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r.t.
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2520105A1
Family ID 8098760
Probable Assignee St Etienne Mach Outil
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title LATHE ROTATING MECHANISM POSITION DETERMN. USING RESOLVERS -
MEASURES PHASE LAG BETWEEN INPUT AND OUTPUT SINUSOIDAL SIGNALS FOR
SIMPLE AND DIFFERENTIAL SENSORS
Abstract
_________________________________________________________________
PERFECTIONNEMENT AUX DISPOSITIFS DE MESURE DE LA POSITION DE PLUSIEURS
ORGANES MOBILES EN ROTATION.
UN ORGANE DE MESURE 10 EMET DES SIGNAUX ELECTRIQUES SINUS ET COSINUS
QUI SONT APPLIQUES PAR UN MOYEN DE LIAISON ELECTRIQUE 16 A L'ENTREE
D'UN PREMIER CAPTEUR DIFFERENTIEL 14 ACCOUPLE A UN PREMIER ORGANE
MOBILE EN ROTATION 4, LES SIGNAUX DE SORTIE DE CE PREMIER CAPTEUR 14
ETANT APPLIQUES PAR UN MOYEN DE LIAISON ELECTRIQUE A L'ENTREE D'UN
DEUXIEME CAPTEUR DIFFERENTIEL ACCOUPLE AU DEUXIEME ORGANE MOBILE EN
ROTATION, ET AINSI DE SUITE JUSQU'AU DERNIER ORGANE MOBILE EN ROTATION
5.
L'INVENTION EST UTILISEE POUR LA MESURE DE LA POSITION DE PLUSIEURS
ORGANES MOBILES EN ROTATION.
The device measures the position of a number of rotatable mechanisms
which are set in motion successively such as occurs in a lathe. The
measuring device (10) emits sine and cosine electrical signals which
are applied via an electrical connection (16) to the input of a first
differential pick-up (24) which is coupled to the first rotatable
mechanism (4). The output signals of this first pick-up are applied by
electrical connection to the input of a second differential pick-up
coupled to the second rotatable mechanism and so on in succession to
the last rotating mechanism (5). This last mechanism is coupled to a
simple pick-up (15) to whose input are applied the sine and cosine
signals of the output of the differential pick-up integral with the
last but one rotable mechanism. The output sinusoidal electrical
signal from the simple pick-up is applied via an electrical connection
(17) to the measuring device (10). The phase-lag between the
sinusoidal signal applied to the first differential pick-up and the
sinusoidal signal received from the simple pick-up is measured, this
being related to the angle of rotation of the rotatable mechanisms
w.r.t. a fixed reference position.
Description
_________________________________________________________________
Perfectionnement aux dispositifs de mesure de la position de plusieurs
organes mobiles en rotation.
La presente invention a pour objet un perfectionnement aux dispositifs
de mesure de la position de plusieurs organes mobiles en rotation.
I1 est connu de mesurer la position d'un organe mobile en rotation
l'aide d'un capteur dit resolver comportant un stator constitue de
deux bobinages dont les axes sont decales angulairement de 90" et qui
sont alimentes par deux signaux electriques sinusoidaux dephases de
900 dits signal sinus et signal cosinus. Le rotor du capteur, lie
mecaniquement l'organe mobile en rotation comporte un bobinage dans
lequel les bobinages dudit stator induisent un signal electrique
sinusoidal dont le dephasage par rapport audit signal sinus est lie
lineairement b l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport a
une position de reference.
Le capteur est utilise en combinaison avec un organe de mesure qui
comporte des dispositifs d'alimentation des bobinages du stator du
capteur (signal sinus et signal cosinus), un dispositif de reception
du signal induit dans le bobinage du rotor du capteur7 un dispositif
de mesure du dephasage entre lesdits signaux emis et recus et un
dispositif convertissant ce dephasage en indication numerique de
l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport a sa position de
reference.
Lorsqu'il est necessaire de mesurer la position de plusieurs organes
mobiles en rotation, il est connu d'utiliser autant de dispositifs
mentionnes ci-dessus, qui comportent chacun un capteur et un organe de
mesure, que d'organes mobiles en rotation. Lorsque les organes mobiles
en rotation ne sont pas utilises simultanement en rotation, il est
possible d'utiliser un dispositif qui ne comprenne qu'un seul organe
de mesure relie par l'intermediaire d'un commutateur avec celui des
capteurs accouple 9 l'organe effectivement en rotation, ledit organe
de mesure comportant autant de compteurs sommateurs numeriques que
d'organes mobiles en rotation et ledit commutateur mettant en relation
le dispositif de conversion du dephasage en une indication numerique
de l'angle-de rotation avec celui des compteurs somnateurs
correspondant a l'organe effectivement en rotation. De cette maniere
greater than chacun des compteurs sommateurs est affecte a la mesure
de la position de chaque organe mobile. Toutefois, dans un dispositif
de ce type, le commutateur, quel que soit le soin apporte a sa
realisation, presente des risques de mauvais contacts, de parasites,
de dephasage. L'objet de la presente invention est de supprimer ce
commutateur et de relier en permanence les divers capteurs a l'organe
de mesure.
