Dispositif d'asservissement destiné notamment à la commande d'une machine-outil. L'objet de la présente invention est un dispositif d'asservissement destiné notamment à la commande des organes mobiles d'une ma chine-outil, en vue de l'exécution d'un pro gramme de mouvements prédéterminés qui doivent être suivis avec précision. Le but. de cette invention est de réaliser un dispositif de conception simple et de prix de revient réduit.
Selon la. présente invention, le dispositif d'asservissement comprend un moteur électri que à courant continu dont l'inducteur est alimenté d'une façon séparée par rapport à soit induit, et est caractérisé par Je tait que l'inducteur est. maintenu constamment sous tension par un dispositif d'alimentation en courant continu qui inverse la polarité du courant d'alimentation de l'inducteur soins l'action d'un contact, unique, le courant. par courant l'inducteur dans un sens lorsque le contact est, ouvert et parcourant l'inducteur dans L'autre sens lorsque le contact est fermé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispo sitif objet de l'invention.
La fi;-. 1. montre un schéma électrique d'une première forme d'exécution du dispo sitif d'asservissement.
La fi-. 2 montre une variante de ce schéma concernant l'alimentation de l'induit du mo teur.
La fig. 3 montre schématiquement un cha riot porte-outil asservi à un gabarit dans un tour parallèle à copier, équipé du dispositif d'asservissement.
La fig. 4 montre une vue en bout du cha riot selon la flèche IV de la fig. 3.
La fig. 5 montre une vue de côté de ce chariot selon la flèche V de la fig. 3.
La fig. 6 montre le schéma électrique d'une deuxième forme d'exécution du disposi tif d'asservissement objet de l'invention.
La fig. 7 montre schématiquement en coupe le dispositif de rappel élastique à fric tion.
Comme on peut le voir sur la, fig. 1, le dispositif d'asservissement comprend un mo teur électrique à courant continu dont le ro tor ou induit 1 est alimenté par des balais 2 branchés aux bornes d'une source de courant continu 3. Le courant continu parvient aux balais au travers d'une résistance 4 et dépend de la charge du moteur. Ce moteur comprend un enroulement inducteur 5 alimenté par un pont de redresseurs 6 branché sur une source de courant alternatif, tel que le secteur de distribution, par exemple.
A une extrémité de l'enroulement 5 est branché un second en roulement qui, lorsque le contact 18 est -Fermé, est parcouru par un courant tel que les ampères-tours de cet enroulement soient. le double des ampères-tours de l'enroulement 5. L'action de l'enroulement 7 est inverse de celle de l'enroulement 5.
L'autre extrémité de l'enroulement 5 est reliée par un conducteur 8 à la cathode 9 d'un tube électronique 10. L'extrémité libre de l'enroulement 7 est reliée au pôle négatif d'une source 11 de courant électrique continu dont le pôle positif est: relié à ('anode 12 du tube 10. La grille d'arrêt 13 du tube 10 est reliée par Lin conducteur 14 à une résistance 15 de valeur élevée interposée entre la grille et le pôle négatif d'une source 16 à courant continu, le pôle positif de cette dernière étant relié à. la cathode 9. La grille 13 est, par ailleurs, reliée directement par un conducteur 17 au contact mobile 18 d'un interrupteur dont le contact fixe 19 est relié par un fil 20 au conducteur 8.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Lorsque ].'interrupteur 18 est ouvert, le rotor 1, alimenté par la source 3, est soumis à l'action de l'enroulement inducteur 5 tra versé par un courant de sens constant pro venant du pont de redresseurs 6. La grille 13 est polarisée à un potentiel négatif, sensible ment égal à la tension de la source 16, par rapport à la cathode 9 et interdit tout pas sage de courant entre l'anode 12 et la cathode 9. Lorsqu'on ferme l'interrupteur 18, la grille 13 est amenée au même potentiel que la ca thode 9. Le tube 10 laisse alors passer le cou rant qui traverse les enroulements 7 et 5. Les ampères-tours produits par l'enroulement. 7 s'opposent aux ampères-tours de l'enroule ment 5 et le sens de rotation du rotor 1 est inversé.
On voit que si le rotor commande un mou vement d'une pièce qui porte le contact 18, le mouvement de la pièce sera arrêté et inversé dès que le contact 18 touche le contact fixe 19.
