Brevet FR2734049A1 — publié le 19961115

DESCRIPTION L'invention concerne une règle de synchronisation ou un disque de synchronisation qui est destiné au positionnement exact de machines de production, d'appareils de manipulation ou d'autres organes de réglage mobiles, et qui est constitué par une matière transparente sur laquelle sont apposés des codages destinés à être analysés par l'intermédiaire de capteurs optiques, ainsi qu'un procédé pour fabriquer cette règle ou ce disque. Les disques de synchronisation sont fixés en règle générale sur un axe tournant au moyen de moyeux. Dans le procédé par transmission, un rayon lumineux engendre des impulsions lors de la rotation du disque. La source lumineuse est ici parallèle à l'axe de rotation, et elle envoie un rayon lumineux à angle droit sur le disque. Du fait de la séquence transparent/opaque qui est prédéterminée sur le disque de synchronisation codé, il se produit sur le disque en rotation des ouvertures en forme de fenêtres d'une largeur et d'une longueur déterminées qui sont utilisées pour engendrer des impulsions. Le rayon lumineux qui sort de la source lumineuse (émetteur) est converti en une impulsion par un récepteur (capteur optique) qui est situé sur l'axe optique du rayon lumineux, le type de l'impulsion dépendant de la nature de la "fenêtre". Les impulsions électriques servent à alimenter un circuit de régulation qui est destiné à la mesure du nombre de tours, à l'accélération et au positionnement plus précis de grandeurs de réglage, comme par exemple pour une tête d'impression, pour un bras de robot ou pour un chariot de machine-outil. Pour des systèmes linéaires, on utilise des règles de synchronisation ou des échelles graduées de synchronisation qui sont disposées perpendiculairement à une source lumineuse et qui, lorsqu'elles sont frappées par un rayon lumineux, engendrent une impulsion sur un capteur optique disposé derrière la règle de synchronisation. Ceci est utilisé par exemple dans les machines-outils en vue de com mander leur avance. Les disques de synchronisation ou les règles de synchronisation sont habituellement fabriquées en verre, en métal ou en matière plastique. Dans le cas de la fabrication de produits en très grandes séries, les disques en matière plastique et en métal se sont imposés. Ils sont fabriqués notamment à partir de films transparents dans le cas de capteurs angulaires ou d'unités d'encodage, par exemple pour des imprimantes à jet d'encre. A cette fin, un film industriel est exposé à la lumière en étant pourvu de codages par l'intermédiaire de caches ou de traceurs photoélectriques, et il est ensuite développé. Il en résulte un film transparent sur lequel les codages sont noirs et non réfléchissants. On découpe ensuite dans la matière du film les disques ou les règles individuelles. Un inconvénient de la disposition connue des disques de synchronisation et des capteurs optiques provient du fait que l'émetteur et le récepteur sont disposés de part et d'autre du disque de synchronisation ou de la règle de synchronisation, respectivement. Ceci entraîne une dépense très élevée pour la construction et produit aussi, dans certaines circonstances, une sensibilité plus élevée aux perturbations dues à des sollicitations mécaniques, comme par exemple celles d'une charge oscillante, ou du fait de saletés qui peuvent se déposer sur les deux cotés du disque. Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients qui ont été décrits et de fournir une nouvelle disposition ou, respectivement, une nouvelle constitution de règles de synchronisation ou de disques de synchronisation permettant une construction des circuits de régulation photosensibles qui soit plus simple et, le cas échéant, moins sensible aux perturbations. Selon l'invention, ce but est atteint dans un disque de synchronisation ou dans une règle de synchronisation du genre spécifié au début grâce au fait que la matière por teuse est elle-même réfléchissante ou qu elle est pourvue d'une couche réfléchissante. Il s'est avéré que le fait de revêtir de matières réfléchissantes la face arrière de disques de synchronisation et de règles de synchronisation permettait de disposer l'émetteur et le récepteur l'un à côté de l'autre d'un seul côté. Avantageusement, l'émetteur et le récepteur - et donc la source lumineuse et le capteur optique - sont réunis en un circuit intégré en étant ainsi intimement reliés à la règle de synchronisation ou au disque de synchronisation sous la forme d'un module. Ceci