Brevet FR2775365A1 — publié le 19990827

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande adaptative du mouvement d'un élément d'une machine à gaufrer ou nervurer, pour l'amener dans une position voulue. Domaine de l'invention L'invention concerne ainsi un contrôleur et un procédé pour positionner avec précision un axe ou un élément mobile dans une machine, et en particulier pour dresser automatiquement les axes dans une machine à nervurer et/ou une machine de fabrication de boîtes. Arrière plan de l'invention Les machines à nervurer et/ou les machines de fabrication de boîtes font typiquement appel à un grand nombre de rouleaux tels que des rouleaux d'ondulation, des rouleaux d'impression, des rouleaux de pression, des rouleaux séparateurs/marqueurs, des guides latéraux et autres éléments qui doivent être convenablement alignés et positionnés. Chaque rouleau tourne sur un axe central. Pour obtenir un fonctionnement convenable de la machine il faut que tous les axes soient convenablement alignés les uns par rapport aux autres et par rapport au reste de la machine. Actuellement, l'alignement des axes, ou réglage , est effectué par un ordinateur contrôleur. Typiquement, l'axe de chaque rouleau positionnable est positionné en utilisant des signaux d'installation pour commander des moteurs pneumatiques et des vis de guidage. Comme on pourrait s'y attendre, il y a toujours un dépassement ou zone morte car les moteurs, les vis de guidage et autres parties mécaniques ne peuvent s'arrêter à temps pour positionner les axes avec précision à leurs emplacements sélectionnés. Actuellement, on utilise un procédé de force brute pour compenser la zone morte. Un programme de réglage courant est mis en oeuvre périodiquement pour jauger la quantité de dépassement ou de zone morte, et pour la soustraire des signaux de réglage. Cela nécessite de mettre les machines en arrêt de production pendant une certaine période de temps chaque semaine. Comme chaque temps mort se traduit par une perte d'argent, les opérateurs de la machine n'aiment pas mettre en oeuvre le programme de réglage, de sorte que la machine tend à se dérégler considérablement relativement rapidement. La présente invention évite les inconvénients des techniques de réglage existantes en mesurant en fait les valeurs de la zone morte lorsque la machine est en marche, et en mettant à jour de façon continue les valeurs de zone morte sur la base des valeurs mesurées. Résumé de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un contrôleur mettant en oeuvre un procédé de commande adaptative de mouvement d'un élément d'une machine pour l'amener dans une position voulue caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à calculer une position de commande en soustrayant une valeur de zone morte présélectionnée, d'une position voulue signaler à un élément d'une machine de se déplacer vers la position de commande déterminer la position réelle de l'élément au moyen d'un capteur calculer une valeur de zone morte mise à jour, en sous trayant la position réelle de la position de commande ; et commander un mouvement ultérieur de l'élément en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour. Le contrôleur peut être programmé pour faire la moyenne de la valeur de la zone morte sur un nombre présélectionné de mouvements de l'élément ; l'étape de commande comprenant la commande d'un mouvement suivant de l'élément en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour moyenne. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention l'étape de détermination de la position réelle comprend l'utilisation d'un capteur pour déterminer la position réelle de l'axe, le capteur est un codeur, l'étape de signalisation est effectuée pendant un mouvement opérationnel de la machine tandis que la machine est en service, l'élément comprend un rouleau, des rouleaux de pincement ou un guide d'une machine à gaufrer (ou nervurer) l'étape de commande d'un mouvement ultérieur de l'élément comprend la commande de ce mouvement ultérieur en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour, et d'une condi tion ambiante, la condition ambiante est la température. L'invention concerne également un dispositif de commande adaptative du mouvement d'un élément d'une machine à nervurer, pour l'amener dans une position voulue, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour calculer une position de commande en sous trayant une valeur de zone morte présélectionnée, d'une po sition voulue des moyens pour signaler à un élément de la machine à gau frer, de se déplacer vers la position de commande des moyens pour déterminer la position réelle de l'élément