ses dimensions, ses c6tes de montage, aux dispositifs de télécommande purement fluidique (hydraulique ou pneumatique) utilisés jusqu'à présent pour que ces dispositifs de télécommande électrique puissent etre montés sur des machines neuves aussi bien que sur des machines déjà existantes en remplacement de dispositifs de télécommande purement fluidique et sans modifications notables de celles-ci. L'invention a précisément pour but de proposer un aménagement original de la partie du dispositif de télécommande précité réservée à l'électronique, aménage- ment qui permette de conserver les formes, volumes et dimensions des dispositifs de télécommande antérieurs à fonction purement fluidique, et même d'autoriser le maintien du carter de protection employé dans ces derniers. A ces fins, le dispositif de télécommande conforme à l'invention se caractérise essentiellement: - en ce qu'à l'extrémité du corps métallique opposée à l'organe d'actionnement est prévu un socle métallique traversé par les tiges des poussoirs associés aux moyens convertisseurs, en ce qu'au moins une carte à circuits imprimés, supportant les composants électroniques, en particu- lier ceux des moyens convertisseurs et des moyens de traitement des signaux, est disposée sensiblement perpendiculairement au socle dans une zone centrale de celui-ci, entre et/ou le long des tiges des poussoirs, en ce que des supports en un matériau thermiquement conducteur sont fixés sur le socle de façon thermi- quement conductrice et supportent la carte à circuits imprimés, - en ce que lesdits supports sont en outre disposés en contact de conduction thermique avec des composants électroniques de la carte à circuits imprimés, - et en ce que le socle reçoit un carter de protection conférant au dispositif la même forme générale et les mêmes dimensions qu'un dispositif de télécommande connu du type manipulateur ou analogue à fonctionnement purement fluidique. Avantageusement, le socle possède des plots saillants et les supports sont fixés latéralement sur ces plots. De façon intéressante, les supports sont situés au voisinage des bords latéraux de la carte à circuits imprimés et la carte est fixée latéralement par ses bords sur les supports, ce qui autorise un accès facile aux moyens de fixation (vis par exemple), sans être gêné par les composants électroniques fixés sur la carte à circuits imprimés. Dans un premier mode de réalisation possible concernant un dispositif équipé d'une seule paire de poussoirs coulissants, la carte à circuits imprimés est unique et disposée parallèlement au plan défini par lesdits poussoirs et au voisinage de ceux-ci. Dans un autres mode de réalistion possible concernant un dispositif équipé de plus de deux poussoirs coulissants, notamment de trois ou quatre poussoirs, les cartes à circuits imprimés sont au nombre de deux et disposées en croix, en particulier en croix asymétrique de manière que, dans le cas plus particulier d'un dispositif à quatre poussoirs, chaque carte puisse s'étendre parallèlement au plan défini par deux pous- soirs opposés. Il est également possible de prévoir une carte à circuits imprimés de liaison fixée aux extré- mités libres des cartes principles, perpendiculairement à celles-ci, par l'intermédiaire de connecteurs électriques. L'agencement conforme à l'invention permet de loger, dans le volume restreint cylindrique défini par le carter d'un dispositif antérieur, non seulement les émetteurs et récepteurs de rayonnement associés à chaque élément à caractéristique variable accouplé mécanique- ment & un poussoir coulissant, mais aussi toute l'élec- tronique nécessaire au traitement du ou des signaux électriques délivrés par le récepteur ainsi que l'élec- tronique nécessaire à la gestion de diverses fonctions (étalonnage, courbes de réponses multiples, etc.). L'agencement particulier des supports de carte et la liaison thermiquement conductrice qu'ils établissent avec le socle, lequel sert alors de dissipateur ther- mique, assure l'évacuation nécessaire des calories engendrées par les composants électroniques. La position des cartes rend leurs faces particulièrement accessibles pour des tests et les moyens de fixation (par exemple des vis) des cartes, sur les supports, des supports sur le socle et même du socle sur le corps du dispositif restent eux aussi d'un accès facile malgré la présence des composants électroniques, ce qui autorise des remplacements aisés des organes. La configuration retenue pour le montage des cartes à circuits imprimés permet de réduire au maximum le nombre de celles-ci, elles n'excèdent pas deux même pour un dispositif de télécommande à quatre poussoirs: les liaisons s'en trouvent réduites d'autant, la fabri- cation des cartes en est