Dispositif pour convertir un mouvement rotatif continu en un autre mouvement, à partir de signaux électriques parvenant à un électro-aimant de commande La présente invention a pour objet un dispositif pour convertir un mouvement rotatif continu en un autre mouvement à partir de signaux électriques parvenant à un électro-aimant de commande.
Un tel dispositif peut notamment constituer un con vertisseur de mouvement ou relais mécanique compor tant un organe d'entrée tournant de manière synchrone avec le rythme d'émission des signaux électriques, l'or gane de sortie étant également un organe tournant, mais qui est entraîné pas à pas en fonction desdits signaux, restant immobile ou tournant dans un sens ou dans l'au tre, par exemple, selon l'information reçue. Dans une variante, l'organe de sortie peut aussi être animé d'un mouvement de translation.
Le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un organe d'entrée rotatif compre nant un rotor portant une série d'organes d'actionnement qui sont amenés par suite de la rotation du rotor à défi ler les uns après les autres sous la denture d'un organe de sortie mobile avec laquelle ils engrènent sur un arc limité de leur trajectoire circulaire,
ces organes d'action- nement étant mobiles par rapport au rotor et défilant également en regard d'au moins un électro-aimant de commande recevant les signaux et qui est agencé pour provoquer ou non un déplacement sélectif des organes d'actionnement selon l'état d'excitation de l'aimant au moment du passage de chaque organe d'actionnement.
L'organe d'entrée peut être accouplé à toute forme de moteur et on note que la puissance disponible à l'or gane de sortie reste indépendante de la puissance des signaux de commande électriques, le déplacement des organes d'actionnement correspondant à l'actionnement de l'organe de sortie étant dû à l'action des moyens à came et résultant de la rotation du rotor.
Le dispositif objet de l'invention peut remplacer des moteurs pas-à-pas dans de nombreuses applications. Il peut aussi constituer un relais de puissance mécanique réagissant à des signaux électriques de commande de faible puissance. L'emploi de tels relais mécaniques per met de supprimer des étages d'amplification électrique et ouvre ainsi des perspectives intéressantes dans l'auto mation et les mécanismes de commande à distance par exemple.
Dans une forme d'exécution adaptée à la commande numérique d'une table de machine-outil, l'organe de sor tie sera par exemple relié à une vis-mère commandant les déplacements de la table dans une direction. Une telle disposition peut aussi convenir pour des appareils traceurs de courbes ou pour des appareils directeurs de tir.
Le dessin représente à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 en est une coupe axiale, selon la ligne 1-1 de la fig. 2.
La fig. 2 en est une vus en plan.
La fig. 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la fig. 1, à plus grande échelle.
La fig. 4 est une vue partielle du dispositif, cette vue étant une coupe selon la ligne 4-4 de la fig. 1, à plus grande échelle.
Les fig. 5, 6, 7, 8 et 9 représentent un poussoir mo bile du dispositif, dans cinq positions de fonctionnement successives.
La fig. 10 est une vue partielle d'une came du dis positif.
La fig. 11 est une vue développée de cette came. Le dispositif représenté comprend un arbre d'entrée 1 tournant dans deux paliers 2 montés dans deux flasques parallèles 3 fixés sur une semelle 4.
Chaque palier 2 comprend un corps cylindrique 5 logé dans un alésage du flasque correspondant, ce corps se prolongeant sur un côté par un doigt de support 6 parallèle à l'arbre 1. Une plaque 7 assemblée par des vis 8 au corps 5 immobilise le palier dans le flasque tout en permettant, après desserrage des vis 8, de régler la posi tion angulaire du palier et ainsi du doigt 6.
Le corps 5 et le doigt 6 de chaque palier sont en une matière non magnétique, par exemple en laiton, et les doigts 6 portent deux électro-aimants 9 et 10 compre nant chacun un noyau magnétique 11 présentant la forme générale d'une spire hélicoïdale entourant l'arbre 1. Les extrémités de chaque noyau forment deux pôles contigus 12 et 13 placés en ligne dans un plan radial de l'arbre 1. Les noyaux 11 sont fixés au doigt 6 corres pondant par des vis 14, et une bobine d'excitation 15 entoure chaque noyau (fig. 3).
Sur l'arbre 1 est claveté un rotor cylindrique 16 dont la périphérie est creusée de vingt-quatre rainures longi tudinales 17 régulièrement réparties (fig. 4).
Chaque rainure 17 comporte une fente radiale à faces parallèles, relativement étroite, s'étendant de part et d'autre d'un guide creux cylindrique 18 d'un diamètre égal à environ trois fois la largeur de la fente. Dans cha que rainure 17 est logée une plaquette-crémaillère 19 et un poussoir 20.
Chaque plaquette-crémaillère 19 comprend une par tie de base logée dans la rainure 17 correspondante et une denture 22 dépassant radialement sur la périphérie du rotor. Le bord intérieur de la plaquette prend appui sur le fond 23 de la rainure et la plaquette est percée en son milieu d'un trou circulaire 24 dans lequel est logée une bille 25 de même diamètre, au jeu près, que le guide cylindrique 18.