des moyens pour calculer une valeur de la zone morte mise à jour, en soustrayant la position réelle de la position de commande ; et un contrôleur (44) pour commander un mouvement ultérieur de l'élément en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour. Suivant d'autres caractéristiques encore de l'invention le dispositif comprend en outre des moyens pour faire la moyenne de la valeur de la zone morte mise à jour, sur un nombre présélectionné de mouvements de l'élément, le contrôleur (44) comprend la commande d'un mouvement ul térieur de l'élément en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour moyenne, les moyens de détermination comprennent un capteur pour dé terminer la position réelle de l'élément, le capteur est un codeur, les moyens de signalisation fonctionnent pendant un mouve ment opérationnel de la machine à gaufrer ou nervurer tan dis que cette machine est en service, l'élément consiste en un rouleau ou un guide (16, 18) de la machine à gaufrer ou nervurer, un capteur pour détecter une condition ambiante et fournir au contrôleur (44) un signal représentatif de cette condi tion ambiante pour commander un mouvement ultérieur de l'élément en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour moyenne, et de la condition ambiante, la condition ambiante est la température Brève description des dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode préféré mais non limitatif de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une représentation schématique du disposi tif de commande adaptative de la présente invention, utili sé avec un système de guides latéraux d'une machine colleuse-plieuse à flexion ; et la figure 2 représente un ordinogramme de fonctionnement du dispositif de commande adaptative. Description détaillée de l'invention La figure 1 représente un dispositif de commande adaptative 10 selon la présente invention. Le dispositif de commande adaptative est représenté en combinaison avec un mécanisme 11 de guides latéraux mobiles d'une machine colleuseplieuse à flexion. On comprendra cependant que le dispositif de commande pourrait être conçu pour une utilisation avec n'importe quelle machine comportant un élément ou axe mobile tel qu'un rouleau ou un guide. Le mécanisme 11 de guides latéraux comprend un arbre 12 monté sur un châssis 14. Une paire de guides latéraux 16 et 18 sont montés en glissement aux extrémités opposées de l'arbre 12. Un dispositif de déplacement 20 translate les guides latéraux 16 et 18 latéralement le long de l'arbre 12, comme représenté par les flèches 21. Dans le mode de réalisation représenté ici, le dispositif de déplacement 20 comprend une paire de moteurs pneumatiques 22, 24 et une boîte d'engrenages 26. On remarquera que les vis d'entraînement pourraient être commandées par de nombreux types de moteurs à courant alternatif ou à courant continu commandés par un dispositif contacteur au lieu d'une soupape. Le moteur pneumatique 22 commande une vis d'entraînement 32 qui est relié en fonctionnement au guide latéral 16. Un élément de support 34 est monté au centre de l'arbre 12. L'extrémité distale 33 de la vis d'entraînement 32 est montée en rotation dans un palier 35 logé dans l'élément de support central 34. De la même manière, le moteur pneumatique 24 commande une vis d'entraînement 36 qui est reliée en fonctionnement au guide latéral 18. La vis d'entraînement 36 est supportée en rotation par un palier 37 dans l'élément de support central 34. L'extrémité distale 39 de la vis d'entraînement 36 est montée en rotation dans un support 38 du châssis 14. Les moteurs pneumatiques 22 et 24 commandent respectivement les vis d'entraînement 32 et 36 qui translatent les guides latéraux 16 et 18 latéralement le long de l'arbre 12. Des capteurs de position tels que des codeurs 40 et 42, associés aux moteurs pneumatiques 22 et 24, déterminent l'emplacement exact des guides latéraux 16 et 18 sur l'arbre 12. Des signaux proportionnels à la distance parcourue par les guides latéraux 16 et 18, sont transmis par les codeurs 40 et 42 à un contrôleur 44 qui peut être un microprocesseur, un contrôleur logique programmable ou analogue. Le contrôleur 44 traite les signaux reçus des codeurs 40, 42 et transmet un signal de commande à une paire de soupapes de commande 46 et 48. Les soupapes de commande 46 et 48 commandent le fonctionnement des moteurs pneumatiques 22 et 24 pour positionner les guides latéraux 16 et 18 à l'emplacement voulu. Il y a toujours un dépassement ou zone morte du fait que les moteurs, les vis d'entraînement et autres pièces mécaniques ne peuvent s'arrêter à temps pour positionner les guides latéraux avec précision