simplifiée et, si besoin est, une seule carte transversale de liaison peut être mise en place en bout, afin d'éviter les câblages discrets. Dans un premier exemple de réalisation possible, le socle précité est fixé au corps métallique: le dis- positif se présente alors sous forme monobloc, bien que les divers organes composants soient individuellement démontables en vue de leur entretien et/ou de leur remplacement. Dans un second exemple de réalisation possible, le socle est solidarisable au carter de manière à former une unité renfermant les cartes à circuits imprimés qui soit fixable de manière amovible au corps. Le dispositif se présente alors sous forme de deux unités distinctes -une unité supérieure renfermant la partie mécanique du dispositif et une unité inférieure renfermant la partie électrique et électronique du dispositif- qui sont as- semblables l'une à l'autre; l'une d'entre elles, no- tamment l'unité électrique, peut ainsi être facilement et rapidement séparée de l'autre, par exemple pour son contrôle et/ou son remplacement. Afin de protéger le dispositif contre les pollutions (poussière, projection d'huile,...) dans un environnement très sévère, il est indispensable que le dispositif soit hermétiquement clos et que par consé- quent le carter protecteur soit monté de façon étanche sur le corps du dispositif. En raison des dégagements calorifiques dus à la présence de certains composants électroniques, il est alors nécessaire de prévoir une régulation de la température au sein de l'enceinte afin de réduire autant que faire se peut les dérivés ther- miques de l'électronique. Toutefois, une régulation thermique à une température traditionnelle de l'ordre de 'C nécessiterait le recours à un dispositif de re- froidissement, encombrant et coûteux, dont le fonction- nement se trouverait rendu d'autant plus aléatoire que le dispositif de télécommande peut se trouver placer dans une ambiance chaude, voire même très chaude (par exemple manipulateur d'un engin de travaux publics en plein soleil en région tropicale). On prévoit donc conformément à l'invention que la régulation de température s'effectue & une valeur ou dans une plage relativement élevée (par exemple vers 40'C ou entre 40 et 60C). L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisa- tion préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, description dans laquelle on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue de côté en coupe d'un dispo- sitif de télécommande électrique agencé conformément à l'invention, et - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe respective- ment selon les lignes II-Il et III-III de la fig. 1 Sur la figure 1, un dispositif de télécommande électrique du type manipulateur, désigné dans son en- semble par la référence 20, comprend un bloc d'action- nement manuel 21 (partie supérieure du dispositif 20 sur la figure 1) qui est agencé d'une manière classique, connue en soi par exemple pour des manipulateurs hydrauliques de commande de distributeurs hydrauliques. Succinctement, une poignée d'actionnement 22, solidaire d'une came 23, est montée pivotante autour d'un axe (dans le cas d'une commande d'un seul ou de deux cir- cuits) ou autour d'un point de basculement 24 (dans le cas d'une commande de plus de deux circuits, trois ou quatre par exemple) -cas représenté sur la figure-. Le corps métallique 25 qui supporte la poignée 22 par l'intermédiaire de son articulation 24 comporte des alésages 26 à axes parallèles notamment symétriques par rapport à l'axe du corps 25, et dans lesquels sont disposées des tiges coulissantes ou poussoirs 27 se terminant, à leur partie supérieure (sur la figure, par des doigts 28 saillants hors du corps 25). Des ressorts de compression 29 associés aux tiges 27 repoussent celles-ci en permanence vers le haut de manière qu'un des doigts 28 soit en appui contre la came 23 lorsque celle-ci est inclinée de son côté par l'actionnement (vers la gauche ou vers la droite, par exemple, sur la figure 1) de la poignée 22. A la partie inférieure du corps 25 est prévue une enceinte ou chambre 30 dans laquelle font saillie les extrémités inférieures des tiges 27. A chaque tige 27 est associé un dispositif de détection de position constitué de la manière suivante. A l'extrémité infé- rieure de la tige 27 est accouplée rigidement une plaque 31 constituée en un matériau à caractéristique variable longitudinalement, en particulier de préférence à trans- parence variable; la plaque 31 est apte à coulisser entre un émetteur 32 et un récepteur 33 de rayonnement infra-rouge disposés face à face de part et d'autre de la plaque 31 et supportés dans la chambre 30 de la façon qui sera indiquée ci-après. Tout actionnement de la poignée 