Ce dispositif d'asservissement, très simple et de construction économique, peut être avantageusement adapté à la commande des porte-outils dans une machine à reproduire. Comme on peut le voir sur la fig. 3, une tou relle porte-outil 21 est montée sur un chariot 22 coulissant sur une glissière 23 d'un traî nard de tour parallèle à copier non repré senté. L'inclinaison de la glissière est, de pré férence, de 45 par rapport à l'axe de la ma chine 24. Le chariot 22 porte un moteur 25 du type ci-dessus mentionné dont l'arbre, par un pignon 26, attaque la roue 2 7 solidaire de la vis 28 de déplacement du chariot. 22 sur la glissière 23.
Le chariot 22 porte une touche 30 pourvué d'un organe de contact 31, isolé de la touche, et réglable en longueur par rapport à cette dernière grâce à un montage sur glissière 33. L'organe de contact 31 est amené. lorsque le traînard se déplace, à circuler en face d'un gabarit 34. Le gabarit est. réuni à la ruasse de la machine et est conducteur du courant. L'organe de contact, isolé (le la masse, est réuni à un câble souple. La masse de la ma chine est reliée électriquement au conducteur 8 du schéma de la. fig. 1 et l'organe 31, par son câble souple, est relié à la grille 13 du tube 10.
Lors des déplacements du traînard, l'or gane de contact 31 vient toucher le gabarit 34, suit fidèlement le profil de ce gabarit par une série d'alternance de faible amplitude qui imposent à. l'outil des déplacements oscil lants aussi petits que l'on veut. L'un des avantages de ce dispositif d'asservissement est que sa consommation d'énergie est très faible.
Dans la variante représentée par la fig. 2, le rotor la est alimenté par un pont de re dresseurs 3cc, branché sur le secondaire<B>31)</B> d'un transformateur électrique avec interposi tion d'une self 3c réglable. Ce mode d'alimen tation permet d'appliquer au rotor la un cou ple constant indépendant de la. vitesse de ro tation.
Il est bien clair que le gabarit conducteur pourrait être constitué par un simple tracé sur papier d'une ligne faite à l'aide d'une pointure conductrice. La grille d'arrêt du tube électronique pourrait. être portée à un potentiel plus élevé que celui de la cathode.
Dans la deuxième forme d'exécution (fig. 6 et 7) le dispositif d'asservissement comprend un moteur dont le rotor 41 est alimenté aux balais 42 et 43 par un pont 44 de redresseurs, lui-même branché sur le secondaire d'un transformateur 45 avec interposition d'un bo binage de self-induction 46. Le primaire du transformateur 45 est branché sur une source (le courant alternatif.
L'inducteur 47 du moteur est parcouru par un courant provenant de la cathode d'un tube triode 48, cathode elle-même reliée à la masse. La grille du tube 48 peut être reliée à la masse par un palpeur 49. Ce palpeur peut être supporté par un bâti actionné par le mo teur, ce bâti portant un outil de coupe de tour, par exemple, outil dont les mouvements sont déterminés par le palpeur 49, amené à suivre un gabarit.
L'autre extrémité de l'inducteur 47 est re liée à une résistance 50 et à la cathode d'un second tube triode 51. La résistance 50 est reliée par un fil 52 à la grille du tube triode <B>51.</B> L'anode 53 du tube 48 est reliée au pôle positif d'une source 54 de courant continu, dont le pôle négatif est relié à la. fois à la ré sistance 50 et à, la grille du tube 51. L'anode 55 du tube 51 est reliée au pôle positif d'une source 56 de courant continu, dont le pôle né gatif est relié par un fil 57 à la cathode du tube 48. Une résistance 58 est interposée entre le pôle négatif d'une source de polarisation 59 et la grille du tube 48, source dont le pôle po sitif est relié à la cathode du tube 48.
L'arbre porteur du rotor 41 est attelé par un renvoi à engrenages 60 aux organes dépla- @;abJes porteurs du palpeur 49. Sur cet arbre est fixé un disque d'embrayage 61, face auquel est disposé uu disque d'embrayage coulissant 62. Le disque 62 est attelé à un ressort 63, dont la compression est réglable grâce à Lin écrou 64 solidaire du bâti porteur des paliers de l'arbre 41, écrou dans lequel on peut visser un boulon de compression 65 soli daire de l'extrémité du ressort 63.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Le rotor 41 est. constamment alimenté et, lorsque le palpeur 49 touche l'arête du ga barit relié à la masse, la grille du tube 98 est au même potentiel que la cathode de ce tube. La source 54 alimente l'inducteur 47 et l'in duit 41 tourne. La grille du tube 51 est pola risée par le courant circulant dans la résis- tance 50, si bien que le tube 51 est bloqué, isolant la source 56.