rend les distances plus faibles, diminue les contraintes vibratoires et élimine presque les risques de salissure. Afin de pouvoir déplacer le disque de synchronisation ou la règle de synchronisation à une fréquence très élevée, il est nécessaire d'éviter les défauts lors de la réflexion du rayon lumineux et de maintenir les pertes d'énergie à un niveau aussi faible que possible. Ceci est également important pour la miniaturisation du disque de synchronisation ou de la règle de synchronisation. Grâce à une disposition judicieuse d'un seul côté de la matière porteuse, la dispersion et la diffraction du rayon lumineux peuvent être diminuées et les apparitions d'interférences peuvent être évitées. Ces dispositions améliorent considérablement le pouvoir séparateur, en comparaison d'une disposition dans laquelle le codage et la couche réfléchissante sont chacun disposés d'un côté du disque de synchronisation ou de la règle de synchronisation, respectivement.En utilisant des matières porteuses appropriées, on peut empêcher en outre le vieillissement de la matière des films que l'on utilise dans le cas contraire. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée d'une manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation. Les figures montrent La figure l une vue de côté d'un disque de synchronisation selon l'invention qui comprend un module émetteur récepteur, La figure la une vue de dessus d'un disque de synchronisation selon l'invention qui comprend un module émet teur-récepteur, La figure lb une vue en coupe transversale du disque de synchronisation selon l'invention, Les figures lc à le une vue en coupe transversale d'un disque de synchronisation selon l'invention qui présente une constitution différente de l'unité émettrice-réceptrice, Les figures 2a, 2b et 2c des vues d'un disque de synchronisation classique qui sont analogues aux figures 1, la et lc, La figure 3 une vue de dessus d'un disque de synchronisation qui présente une configuration à trois canaux, et La figure 4 une vue de dessus d'une règle de synchronisation selon l'invention. Le disque de synchronisation est désigné par le repère 1 sur la figure la. Il présente un diamètre D (diamètre optique), et il tourne autour d'un axe de rotation 2. Des fentes 3 sont ménagées sur son pourtour extérieur, et elles présentent une longueur 1 et une largeur b. Le disque de synchronisation 1 est constitué par une matière porteuse 20 qui peut être transparente ou opaque. Sur ce support peut être appliquée une couche réfléchissante 8, une couche photoélectrique 21 ou une couche de gélatine antistatique 22. Pour recouvrir la couche réfléchissante 8, il est avantageux d'appliquer une couche protectrice 23 sur le côté extérieur du disque de synchronisation 1. Il était habituel jusqu'alors d'appliquer une matière adhésive 24 entre une matière porteuse et les couches photoélectriques 21 ou la couche de gélatine 22, respectivement. Selon de nouveaux développements, il est toutefois également possible d'appliquer en même temps les couches précitées dès la production de la couche porteuse, de sorte que des couches adhésives ne sont pas nécessaires. Sur le bord extérieur du disque de synchronisation 1 sont à chaque fois montés un émetteur 4 et un récepteur 5 qui sont disposés sur une unité modulaire commune 6. L'émetteur et le récepteur sont reliés par des conducteurs 7 à un circuit de régulation non représenté. Comme on le voit sur la figure lc, la matière porteuse 20 du disque de synchronisation 1 est de préférence munie d'une couche réfléchissante 8 sur sa face antérieure. La couche photoélectrique 21 au moyen de laquelle les codages sont produits se trouve alors sur cette couche réfléchissante 8. Ainsi, c'est seulement sur les "fentes de passage de la couche photoélectrique, et donc entre les fentes du cache, que les rayons lumineux émis par l'émetteur 4 sont réfléchis selon l'axe optique Z et enregistrés par le récepteur 5 qui fournit une impulsion au circuit de régulation par l'intermédiaire des conducteurs 7. Lorsque la matière porteuse 20 est réalisée sous une forme transparente, on peut disposer entre la matière porteuse 20 du disque de synchronisation 1 et la couche réfléchissante 8 une couche photosensible qui est pourvue de codages en vue de la réalisation de fenêtres destinées à des capteurs optiques. A cette fin, la couche photosensible 9 peut être exposée à la lumière par l'intermédiaire de caches ou de traceurs photoélectriques et développée, comme le montre la figure Id. Pour