A cet effet, le dispositif perfectionne suivant l'invention comporte
des capteurs differentiels dits resolvers differentiels d'un type
connu. Ces capteurs differentiels comportent un stator constitue de
deux bobinages dont les axes sont decales angulairement de 90" et qui
sont alimentes par deux signaux electriques sinusoidaus dephases de
900 dits signal sinus et signal cosinus.Le rotor du capteur
differentiel, lie mecaniquement a l'organe mobile de rotation,
comporte deux bobinages dont les axes sont decales angulairement de
90. Les bobinages du stator induisent dans les bobinages du rotor des
signaux electriques sinusorrlaux dephases de 90" entre eux (signaux
sinus et cosinus de sortie) et dephases par rapport aux signaux sinus
et cosinus d'entree d'un angle lineairement lie a l'angle de rotation
de l'organe mobile par rapport a une position de reference.
Conformement a la presente invention, un organe de mesure emet des
signaux electriques sinus et cosinus qui sont appliques par un moyen
de liaison electrique a l'entree d'un premier capteur differentiel
accouple a un premier organe mobile en rotation, les signaux de sortie
de ce premier capteur etant appliques par un moyen de liaison
electrique a l'entree d'un deuxieme capteur differentiel accouple au
deuxieme organe mobile en rotation, et ainsi de suite jusqu'au dernier
organe mobile en rotation qui est accouple a un capteur simple auquel
sont appliques a l'entree les signaux sinus et cosinus de sortie du
capteur differentiel solidaire de l'avantdernier organe mobile en
rotation et qui delivre a la sortie un signal electrique sinusoidal
qui est applique par un moyen de liaison electrique a l'organe de
mesure qui comporte un dispositif de mesure du dephasage existant
entre le signal sinusoidal applique au premier capteur differentiel et
le signal sinusoidal de sortie du capteur simple.
Ainsi, lorsque l'un quelconque des organes mobiles en rotation est mis
en rotation, le signal de sortie de l'ensemble de la channe des
capteurs est dephase,par par rapport au signal emis par l'organe de
mesure a l'entree de la chaine, d'un angle lineairement lie a l'angle
de rotation dudit organe mobile par rapport a une position de
reference. Un dispositif de commutation manuelle ou automatique permet
alors d'alimenter celui des compteurs sommateurs de l'organe de mesure
qui correspond a l'organe effectivement en rotation.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention seront mieux
compris a la lecture de la description qui va suivre de plusieurs
modes de realisation et en se referant aux dessins annexes, sur
lesquels
- la figure 1 est une vue schematique d'un tour a deux poupees
alternativement motrices et equipe d'un dispositif de mesure de la
position des broches des poupees motrices d'un type connu
- la figure 2 est une vue schematique d'un tour a deux poupees
alternativement motrices et equipe d'un mode de realisation d'un
dispositif de mesure de la position des broches des poupees motrices
perfectionne selon l'invention;
- la figure 3 est un schema du circuit electrique du dispositif
suivant la figure 2;;
- la figure 4 est une vue schematique d'un autre tour a deux poupees
alternativement motrices et equipe d'un autre mode de realisation d'un
dispositif de mesure de la position des broches des poupees motrices
d'un type connu
- la figure 5 est une vue schematique du tour de la figure 4 equipe
d'un autre mode de realisation d'un dispositif perfectionne selon
l'invention.
A la figure 1, on a represente un tour comprenant un banc fixe 1 sur
lequel sont montees deux poupees 2, 3 comportant chacune une broche 4,
5 rotative suivant un axe horizontal. Chaque broche 4, 5 est munie a
l'une de ses extremites d'un mandrin portepiece 6, 7 et d'une pointe
6a, 7a, lesdites broches des poupees etant mises en rotation
alternativement et non simultanement pour l'usinage de pieces non
representees au dessin, ce qui fait que chaque poupee est, soit
motrice lorsque la broche et le mandrin sont mis en action, soit
4 passive lorsque ni le mandrin ni la broche ne sont mis en action et
que seule la pointe 6a, 7a de la broche soutient la piece.
