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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2516427A1
Family ID 8051721
Probable Assignee Szerszamgepipari Muevek
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CIRCUIT POUR LE POSITIONNEMENT D'ELEMENTS D'UNE MACHINE-OUTIL
EN Title POSITIONING CIRCUIT FOR MACHINE TOOL ELEMENTS - USES
FERROMAGNETIC LINK IN CHAIN TO SIGNAL POSITION FOR CLOSED LOOP SPEED
CONTROL OF MOTOR
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT POUR LE POSITIONNEMENT DES ELEMENTS
D'UNE MACHINE DANS UNE POSITION CHOISIE. LE CIRCUIT COMPREND UN
CONVERTISSEUR 8 DE SIGNAL DELIVRANT UN SIGNAL ELECTRIQUE ANALOGIQUE
PROPORTIONNEL A L'ERREUR DE POSITIONNEMENT ET OBTENU DIRECTEMENT A
PARTIR DE CELLE-CI, REPRESENTE PAR LA VARIATION DE LA VALEUR D'UNE
RESISTANCE. LE SIGNAL EST TRAITE PAR UN CIRCUIT ELECTRONIQUE.
AU COURS DU TRAITEMENT, LES ERREURS DUES AUX ECARTS DE TEMPERATURE
SONT COMPENSEES 8, 9, 10, 11, ET L'AMPLITUDE DU SIGNAL EST LIMITEE 13
DE FACON REGLABLE. LE CHOIX DE LA SENSIBILITE DU CIRCUIT EST EGALEMENT
OBTENU PAR REGLAGE 12. LE SIGNAL DU DETECTEUR EST AMENE APRES
TRAITEMENT A L'ENTREE D'UN ORGANE DE CONTROLE DE LA VITESSE, DE FACON
A OBTENIR UNE BOUCLE FERMEE DE POSITIONNEMENT PERMETTANT D'AMENER
L'ELEMENT DE LA MACHINE DANS UNE POSITION SOUHAITEE ET A MAINTENIR
CELUI-CI EN POSITION.
A detector senses the position of a link in a chain driven by a motor.
The detector forms one arm of a measuring bridge. The bridge output is
connected to an amplifier with a potentiometer at its input which
allows fine correction to be applied for the relative position of the
link. The amplifier maintains the bridge output at zero to reduce
temp. effects. A second amplifier drives a limiter which acts on the
output to a level corresponding to the speed of adjustment required. A
switch allows the principle machine axis to be positioned and a
follower stage provides an input signal for the motor drive stage to
form a closed loop system.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un circuit pour le positionnement
d'elements d'une machine-outil.
On entend par positionnement le reglage dans une position
predeterminee de certains elements de la machine, comme par exemple le
bdti, le support de reception, l'axe principal, etc.. t'invention ne
concerne pas d'une facon generale le reglage d'elements de la machine
dans une position choisie mais le circuit pour le positionnement.
On connait deja plusieurs equipements capables d'assurer le
positionnement des elements d'une machine-outil. Ces equipements
peuvent etre classes en deux categories. Dans l'une des categories, le
positionnement est assure par un procede mecanique, l'un des elements
de la machine pouvant etre serre sur l'autre element de la machine en
prenant une position imposee. Un bon exemple de ce type de procede est
le positionnement par un mecanisme a cliquet. Les inconvenients de ce
procede sont un fonctionnement lent et bruyant ainsi que les
consequences dynamiques d'un serrage mecanique. Dans l'autre
categorie, on fait appel a un positionnement ou asservissement en
boucle fermee.Par le traitement d'un signal delivre par un detecteur,
proportionnel au deplacement, on commande le moteur destine a mettre
l'element de la machine en mouvement de facon a regler l'element de la
machine dans une position donnee et a le maintenir constamment dans
cette position. Les caracteristiques du moteur et de l'entrainement ne
sont pas concernees par l'invention. On connait deja les solutions
suivantes concernant la conception du detecteur et le traitement du
signal dudit detecteur.
Dans le cas des mouvements lents, on peut utiliser un potentiometre
rectiligne ou rotatif pour effectuer la conversion directe du
deplacement en un signal. Cependant l'utilisation de potentiometres
est limitee par la faible duree de vie de leur contact.
L'emploi d'un detecteur inductif a resolution par synchronisation est
quant a lui onereux; en outre ltevaluation du deplacement necessite un
systeme electronique des plus complexes. Un oscillateur a amplitude et
frequence constantes doit etre prevu pour alimenter le detecteur, le
signal de sortie du detecteur etant traite par un comparateur de phase
a la sortie duquel on obtient un signal - une tension ou un courant
proportionnel a l'erreur de positionnement. Le traitement du signal de
l'appareil de mesure et de conversion a induction, signal envoye dans
deux ponts, fait appel a un circuit d'une complexite similaire.
On utilise egalement souvent pour detecter le deplacement, la
conversion et l'amplification de signaux optiques fournis par
translation ou par rotation. l'evaluation de l'erreur de
positionnement fait alors necessairement appel a des circuits de
comptage, de comparaison et de conversion numerique/ analogique.