à l'emplacement voulu. Le dispositif de commande adaptative 10 surveille en permanence et mesure activement la zone morte lorsque la machine est en marche, comme cela sera décrit ci-après. En se référant à la figure 2, une valeur de zone morte initiale est placée initialement dans la mémoire du contrôleur lorsque la machine est fabriquée. Cette valeur de zone morte initiale est déterminée d'après des données historiques pour des machines analogues. En cours de fonctionnement, l'opérateur introduit une distance sur laquelle on désire que les guides latéraux 16 et 18 se déplacent, ou l'ordinateur calcule la position voulue sur la base des exigences d'installation d'ordre, comme par exemple une distance de 762 mm (30 pouces). Si la zone morte a été déterminée comme étant de 2,54 mm (0,1 pouce), les guides latéraux 16 et 18 doivent typiquement dépasser la position voulue de 2,54 mm du fait des retards de réponse dans la soupape et le moteur et du fait du jeu de la vis d'entraînement. Pour compenser cette zone morte, le contrôleur 44 calcule une position de commande en soustrayant la valeur de zone morte initiale, de la position voulue. Le contrôleur 44 envoie ensuite un signal aux soupapes de commande 46 et 48 pour faire fonctionner les moteurs 22, 24 et commander les vis d'entraînement 32, 36 de manière à déplacer les guides latéraux 16 et 18 de cette position de commande calculée. Par exemple, si la position voulue était de 762 mm (30 pouces) et si la zone morte initiale était de 2,54 mm (0,1 pouce), la position de commande devrait être de 759,46 mm (29,9 pouces) . En d'autres termes, le contrôleur devrait en fait commander les guides latéraux pour qu'ils s'arrêtent lorsque la position mesurée est de 759,46 mm (29,9 pouces). Au moment où les guides latéraux s'arrêtent effectivement du fait du dépassement propre, ils doivent se trouver approximativement à la marque 762 mm (30 pouces). Lorsque les guides latéraux 16 et 18 sont arrivés à la position de commande, la position réelle de ces guides latéraux est déterminée par les codeurs 40 et 42. La valeur est stockée dans la mémoire du contrôleur. Un compteur est incrémenté pour indiquer le nombre de fois que les guides latéraux ont été déplacés. Le contrôleur calcule ensuite une zone morte moyenne sur la base des nouvelles données de position reçues des codeurs. La zone morte est déterminée en soustrayant la position réelle de la position de commande. Cette valeur est ajoutée à un registre de différence de position d'axes . La différence d'erreur de position d'axes est ensuite divisée par le compteur d'incréments N pour obtenir la valeur de zone morte moyenne. Ce résultat est stocké comme nouvelle valeur de zone morte. On comprendra que la nouvelle zone morte moyenne pourrait se calculer par n'importe quel programme conventionnel de formation de moyenne. A ce stade le compteur est comparé à une limite maximum présélectionnée pour déterminer si le nombre maximum d'itérations a été atteint. Par exemple, lorsque la limite présélectionnée est de dix, pour les dix fois suivantes où les guides latéraux sont déplacés, le contrôleur doit calculer une valeur de zone morte séparée pour chaque mouvement, de manière à obtenir une moyenne pour ces dix mouvements. Une fois que la valeur limite est atteinte, la valeur de zone morte antérieure ou initiale est remplacée par la valeur de zone morte nouvellement calculée. Ainsi, pour le déplacement suivant des guides latéraux 16 et 18, la nouvelle position de commande doit être égale à la nouvelle position voulue moins la valeur de zone morte mise à jour. On effectue le programme de zone morte sur une base continue pour compenser des changements produits dans le système par l'usure ou par l'environnement. Le contrôleur adaptatif 10 ne nécessite pas de mettre la machine hors service pour calculer la nouvelle valeur de zone morte. Le contrôleur adaptatif peut utiliser n'importe quel mouvement d'axe, comprenant des mouvements d'installation normaux calculés par ordinateur, des mouvements manuels visés, et des mouvements spécifiques, pour déterminer la nouvelle zone morte. Le système pourrait également compenser des changements d'environnement en utilisant des capteurs pour compenser par exemple un changement de température ou une variation de la pression d'air en atelier. De plus, si l'on utilise un actionneur électrique au lieu d'un moteur électrique, par exemple, on peut également compenser des variations de tension ou de courant. Le principal avantage du système est qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer un programme de zone morte séparé qui conduirait à une perte de temps de production. Le