Pour coordonner la rotation de la broche de celle des poupees motrices
en action a un instant donne et les mouvements de l'outil d'usinage,
non presente au dessin, par exemple en vue d'operations de filetage ou
en vue du reglage de l'avance par tour, les organes de controle de
commande comportent un dispositif de mesure de la position de la
broche de ladite poupee motrice. A cet effet, un capteur dit resolver
8, 9 est monte sur chacune des poupees et comporte un stator solidaire
du corps de la poupee et un rotor lie mecaniquement a la broche 6, 7
de la poupee.Un organe de mesure 10 qui est l'un des elements d'un
dispositif de commande numerique du tour est relie a l'un ou a l'autre
des deux capteurs 8, 9 par des organes de liaison electriques 12, 13
et par un commutateur 11 actionne de telle sorte que l'organe de
mesure 10 soit mis en relation avec celui des capteurs 8, 9
correspondant a celle des poupees motrices 2, 3 dont la broche est
entrainee en rotation.
Dans cette disposition, le commutateur 11 introduit un risque de
perturbation (mauvais contacts, parasitage, dephasage...) dans la
liaison electrique entre l'organe de mesure 10 et les capteurs 8, 9.
A la figure 2, on a represente un tour analogue a celui de la figure 1
muni d'un dispositif de mesure perfectionne selon l'invention.
Le dispositif de mesure comporte un organe de mesure 10 identique a
celui de la figure 1. Cet organe de mesure est relie par un organe de
liaison electrique 16 a un premier capteur, denomme egalement resolver
differentiel 14, dont le stator est solidaire du bSti de la poupee
motrice 2 et dont le rotor est lie mecaniquement a La broche 4 de
ladite poupee motrice.
Ce capteur differentiel 14 est relie par un organe de liaison
electrique 18 a un capteur 15 identique aux capteurs 8, 9 de la figure
1. Ce capteur 15 est relie lui-meme par un organe de liaison
electrique 17 a l'organe de mesure 10.
La figure 3 represente de facon detaillee les elements constitutifs du
dispositif de mesure de la figure 2. La liaison electrique 16 comprend
une paire de conducteurs electriques 19, 19a, dans laquelle circule un
signal electrique sinusoidal du type
UL = sinus wt et une paire de conducteurs electriques 20, 20a, dans
laquelle circule un signal electrique sinusoidal dephase de 900 par
rapport au signal precedent et donc du type u2 = cosinus wt.
Le capteur differentiel 14 comporte deux bobines 24, 25 solidaires du
stator et donc du bati de la poupee motrice et deux bobines 26, 27
solidaires du rotor et qui sont liees mecaniquement a la broche
rotative 4 de la poupee motrice 2. Les axes des bobines 24 et 25 sont
perpendiculaires entre eux,de meme que les axes des bobines 26 et 27.
Aux bornes des bobines 26 et 27, on obtient des signaux electriques
sinusoIdaux dephases de 90" entre eux et dephases par rapport aux
signaux ul et u2 d'une quantite egale a l'angle al de rotation du
rotor du capteur 14 par rapport a une position fixe de reference R.Ces
signaux de la forme vl = sinus (wt + al) et v2 = cosinus (wt + al)
sont transmis par les deux paires de conducteurs 21, 21a et 22, 22a
aux bobines 28, 29 du capteur 15, solidaires du stator de ce capteur.
Aux bornes d'une bobine 30, solidaire du rotor de ce capteur et donc
relie mecani queuent a la broche 5 de la poupee 3, on obtient un
signal sinusoidal dephase par rapport au signal v2 d'un angle a2 egal
a l'angle de rotation du rotor du capteur 15 par rapport a une
position fixe de reference R1. Ce signal de la forme w = sinus (wt +
al + a2) est transmis par des conducteurs electriques 23, 23a a
l'organe de mesure 10.
Cet organe de mesure comporte un dispositif de mesure du dephasage al
+ a2 entre les signaux U1 et W et'un dispositif de transformation des
variations de ce dephasage en impulsions codees qui sont transmises a
l'un ou l'autre des deux compteurs sommateurs 31, 32 par un dispositif
de commutation actionne par un organe permettant de selectionner celle
des broches 4, 5 des deux poupees motrices 2, 3, effectivement en
rotation. Les broches des deux poupees motrices ne pouvant pas etre en
mouvement simultanement, les compteurs sommateurs 31, 32 donnent une
representation en permanence exacte des sangles al et a2, ainsi qu'il
est recherche.
A la figure 4, on a represente un autre tour qui comporte un
dispositif de mesure dans lequel deux organes de mesure 10, 10a sont a
volonte relies a l'un ou l'autre de deux capteurs 14, 15, solidaires
des broches 4, 5 de deux poupees alternativement motrices 2, 3, par un
commutateur double 33 interpose sur les organes de liaison electrique
des organes de mesure 10, lOa, et des capteurs 14, 15.