Les inconvenients inherents aux solutions connues resident dans le
fait que le detecteur a employer et l'electronique a laquelle il est
relie sont tres onereux, le circuit qui y est incorpore est trop
complexe, et le reglage et la maintenance sont fastidieux. A cause de
la complexite accrue du systeme, le nombre de defaillances possibles
est egalement accru, au detriment de sa fiabilite.
L'invention a pour objet de supprimer lesdits inconvenients.
L'invention vise a proposer un circuit pour le positionnement
de-certains elements d'une machi ne qui ne comprenne aucun element
comateux et sujet a maintenance, afin d'obtenir une meilleure securite
de fonctionnement et de reduire simultanement les couts de production.
L'invention est basee sur la decouverte que l'on peut facilement
resoudre le probleme en faisant appel a un detecteur sans contacts,
dont une caracteristique se modifie, et dont le signal peut etre
facilement traite de facon a fournir l'erreur de positionnement.
A cet effet la presente invention concerne un circuit faisant appel a
un convertisseur de signal differentiel pour detecter les
deplacements, qui delivre dans la gamme de fonctionnement un signal de
sortie proportionnel a la position relative d'une plaque en un
materiau faiblement ferromagnetique passant devant lui, represente par
un changement de resistance. Le changement de resistance est traite
dans un circuit electronique faisant partie du circuit de telle
maniere que, apres la compensation de l'erreur due aux ecarts de
temperature dans le convertisseur de signal, une tension dont le signe
depend du sens de deplacement et dont l'amplitude est proportionnelle
a l'erreur de positionnement soit engendree, tension qui, apres une
conversion supplementaire, sera tout a fait utilisable pour le
controle de l'entrainement en deplacement de l'element de la machine.
Plus precisement, la presente invention concerne un circuit pour le
positionnement d'elements d'une machine-outil a commande electrique
par boucle fermee de controle de la vitesse, l'element de la machine
etant entraine en deplacement au moyen d'un organe d'entratnement sur
un trajet choisi, par des moyens mecaniques appropries, comportant un
segment fait d'un materiau faiblement ferromagnetique solidaire de
l'element de la machine, et dont l'erreur de position par rapport a la
position a obtenir est detectee par un convertisseur de signal n'etant
pas en contact mecanique avec celui-ci, dans lequel le convertisseur
de signal delivre un signal electrique analogique proportionnel a
l'erreur de positionnement et obtenu directement a partir de celle-ci,
et comprend en outre un circuit electronique agence pour traiter le
signal delivre par le convertisseur qui convertit le deplacement en
signal de facon a compenser les erreurs dues aux ecarts de
temperature, l'amplitude du signal proportionnel a l'erreur de
positionnement etant limitee a une valeur reglable, en meme temps
qu'il est possible de regler la sensibilite du circuit pour obtenir
des caracteristiques de controle stables, le signal du convertisseur
etant reinjecte apres traitement a l'entree d'un organe de commande
incluant la boucle de controle de la vitesse, qui forme une boucle
fermee de reglage de position qui amene l'element de la machine dans
la position choisie et maintient celui-ci en place independamment des
signaux parasites exterieurs.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention
apparaitront a la lecture de la description qui va suivre et des
dessins annexes.
Une forme de realisation preferee de l'invention qui ne peut etre
consideree comme limitative est decrite en detail ci-dessous, en
reference aux dessins annexes, sur lesquels
- la figure 1 represente un schema de l'equipement,
- la figure 2 est un schema sous forme de blocs fonctionnels du
circuit selon l'invention, et
- la figure 3 represente la fonction de transfert du circuit de la
figure 2.
Comme cela est represente sur la figure 1, un moteur 1 est solidaire
d'un element d'entrai- nement 2. Un pignon a chaine 4 est fixe, tel
que par clavetage, sur l'arbre de sortie 3 de l'element
d'entrainement, qui entraine en deplacement la chaine de la
machine-outil 5. Un segment 6 en un materiau faiblement
ferromagnetique est monte sur l'un des maillons de chaine 7, le
segment devant rester avec precision devant un detecteur 8 lorsque le
maillon 7 est en position devant lui.
Le detecteur 8 constitue une branche d'un pont de mesure 9 represente
sur la figure 2. L'autre branche au pont de mesure 9 est constituee de
resistances et d'un potentiometre 10. La sortie du pont de mesure 9
est reliee a un amplificateur 11 a fonctionnement particulier. Le
circuit d'amplification 12 determine le gain de la boucle fermee
utilisee pour le reglage de la position. Le circuit limiteur 13 limite
le signal de sortie du circuit a un niveau conforme a la vitesse de
reglage requise. Le circuit selon l'invention comprend les elements 8
a 13. Le signal proportionnel a l'erreur de positionnement est amene,
via l'interrupteur analogique 14 et l'etage suiveur 15, a l'organe de
commande 16 alimentant le moteur 1; l'organe de commande 16 forme avec
le moteur 1 une boucle fermee de controle de la vitesse.