22 provoque un déplacement concommitant de l'une des tiges 27, et donc de la plaque 31 qui lui est associée, et le récepteur 33 correspondant délivre un signal électrique dont un paramètre (par exemple l'amplitude ou la fréquence) varie de façon équivalente. Le dispositif de télécommande 20 constitue donc une commande proportionnelle qui délivre un signal élec- trique représentatif d'un déplacement mécanique, lequel signal électrique peut être transmis à distance, soit par fils, soit par rayonnement, vers l'appareil commandé. Un tel dispositif de télécommande électrique est particulièrement intéressant car il peut être réalisé de façon économique à partir de composants électroniques (émetteur et récepteur à rayonnement infra-rouge) peu coûteux, d'un organe de proportionna- lité (plaque 31) facile à fabriquer en grande série à faibles coûts par exemple par voie photographique, et d'un manipulateur 21 qui est déjà existant dans les commandes hydrauliques de distributeurs hydrauliques. La chambre 30 est délimitée par un carter 34 de forme générale sensiblement cylindrique de révolution, monté de façon étanche sur un socle métallique 35- lui-même fixé à l'extrémité du corps 25 et muni des passages appropriés pour les tiges 27 des poussoirs coulissants 28. Par exemple, comme représenté aux fig. 2 et 3, le carter 34 est fixé au socle 35 par des vis 36 parallèles à l'axe central du dispositif et accessibles grâce à la présence d'encoches longitudinales 37 formées par la paroi latérale du carter 34. Sur sa face inférieure (tournée vers la chambre 30), le socle 35 est muni de plots saillants 38, par exemple au nombre de quatre dans le cas d'un manipula- teur à quatre départs (quatre poussoirs) représenté sur les figures. Sur ces plots 38 sont vissés transversale- ment des supports respectifs 39, en un matériau thermi- quement conducteur, par exemple en aluminium qui se présentent sous la forme générale de profilés plats allongés ou barrettes s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central du dispositif. La liaison mécanique entre plots et barrettes est thermiquement conductrice. Comme on le voit mieux plus particulièrement à la fig. 2, les plots 38 sont situés à la périphérie du socle 35 et en des emplacements tels que les barrettes de support 39 soient deux à deux sensiblement diamé- tralement opposées, sur les mêmes diamètres que les tiges 27 des poussoirs, en se faisant face. Sur les barrettes de support sont vissées, latéralement et par leurs bords respectifs, deux plaques à circuits imprimés disposées en une croix asymétrique, chacune de ces plaques s'étendant parallèlement au plan défini par deux tiges 27 opposées et à distance de celles-ci; les deux cartes 40 s'étendent donc également sensiblement perpendiculairement au socle 35. Les deux cartes 40 supportent tous les compo- sants électroniques nécessaires au fonctionnement du dispositif; en particulier elles supportent directement les paires émetteur 32-récepteur 33 qui peuvent être inclus dans une pièce en U (comme montré à la fig. 3) enserrant une plaque 31 associée. Certains composants qui s'échauffent notablement en fonctionnement (tran- sistors de puissance, circuits intégrés) sont en contact thermiquement conducteur avec les barrettes 39 qui servent de radiateur; la chaleur est alors transmise par les barrettes vers le socle 35 et le corps 25 qui constituent des dissipateurs thermiques de grande puissance. A l'extrémité libre des cartes principales 40 peut être prévue une carte secondaire de liaison 41, disposée transversalement; une telle carte de liaison est en principe dépourvue de composant et assure, par ses propres pistes imprimées, les liaisons électriques entre les deux cartes 40, par l'intermédiaire de connecteurs électriques 42 qui assurent également sa fixation mécanique. Des moyens élastiques (par exemple un bloc de matériau mousse 43) prévus en fond du carter 34 s'ap- puient sur la carte de liaison 41 et assurent le maintien et le blocage de l'ensemble. Un orifice 44, traversant la carte 41, le bloc de mousse 43 et le fond du carter 34, est prévu par le passage des fils électriques de raccordement aux circuits extérieurs. Dans certains domaines d'utilisation, le mani- pulateur peut être placé dans un environnement agressif susceptible d'affecter défavorablement son fonctionne- ment, comme c'est le cas notamment pour les matériels de travaux publics. Pour protéger le dispositif contre les chocs mécaniques pour empêcher l'humidité ambiante d'atteindre les composants électroniques (risque de fuites ou de court-circuits électriques) et le film photographique constitutif des plaques 31 (matériau sensible à l'eau), il est souhaitable que le carter 34 soit monté de façon