Ainsi, au cas ou, par exemple, le tour comporte deux chariots
porte-outils independants dont les mouvements sont commandes par deux
organes de commande numerique independants relies respectivement a
l'un et l'autre organes de mesure 10, lova, on peut aussi bien
synchroniser le deplacement de l'un ou l'autre de ces chariots
porte-outils avec le "mouvement de rotation de l'une ou l'autre des
deux broches".
A la figure 5, on a represente un dispositif de mesure remplissant les
mes fonctions mais perfectionne selon l'invention et permettant
d'eviter l'utilisation du commutateur double 33. A cet effet, les
organes de mesure 10, lOa sont relies a des capteurs differentiels 34,
40 et a des capteurs simples 35, 39 par des conducteurs electriques
36, 37, 38 et 41, 42, 43, de telle sorte que la poupee 2 soit
accouplee a un capteur differentiel 34 et a un capteur simple 39 et la
poupee 3 soit accouplee a un capteur differentiel 40 et a un capteur
simple 35.
Bien que les figures 2 et 5 representent seulement deux poupees de
tour, il est bien evident que l'invention peut etre appliquee plue
generalement a la realisation de dispositifs de assure de la rotation
de n organes mobiles par l'utilisation d'un organe de mesure relie a
un premier capteur differentiel lui-meme relie a un second capteur
differentiel, etc., le n capteur differeu- tiel-etant lui-mSme relie a
un capteur simple lui-meme relie a l'organe de mesure.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme te l'art
pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du douane de
l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Perfectionnement aux dispositifs de mesure de la position de
plusieurs organes mobiles en rotation, mis en action alternativement
et comportant des capteurs simples dits resolvers simples dans
lesquels deux signaux electriques sinusoidaux dephases de 90" dits
signaux sinus et cosinus appliques a l'entree engendrent un signal
sinusoIdal a la sortie, dephase par rapport aux signaux d'entree d'un
angle lie a l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport a une
position fixe de reference et des capteurs differentiels dits
resolvers differentiels dans lesquels deux signaux electriques
sinusoidaux dephases de 900 dits signaux sinus et cosinus appliques a
l'entree engendrent a la sortie deux signaux sinusoIdaux dephases de
900 entre eux et dephases par rapport aux signaux d'entree d'un angle
lie a l'angle de rotation de l'organe mobile par rapport a une
position fixe de reference, caracterise en ce qu'un organe de mesure
(10) emet des signaux electriques sinus et cosinus qui sont appliques
par un moyen de liaison electrique (16) a l'entree d'un premier
capteur differentiel (14) accouple a un premier organe mobile en
rotation (4), les signaux de sortie de ce premier capteur (14) etant
appliques par un moyen de liaison electrique a l'entree d'un deuxieme
capteur differentiel accouple au deuxieme organe mobile en rotation,
et ainsi de suite jusqu'au dernier organe mobile en rotation (5) qui
est accouple a un capteur simple (15) auquel sont appliques a l'entree
les signaux sinus et cosinus de sortie du capteur differentiel (14)
solidaire de l'avant-dernier organe mobile en rotation et qui delivre
a la sortie un signal electrique sinusoidal qui est applique par un
moyen de liaison electrique (17) a l'organe de mesure (10) qui
comporte un dispositif de mesure du dephasage existant entre le signal
sinusoidal applique au premier capteur differentiel (14) et le signal
sinusoldal de sortie du capteur simple (15).
2. Perfectionnement aux dispositifs suivant la revendication 1,
caracterise en ce que l'organe de mesure (10) comporte autant de
compteurs sommateurs (31, 32) que d'organes mobiles en rotation (4, 5)
et en ce qu'il comporte un commutateur assurant selectivement la
liaison entre le dispositif de mesure de dephasage et le compteur
sommateur (31, 32) affecte a l'organe mobile effectivement au travail.
3. Perfectionnement aux dispositifs suivant la revendication 1,
caracterise en ce que, a chaque organe mobile en rotation (4), est
accouple un meme nombre de capteurs differentiels (34) ou,dans le cas
du dernier organe mobile en rotation, un meme nombre de capteurs
simples (35), tous les capteurs de meme rang sur chaque organe mobile
etant relie en serie au moyen de liaisons electriques entre eux et
atec l'enttee et la sortie d'un organe de mesure (10, 10a), de telle
sorte qu'il existe autant d'organes de mesure (10, 10a) que de
capteurs accouples a chaque organe mobile en rotation et que l'un
quelconque de ces organes de mesure (10, l9a) puisse faire la mesure
de l'un quelconque de ces organes mobiles en rotation sans avoir
recours a des comrutateurs places sur les liaisons entre les capteurs
et les organes de assure.
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