système doit toujours utiliser les valeurs de zone morte optimales et l'opérateur n'a pas à se rappeler qu'il doit effectuer un programme séparé. REVENDICATIONS 1") Procédé de commande adaptative de mouvement d'un élément d'une machine pour l'amener dans une position voulue, caractérisé en ce qu' il comprend les étapes consistant à calculer une position de commande en soustrayant une valeur de zone morte présélectionnée, d'une position voulue signaler à un élément d'une machine de se déplacer vers la position de commande déterminer la position réelle de l'élément au moyen d'un capteur calculer une valeur de zone morte mise à jour, en sous trayant la position réelle de la position de commande ; et commander un mouvement ultérieur de l'élément en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour. 2O) Procédé de commande adaptative selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comprend en outre l'étape consistant à faire la moyenne de la valeur de la zone morte sur un nom bre présélectionné de mouvements de l'élément et, l'étape de commande comprend la commande d'un mouvement suivant de l'élément en fonction de la valeur moyenne de la zone morte mise à jour. 30) Procédé de commande adaptative selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la position réelle comprend l'utilisation d'un capteur (40, 42) pour déterminer la position réelle de l'axe. 40) Procédé de commande adaptative selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (40, 42) est un codeur. 50) Procédé de commande adaptative selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de signalisation est effectuée pendant un mouvement opérationnel de la machine tandis que la machine est en service. 60) Procédé de commande adaptative selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément comprend un rouleau, des rouleaux de pincement ou un guide d'une machine à gaufrer (ou nervurer). 70) Procédé de commande adaptative selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de commande d'un mouvement ultérieur de l'élément comprend la commande de ce mouvement ultérieur en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour, et d'une condition ambiante. 80) Procédé de commande adaptative selon la revendication 7, caractérisé en ce que la condition ambiante est la température. 90) Dispositif de commande adaptative du mouvement d'un élément d'une machine à nervurer, pour l'amener dans une position voulue, caractérisé en ce qu' il comprend des moyens pour calculer une position de commande en sous trayant une valeur de zone morte présélectionnée, d'une po sition voulue des moyens pour signaler à un élément de la machine à gau frer, de se déplacer vers la position de commande des moyens pour déterminer la position réelle de l'élément des moyens pour calculer une valeur de la zone morte mise à jour, en soustrayant la position réelle de la position de commande ; et un contrôleur (44) pour commander un mouvement ultérieur de l'élément en fonction de la valeur de la zone morte mise à jour. 100) Dispositif de commande adaptative selon la revendications 9, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre des moyens pour faire la moyenne de la valeur de la zone morte mise à jour, sur un nombre présélectionné de mouvements de l'élément ; et le contrôleur (44) comprend la commande d'un mouvement ul térieur de l'élément en fonction de la valeur moyenne de la zone morte mise à jour. 110) Dispositif de commande adaptative selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de détermination comprennent un capteur (40, 42) pour déterminer la position réelle de l'élément. 12") Dispositif de commande adaptative selon la revendication 11, caractérisé en ce que le capteur (40, 42) est un codeur. 130) Dispositif de commande adaptative selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de signalisation fonctionnent pendant un mouvement opérationnel de la machine à gaufrer ou nervurer tandis que cette machine est en service. 140) Dispositif de commande adaptative selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément consiste en un rouleau ou un guide (16, 18) de la machine à gaufrer ou nervurer. 150) Dispositif de commande adaptative selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre un capteur pour détecter une condition ambiante et fournir au contrôleur (44) un signal représentatif de cette condition ambiante pour commander un mouvement ultérieur de l'élément en fonction de la valeur moyenne de la zone morte mise à jour, et de la condition ambiante. 160) Dispositif de commande adaptative selon la revendication 15, caractérisé en ce que la condition ambiante est la température.