totalement étanche sur le socle 35. Par là même, on évite en outre que des poussières se déposent sur les plaques 31 et obscurcissent et/ou modifient le motif à transparence variable, et donc modifient la loi de progressivité de la commande. Toutefois, l'étanchéité du montage est défavo- rable du point de vue thermique, car la chaleur dégagée par les composants électroniques en fonctionnement. ne peut pas être évacuée: non seulement la variation de température dans la chambre 30 risque d'entrainer une dérive thermique des signaux électriques susceptible de provoquer un déplacement du point neutre, mais en outre le film photographique pouvant constituer chaque plaque 31 risque d'être déformé par une température trop élevée, avec une modification concommitante du motif à transparence variable. Pour éviter cet inconvénient, on prévoit une régulation thermique de la chambre 30 contenant l'élec- tronique et les plaques mobiles 31, grâce à des moyens de régulation thermique. Pour réduire dans toute la mesure du possible l'énergie nécessaire au fonctionnement des moyens de régulation thermiques, il est souhaitable de faire en sorte que ces moyens assurent une régulation à une tem- pérature ou dans une plage de températures supérieure à la température ambiante nominale (20'C): la température de régulation pourrait avantageusement être maintenue à une valeur de l'ordre de 40'C, par exemple dans une plage comprise entre 35'C et 45'C, voire 40'C à 60'C. Ces moyens de régulation thermiques peuvent comporter notamment une ou plusieurs résistances de chauffage, montées sur une des cartes à circuits imprimés. Comme il va de soi et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réa- lisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier un montage analogue, mais plus simple, avec seulement une seule carte à circuits imprimés fixée sur deux barrettes de support, peut être 1l prévu dans le cas d'un manipulateur à deux départs (deux poussoirs). De plus, on notera que, dans l'exemple de réalisation représente, le socle 35 est fixé directement sur le corps metallique 25, de sorte que le dispositif constitue un ensemble monobloc. On peut cependant envisager que le socle 35 soit solidarisé au carter 34 de manière à constituer une uni- té spécifique renfermant tous les composants électriques et/ou électroniques qui soit fixable de manière amovible au corps 25. Le dispositif se présente alors comme l'as- semblage de deux unités de base, savoir une unité supé- rieure (correspondant à la référence 21) qui renferme toute la partie mécanique du dispositif et une unité inférieure qui renferme l'électronique. Ces deux unités, par exemple vissées ou boulonnées l'une à l'autre, n'ont pas de lien physique autre que les moyens de fixation et elles peuvent donc être facilement et rapidement sépa- rées; en particulier, l'unité électronique peut être enlevée sans difficultés alors que l'unité mécanique reste en place sur la machine, pour contrôle et/ou remplacement. On remarquera en particulier que cette indépendance structurelle des deux unités résulte du choix retenu pour la constitution des moyens conver- tisseurs qui transforment le déplacement et/ou la position de chaque poussoir en un signal électrique: en effet chacun de ces moyens convertisseurs comprend d'une part, une plaque mobile 31 qui est solidaire du poussoir et qui appartient donc structurellement à l'unité méca- nique et, d'autre part, l'émetteur 32 et le récepteur 33 qui sont fixés sur une carte à circuits imprimés et qui appartiennent donc à l'unité électronique, bien que ces éléments coopèrent fonctionnellement. Il en résulte un avantage manifeste au niveau de la fabrication, du montage et de l'entretien. 2648582. REVENDICATIONS 1. Dispositif de télécommande électrique du type manipulateur ou analogue (20), comprenant un corps mé- tallique (25) renfermant des poussoirs coulissants (27) associés deux par deux et actionnés & partir d'un organe d'actionnement notamment manuel (22), chaque poussoir étant associé à des moyens convertisseurs aptes à engendrer un signal électrique dont un paramètre est représentatif du déplacement et/ou de la position dudit poussoir, des moyens de traitement de signaux permettant de traiter le signal recueilli en sortie du récepteur, caractérisé - en ce,qu'à l'extrémité du corps métallique (25) oppo- sée à l'organe d'actionnement est prévu un socle métallique (35) traversé par les tiges de poussoirs (27) associées aux moyens convertisseurs (31), - en ce qu'au moins une carte à circuits imprimés (40), supportant les composants électroniques, en particu- lier ceux des moyens convertisseurs et des moyens de traitement des signaux, est disposée sensiblement perpendiculairement au socle (35) dans une zone centrale de celui-ci, entre et/ou le long des tiges des poussoirs (27), - en ce que des supports (39) en un matériau thermique- ment conducteur sont fixés sur le socle (35) de façon thermiquement conductrice et supportent la carte à circuits imprimés (40), - en ce que lesdits supports (39) sont en outre disposés en contact de conduction thermique avec des composants électroniques de la carte à circuits imprimés, - et en ce que le socle (35) reçoit un carter de protec- tion (34) conférant au dispositif la même forme et les mêmes dimensions qu'un dispositif de télécommande connu du type manipulateur ou analogue à fonctionne- ment purement fluidique. 