que le disque de synchronisation selon l'invention soit extrêmement précis, il est nécessaire que le perçage soit disposé exactement au centre du disque. Ceci a lieu au moyen de ce que l'on appelle un poinçonnage piloté où le centre du disque de synchronisation est détecté par voie optique et où le perçage et le contour extérieur sont découpés en même temps. Pour éviter les plus petites différences entre les signaux, il est nécessaire d'éviter tout déséquilibre du disque de synchronisation ou de la règle de synchronisation. Ceci a lieu grâce à un réglage fin lors de l'usinage, cette opération étant réalisée de préférence sur un côté de la matière porteuse 20. Ceci évite un double réglage et empê che gracie à cela les défauts d'usinage. Comme le montre la figure le, la couche photosensible peut être aussi disposée par principe sur l'autre côté de la matière transparente 21 qui est tourné vers le capteur 6. Des diffractions peuvent toutefois apparaître ici lorsque le rayon lumineux émis par l'émetteur 6 passe à travers le cache. De ce fait, il est avantageux de rendre minimale la distance entre les couches qui sont traversées par le rayon lumineux après la réflexion. Tel est le cas dans la première variante citée (figure lc). La figure 2 représente d'une manière analogue à la figure 1 un disque de synchronisation 10 pourvu d'un axe de rotation 2 qui présente également un diamètre optique D, une longueur de fente 1 et une largeur de fente b. Comme la couche réfléchissante est toutefois absente ici, l'émetteur et le récepteur 4, 5 ou 14, 15, respectivement, sont disposés de part et d'autre du disque de synchronisation 10. On constate que le trajet optique sur l'axe Z selon la figure 2b est plus long que sur la représentation de la figure lb. Il faut noter en outre que le nombre des conducteurs et des éléments constitutifs est plus important. En comparaison du disque de synchronisation selon l'invention, le disque de synchronisation selon l'état de la technique qui est représenté sur la figure 2 a donc besoin d'une place plus importante. Pour fabriquer le disque de synchronisation selon l'invention, on munit un film industriel de codages en l'exposant à la lumière, soit par l'intermédiaire de caches, soit par l'intermédiaire de traceurs photoélectriques, et on le développe. Le film standard exposé et développé est transparuent, de sorte que les codages sont noirs et non réfléchissants. Pour obtenir une réflexion sur la face arrière du disque de synchronisation, on dépose une couche métallique sur un côté du film exposé et développé, et ce, au moyen d'un procédé de vaporisation sous un vide élevé. Lors de la fabrication, on peut aussi munir le film d'une couche réfléchissante et d'une couche photosensible, de sorte que la précision de l'image est encore améliorée grâce à cela. On peut aussi utiliser en outre d'autres procédés à couche mince, comme par exemple la technique de pulvérisation cathodique, pour appliquer des couches métalliques fortement réfléchissantes (facteur de réflexion supérieur à 90X). Dans le cas d'une source lumineuse qui émet des ondes lumineuses d'une longueur d'onde égale à 700 nanomètres environ, des essais ont montré que l'on peut utiliser pour les couches les métaux suivants : le cuivre, l'aluminium, le chrome et l'argent. D'autres couches métalliques sont possibles en fonction de la gamme de longueurs d'onde de la source lumineuse et en prenant en considération une adhérence optimale à la matière du film que l'on utilise à chaque fois. En outre, on peut aussi munir la couche métallique d'une couche supplémentaire de protection contre les dégâts mécaniques, le processus restant sinon le même. On divise le film après l'avoir revêtu, de sorte que l'on peut découper dans le film industriel les disques de synchronisation et les règles de synchronisation que l'on souhaite. Le procédé selon l'invention permet la fabrication en grandes séries de produits dont la résolution est élevée. I1 présente en outre l'avantage d'une grande sécurité opérationnelle, pour autant que l'on utilise pour la fabrication un film dont la matière présente des propriétés qui restent les mêmes. Les règles de synchronisation et les disques de synchronisation réfléchissants qui sont fabriqués sous la forme de produits en grandes séries sont utilisés de préférence dans des imprimantes à jet d'encre, le nombre de pièces s'élevant à plusieurs millions par an. C'est tout particulièrement dans le cas de l'impression en couleurs que l'on a besoin d'un