Dans ces conditions, l'induit 41 tend à faire décoller le palpeur 49 du gabarit. Dès que ce décollement est produit, la grille du tube 48 est instantanément polarisée par la source 59; le tube 48 est bloqué et la source 54 est isolée. Par contre, la grille du tube 51 est mise sensiblement au potentiel de la ca thode de ce tube par la résistance 50 et le cir cuit de la source 56 se ferme sur l'inducteur 47. L'induit 41 est sollicité dans l'autre sens et le palpeur 49 s'approche du gabarit.
Les opérations de palpage se poursuivent, sans que le palpeur 49 décolle sensiblement du gabarit qu'il ,doit suivre et sans détériora tion de ces pièces, étant donné la faible valeur du courant à ce contact.
La fréquence et l'amplitude des oscilla tions du rotor 41 peuvent être réduites de manière à satisfaire aux exigences de préci sion demandées aux mouvements du palpeur 49 grâce à la résistance mécanique constituée par les disques d'embrayage 61, 62 et le res sort 63, cette résistance mécanique dépendant du frottement de la garniture du disque 61 sur la garniture du disque 62, fonction de la compression du ressort 63, d'une part, et des caractéristiques de torsion dudit ressort. 63, d'autre part.
Servo-control device intended in particular for controlling a machine tool. The object of the present invention is a servo device intended in particular for controlling the moving parts of a machine tool, with a view to executing a program of predetermined movements which must be followed with precision. The goal. of this invention is to provide a device of simple design and low cost.
According to. present invention, the servo device comprises an electric motor with direct current, the inductor of which is supplied in a separate manner with respect to either induced, and is characterized by the fact that the inductor is. kept constantly under voltage by a DC power supply device which reverses the polarity of the inductor supply current through the action of a single contact current. by current the inductor in one direction when the contact is open and running through the inductor in the other direction when the contact is closed.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device which is the subject of the invention.
The fi; -. 1. shows an electrical diagram of a first embodiment of the control device.
The fi-. 2 shows a variant of this diagram relating to the supply of the motor armature.
Fig. 3 schematically shows a tool carrier slaved to a jig in a parallel lathe to be copied, equipped with the slaving device.
Fig. 4 shows an end view of the cart according to arrow IV of FIG. 3.
Fig. 5 shows a side view of this carriage according to the arrow V of FIG. 3.
Fig. 6 shows the electrical diagram of a second embodiment of the control device object of the invention.
Fig. 7 shows schematically in section the elastic friction return device.
As can be seen in, fig. 1, the servo device comprises a direct current electric motor whose rotor or armature 1 is supplied by brushes 2 connected to the terminals of a direct current source 3. The direct current reaches the brushes through a resistor 4 and depends on the motor load. This motor comprises an inductor winding 5 supplied by a rectifier bridge 6 connected to an alternating current source, such as the distribution sector, for example.
At one end of the winding 5 is connected a second rolling which, when the contact 18 is -Closed, is traversed by a current such that the ampere-turns of this winding are. twice the ampere-turns of winding 5. The action of winding 7 is the opposite of that of winding 5.
The other end of the winding 5 is connected by a conductor 8 to the cathode 9 of an electron tube 10. The free end of the winding 7 is connected to the negative pole of a source 11 of direct electric current whose the positive pole is: connected to (the anode 12 of the tube 10. The stop grid 13 of the tube 10 is connected by a conductor 14 to a resistor 15 of high value interposed between the grid and the negative pole of a source 16 direct current, the positive pole of the latter being connected to the cathode 9. The grid 13 is, moreover, connected directly by a conductor 17 to the movable contact 18 of a switch, the fixed contact 19 of which is connected by a wire 20 to the driver 8.
The operation of this device is as follows: When the switch 18 is open, the rotor 1, supplied by the source 3, is subjected to the action of the inductor winding 5 through which a current of constant direction comes from. of the rectifier bridge 6. The grid 13 is polarized at a negative potential, substantially equal to the voltage of the source 16, with respect to the cathode 9 and prevents any passage of current between the anode 12 and the cathode 9. When the switch 18 is closed, the grid 13 is brought to the same potential as the cathode 9. The tube 10 then allows the current which passes through the windings 7 and 5. The ampere-turns produced by the winding to pass. 7 oppose the ampere-turns of winding 5 and the direction of rotation of rotor 1 is reversed.
It can be seen that if the rotor controls a movement of a part which carries the contact 18, the movement of the part will be stopped and reversed as soon as the contact 18 touches the fixed contact 19.