2. Dispositif de télécommande selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le socle possède des plots saillants (38) et en ce que les supports (39) sont fixés latéralement sur ces plots (38). 3. Dispositif de télécommande selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé en ce que les supports (39) sont situés au voisinage des bords latéraux de la carte à circuits imprimés (40) et en ce que la carte est fixée latéralement par ses bords sur les supports. 4. Dispositif de télécommande selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, équipé d'une seule paire de poussoirs coulissants, caractérisé en ce que la carte à circuits imprimés est unique et disposée parallèlement au plan défini par lesdits poussoirs et à proximité de ceux-ci. 5. Dispositif de télécommande selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, équipé de plus de deux poussoirs coulissants, notamment de trois ou quatre poussoirs, caractérisé en ce que les cartes à circuits imprimés sont au nombre de deux disposées en croix. 6. Dispositif de télécommande selon la revendi- cation 5, caractérisé en ce que les deux cartes forment une croix asymétrique. 7. Dispositif de télécommande selon la revendi- cation 5 ou 6, équipé de quatre poussoirs, caractérisé en ce que chaque carte s'étend parallèlement à et à proximité du plan défini par une paire de poussoirs opposés. 8. Dispositif de télécommande selon l'une quel- conque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une carte à circuits imprimés de liaison (41) fixée aux extrémités libres des cartes principales, perpendiculairement à celles-ci, par l'intermédiaire de connecteurs électriques (42). 9. Dispositif de télécommande selon l'une quel- conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, pour chaque poussoir, les moyens convertisseurs compren- nent un élément mobile (31) solidaire du poussoir (27) et possédant une transparence variant entre une valeur moyenne maximale vers une de ses extrémités et une valeur moyenne minimale vers son extrémité opposée et un émetteur (32) et un récepteur (33) de rayonnement se faisant mutuellement face et entre lesquels est disposé l'élément mobile de manière telle que celui-ci modifie de façon corrélatrice un paramètre du rayonnement reçu par le récepteur, en ce que les émetteurs et récepteurs sont fixés sur la ou les cartes à circuits imprimés et en ce que celles- ci sont disposées de manière telle que chaque élément mobile solidaire d'un poussoir puisse coulisser librement entre l'émetteur et le récepteur correspondant. 10. Dispositif de télécommande selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le socle est fixé au corps métallique, le dispositif étant monobloc. 11. Dispositif de télécommande selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le socle est solidarisable au carter de manière à former une unité renfermant les cartes à circuits imprimés qui soit fixable de manière amovible au corps (25). 12. Dispositif de télécommande selon l'une quel- conque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la chambre (30) renfermant les cartes à circuits impri- més est hermétiquement close, et en ce qu'il est prévu des moyens de régulation de la température au sein de cette chambre (30). 13. Dispositif de télécommande selon la revendi- cations 12, caractérisé en ce que les moyens de régula- tion de la température sont agencés pour maintenir la température de l'enceinte au voisinage d'une température prédéterminée relativement élevée ou dans une plage de température relativement élevée. 14. Dispositif de télécommande électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le corps métallique (25) est muni d'alésages (26) d'axes parallèles dans lesquels sont montés les susdits poussoirs coulissants (27) disposés notamment symétriquement par rapport à l'axe du corps, ces poussoirs étant actionnés par une came oscillante ou analogue (23) solidaire dudit organe d'actionnement (22) et étant repoussés en appui contre ladite came ou io analogue par des moyens élastiques respectifs (29).