Sur la Figure 3 est representee la correlation entre le deplacement
relatif du segment 6 par rapport au detecteur 8 et la tension de
sortie du circuit limiteur 13. il apparait clairement que cette
tension est limitee par le circuit 13, au-dessus d'un seuil d'ecart.
Le circuit selon les figures 1 et 2 fonctionne de la facon suivante:
si l'on souhaite effectuer le reglage du maillon 7 de la channe 5 du
bdti en position de vis-a-vis, on doit tout d'abord effectuer le
reglage grossier du maillon 7 dans la gamme de position de vis-a-vis,
base sur le principe d'une approximation a vitesse elevee et d'un
reglage a faible vitesse. Au voisinage de la position de visa-vis (+
0,7 mm), le circuit selon la presente invention commence a operer pour
positionner le bati en position de vis-a-vis, identifiee par le centre
dudit segment, et pour maintenir celui-ci en position independamment
de la charge. Pour ce faire, le detecteur 8 detecte la position
relative du segment 6 fait d'un materiau faiblement ferromagnetique.Le
signal provenant du detecteur 8 est traite par le circuit
electronique, comprenant les elements 9 d 13, de facon a ce qu'un
signal de contrdle soit fourni a l'organe de commande du moteur 1,
sous l'action duquel le moteur 1 tend a reduire l'ecart provisoire du
maillon 7 par rapport a la position de vis-a-vis pour l'amener a zero.
Le potentiometre 10 permet une correction fine de la position relative
du segment 6 par rapport au detecteur 8. Le pont de mesure 9 est
alimente avec une tension continue stable. La partie du circuit
comprenant l'amplificateur operationnel 11 maintient le signal de
sortie du pont de mesure 9 au niveau zero de telle sorte qu'un courant
de signe et d'ampli tude appropries circule dans la branche du pont
formee du detecteur 8. En consequence, le signal de sortie de l'etage
11 ne depend pas de la variation absolue de la resistance du detecteur
8, mais de la variation relative de la resistance des deux branches du
pont comprenant le detecteur 8. Par la devient possible la reduction a
un niveau negligeable de l'influence de la temperature sur le
circuit.Le gain de l'amplificateur 12 est aisement reglable, et permet
de choisir la sensibilite du circuit en fonction du type d'application
envisage. Le niveau de limitation du circuit limiteur 13 peut
egalement etre regle, la vitesse d'approximation de la position a
etablir etant par la determinee. Dans certaines applications, la
transmission entre le moteur et l'element de la machine a positionner
peut etre utilisee a d'autres fins, par exemple pour le positionnement
de l'axe principal de la machine, et, dans ce cas, des niveaux de
limitation differents doivent etre ajustes en fonction de chacune des
transmissions. La commutation est effectuee au moyen de l'interrupteur
analogique 14 et du circuit suiveur 15. Au voisinage de la position a
etablir, on obtiendra a la sortie du circuit 15 le signal tel que
represente sur la figure 3, amene a l'entree de l'organe de commande
alimentant le moteur 1 et incluant la boucle fermee de controle de la
vitesse.
On concoit que, lorsque la position est etablie, le moteur 1 n'est pas
alimente (ou plutot l'alimentation correspond alors a une vitesse
nulle).
Dans le cas ou la position a obtenir a ete depassee, le moteur est
alors alimente de facon a reduire cet ecart provisoire a zero.
Le circuit selon l'invention remplace avantageusement les dispositifs
connus, complexes et eventuellement a action mecanique, en proposant
une solution considerablement moins couteuse, plus simple, et par la
plus fiable, pour positionner les elements d'une machine sans faire
appel a des contacts.
Claims
_________________________________________________________________
1. REVENDICATION Circuit pour le positionnement d'elements d'une
machine-outil a commande electrique par boucle fermee de controle de
la vitesse, l'element de la machine etant entraine en deplacement au
moyen d'un organe d'entrainement (2) sur un trajet choisi, par des
moyens mecaniques (3,4,5) appropries, comportant un segment (6) fait
d'un materiau faiblement ferromagnetique solidaire de l'element (7) de
la machine, et dont l'erreur de position par rapport a la position a
obtenir est detectee par un convertisseur (8) de signal n'etant pas en
contact mecanique avec celuici, caracterise par le fait que le
convertisseur de signal (8) delivre un signal electrique analogique
proportionnel a l'erreur de positionnement et obtenu directement a
partir de celle-ci, et qu'il comprend en outre un circuit electronique
(9, 10, 11) agence pour traiter le signal delivre par le convertisseur
(8) qui convertit le deplacement en signal de facon a compenser les
erreurs dues aux ecarts de temperature, l'amplitude du signal
proportionnel a l'erreur de poitionnement etant limitee (13) a une
valeur reglable, en meme temps qu'il est possible (12) de regler la
sensibilite du circuit pour obtenir des caracteristiques de controle
stables, le signal du convertisseur etant reinjecte apres traitement a
l'entree d'un organe de commande incluant la boucle de con trole de la
vitesse, qui forme une boucle fermee de reglage de position qui amene
l'element de la machine dans la position choisie et maintient celui-ci
en place independamment des signaux parasites exterieurs.
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