This control device, which is very simple and of economical construction, can be advantageously adapted to the control of tool holders in a reproducing machine. As can be seen in fig. 3, a tool holder turret 21 is mounted on a carriage 22 sliding on a slide 23 of a parallel lathe not shown to be copied. The inclination of the slide is preferably 45 with respect to the axis of the machine 24. The carriage 22 carries a motor 25 of the above-mentioned type, the shaft of which, by a pinion 26, engages. the wheel 27 secured to the screw 28 for moving the carriage. 22 on the slide 23.
The carriage 22 carries a key 30 provided with a contact member 31, isolated from the key, and adjustable in length relative to the latter by means of mounting on a slideway 33. The contact member 31 is brought in. when the straggler moves, to travel in front of a jig 34. The jig is. joined to the bank of the machine and is a conductor of the current. The contact member, isolated (the mass, is joined to a flexible cable. The mass of the machine is electrically connected to the conductor 8 of the diagram of. Fig. 1 and the member 31, by its flexible cable, is connected to the grid 13 of the tube 10.
When the lagger moves, the contact organ 31 touches the template 34, faithfully follows the profile of this template by a series of low-amplitude alternations which impose on. the tool of oscillating displacements as small as one wants. One of the advantages of this servo device is that its energy consumption is very low.
In the variant shown in FIG. 2, the rotor 1a is supplied by a 3cc re-trainer bridge, connected to the secondary <B> 31) </B> of an electric transformer with the interposition of an adjustable choke 3c. This mode of supply makes it possible to apply to the rotor la a constant neck independent of the. rotation speed.
It is quite clear that the conductive template could be constituted by a simple drawing on paper of a line made using a conductive size. The electron tube stop grid could. be brought to a higher potential than that of the cathode.
In the second embodiment (fig. 6 and 7), the servo device comprises a motor, the rotor 41 of which is supplied to the brushes 42 and 43 by a bridge 44 of rectifiers, itself connected to the secondary of a transformer 45 with interposition of a self-induction coil 46. The primary of transformer 45 is connected to a source (alternating current.
The inductor 47 of the motor is traversed by a current coming from the cathode of a triode tube 48, which cathode itself is connected to ground. The grid of the tube 48 can be connected to ground by a feeler 49. This feeler can be supported by a frame actuated by the motor, this frame carrying a lathe cutting tool, for example, a tool whose movements are determined by the feeler 49, made to follow a template.
The other end of the inductor 47 is connected to a resistor 50 and to the cathode of a second triode tube 51. The resistor 50 is connected by a wire 52 to the grid of the triode tube <B> 51. </ B> The anode 53 of the tube 48 is connected to the positive pole of a source 54 of direct current, the negative pole of which is connected to the. both to the resistor 50 and to the grid of the tube 51. The anode 55 of the tube 51 is connected to the positive pole of a direct current source 56, the negative pole of which is connected by a wire 57 to the cathode. of tube 48. A resistor 58 is interposed between the negative pole of a bias source 59 and the grid of tube 48, the source of which the positive pole is connected to the cathode of tube 48.
The carrier shaft of the rotor 41 is coupled by a gearbox 60 to the moving members of the feeler 49. On this shaft is fixed a clutch disc 61, facing which is disposed a sliding clutch disc 62 The disc 62 is coupled to a spring 63, the compression of which is adjustable by virtue of a nut 64 integral with the frame supporting the bearings of the shaft 41, a nut into which a compression bolt 65 can be screwed attached to the end. spring 63.
The operation of this device is as follows: The rotor 41 is. constantly supplied and, when the probe 49 touches the edge of the ga barit connected to ground, the grid of the tube 98 is at the same potential as the cathode of this tube. The source 54 supplies the inductor 47 and the inductor 41 turns. The grid of tube 51 is polarized by the current flowing through resistor 50, so that tube 51 is blocked, isolating source 56.
Under these conditions, the armature 41 tends to make the feeler 49 take off from the template. As soon as this separation is produced, the grid of the tube 48 is instantaneously polarized by the source 59; tube 48 is blocked and source 54 is isolated. On the other hand, the grid of the tube 51 is placed substantially at the potential of the cathode of this tube by the resistor 50 and the circuit of the source 56 closes on the inductor 47. The armature 41 is biased in the other. direction and the feeler 49 approaches the template.
The probing operations continue, without the feeler 49 taking off significantly from the template that it has to follow and without deterioration of these parts, given the low value of the current at this contact.
The frequency and amplitude of the oscillations of the rotor 41 can be reduced so as to meet the precision requirements demanded from the movements of the probe 49 thanks to the mechanical resistance formed by the clutch discs 61, 62 and the res out 63 , this mechanical resistance depending on the friction of the lining of the disc 61 on the lining of the disc 62, a function of the compression of the spring 63, on the one hand, and of the torsion characteristics of said spring. 63, on the other hand.