positionnement exact de la tête d'impression par l'intermédiaire de l'analy se sensorielle photoélectrique qui est intégrée à un circuit de régulation. A l'aide des capteurs qui sont disposés selon l'invention d'un coté du disque de synchronisation ou de la règle de synchronisation, respectivement, il est possible d'obtenir un mode de réalisation simple et économique. On a expliqué précédemment diverses structures de disques de synchronisation dans lesquelles les codages sont réalisés d'une manière prépondérante sous la forme de fentes. Toutefois, d'autres formes géométriques sont également possibles par principe, et, en particulier, il est possible de réaliser sur le plan technique des canaux uniques ou multiples pour des disques, et aussi pour des règles. On renvoie à ce sujet aux figures 3 et 4 sur lesquelles sont fournis des exemples d'une disposition à canaux multiples. Ainsi, la figure 3 représente une constitution à trois canaux sur un disque de synchronisation 1 comportant les codages sur trois couronnes 11, 12, 13 qui sont symétriques en rotation. La figure 4 montre une constitution analogue pour une règle de synchronisation 16 sur laquelle le codage a lieu dans plusieurs sections consécutives. Il est ici possible d'imprimer également une graduation linéaire 17 ou une graduation logarithmique (non représentée) sur la couche photosensible 18. On remarque des orifices de fixation 26 aux extrémités de la règle de synchronisation 16. - REVENDICATIONS 1. Règle de synchronisation ou disque de synchronisation qui est destiné au positionnement exact et/ou à la détection de la position de machines de production, d'appareils de manipulation ou d'autres éléments constitutifs mobiles et qui est constitué par une matière porteuse sur laquelle sont apposés des codages destinés à être analysés par l'intermédiaire de capteurs optiques, caractérisé par le fait que la matière porteuse (1) est elle-mEme réfléchissante, ou qu'elle est pourvue d'une couche réfléchissante (8). 2. Règle de synchronisation ou disque de synchronisation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la matière (1) est constituée par un film transparent ou opaque, une couche photosensible (9) et une couche réfléchissante (8) étant appliquées sur le film. 3. Règle de synchronisation ou disque de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche photosensible (9) est pourvue au moyen de caches ou de traceurs photoélectriques de codages qui sont destinés à réaliser des fenêtres pour des capteurs optiques. 4. Règle de synchronisation ou disque de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche réfléchissante (8) est constituée par une couche métallique. 5. Règle de synchronisation ou disque de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche métallique est appliquée au moyen d'un procédé produisant une couche mince. 6. Règle de synchronisation ou disque de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche métallique est constituée par du cuivre, de l'aluminium, du chrome ou de l'argent. 7. Règle de synchronisation ou disque de synchronisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on applique sur la couche métallique une autre couche qui la protège contre les détériorations d'origine mécanique. 8. Procédé pour la fabrication d'une règle de synchronisation ou d'un disque de synchronisation selon l'une des revendications prEcédentes, caractérisé par le fait qu'au moyen de caches ou de traceurs photoélectriques, on munit la matière transparente constituée par un film pourvu d'une couche photosensible (9) de codages obtenus par une exposition à la lumière et par un développement consécutif, par le fait que l'on applique un revêtement métallique sur la couche photosensible (9), et par le fait que l'on isole les disques de synchronisation et les règles de synchronisation de la matière du film qui a été exposé à la lumière et revêtu. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, par un procédé produisant une couche mince, on pourvoit d'une couche réfléchissante le film qui a été exposé à la lumière et développé. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche réfléchissante est constituée par un métal qui présente une bonne adhérence à la matière du film. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche métallique est vaporisée sur un côté de la matière du film par un procédé sous vide élevé. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on applique la couche métallique par un procédé produisant une couche mince.