La bille 25 est également engagée dans un trou cir culaire 26 percé dans le poussoir 20 juxtaposé, de sorte que cette bille réunit le poussoir et la plaquette corres pondante, ces deux éléments pouvant se déplacer en semble axialement le long de la rainure 17, alors que la bille 25 coulisse le long du guide 18.
Les poussoirs 20, débordant sur les deux extrémités du rotor, ont une largeur plus petite que la profondeur des rainures 17, et peuvent effectuer un mouvement de bascule limité en tournant autour des billes 25.
Les crémaillères 19 sont agencées pour coopérer avec une roue dentée 26 clavetée sur un arbre 27 per pendiculaire à l'arbre 1. L'arbre 27 est pivoté dans des paliers établis dans deux traverses 30 réunissant les flas ques 3.
La largeur<B> b </B> de la roue 26 est légèrement supé rieure à l'écartement des crémaillères à la périphérie du rotor 16 de sorte que cette roue est toujours en prise avec une au moins des crémaillères (fig. 4).
Chacun des flasques 3 est creusé d'un logement cylindrique 31 débouchant sur la face intérieure du flas que. Dans ce logement, sont logées trois bagues 32, 33 et 34 constituant ensemble une came destinée à coopérer avec des talons 36 établis sur les extrémités des pous soirs 20. Les bagues 32, 33 et 34 sont maintenues dans une position angulaire déterminée par des vis 37 (fig. 3). Les deux cames sont identiques et leur configuration est décrite ci-après, en relation avec le fonctionnement du dispositif qui est le suivant L'arbre 1, constituant l'organe d'entrée du dispositif, est entraîné en rotation de sorte que les crémaillères 19 défilent les unes après les autres sous la roue 26.
Dans une position initiale des poussoirs 20 représen tée à la fig. 5, les poussoirs occupent une position hori zontale et centrée et les crémaillères 19 occupent une position centrée qui est celle représentée à la fig. 1. Dans cette position, les poussoirs 20 sont immobilisés axiale- ment du fait de l'appui de leurs faces d'extrémités 36b contre les bords 32a des bagues 32, et ne peuvent pas basculer autour des billes, du fait de l'appui des faces 36a des talons contre les surfaces intérieures cylindri ques 33a des bagues 33 (fi-. 5).
Sur une zone angulaire A de 15,) (fig. 10 et 11) correspondant au passage des poussoirs en regard des faces polaires des pôles 12 et 13 des électro-aimants, la surface 33a des bagues 33 est creusée d'un dégagement 33b permettant un basculement limité des poussoirs 20. Dans cette zone A , les surfaces polaires des pôles 12 et 13 débutant légèrement au-dessous du niveau indiqué en 37 à la fig. 10 du bord inférieur 20b des poussoirs en position horizontale s'abaissent progressivement selon des surfaces réglées passant par le point de pivotement des poussoirs, pour atteindre un niveau inférieur indiqué en 38 à la fig. 10.
Si aucun des deux électro-aimants n'est excité, le poussoir reste en position horizontale lors de son pas sage devant les aimants. Si l'un ou l'autre des aimants est excité, le poussoir s'incline en direction de l'aimant excité. On a représenté, à la fig. 6, la position inclinée vers la gauche que prend le poussoir, lorsque l'aimant 9 de gauche est excité.
Dans cette zone<B> A ,</B> le bord 32a de la bague 32 est découpé d'une encoche 32b dont l'extrémité aval est constituée par un plan incliné 32c (fig. 10 et 11).
Dans une zone angulaire suivante B d'environ 30,1, le dégagement 33b prend la forme d'une rainure de guidage 39 comprenant une première partie inclinée 39a se rapprochant du rotor 16.
Si le poussoir a basculé comme représenté à la fig. 6, le talon 36 de droite, alors en position légèrement soule vée, s'engage dans cette rainure 39, de sorte que le pous soir est déplacé vers la gauche au cours de la rotation du rotor (fig. 7). Au cours de ce mouvement de trans lation du poussoir, et alors que le rotor 16 poursuit sa rotation, le talon 36 de gauche du poussoir parvient sur le plan incliné 32c le long duquel il monte. A la fin de la zone B , le poussoir est dans la position extrême représentée à la fig. 8.
Dans cette position, le trou cen tral 26 du poussoir est déplacé vers la gauche d'une dis tance P égale au pas de la denture 22, et la crémail lère correspondante rendue solidaire du poussoir par la bille 25 est également déplacée latéralement de cette distance.
L'appui du talon 36 de gauche sur la surface 32d de la bague 32 maintient le talon de droite fermement en gagé dans la rainure 39.
A la fin de la zone B , la crémaillère s'engage dans la denture de la roue 26 avec laquelle elle reste en prise dans la zone angulaire suivante C . Dans cette zone C , la partie correspondante 39b de la rainure de guidage s'écarte du rotor pour revenir progressive ment à l'alignement initial, de sorte que le poussoir est ramené vers la droite. Ceci a pour effet de faire tourner la roue 26 d'un angle correspondant à la division de sa denture. A la fin de la zone C , la crémaillère se dé gage de la denture de la roue, alors que justement la crémaillère suivante vient d'entrer en prise avec cette dernière.
Dans une zone D , à la fin du déplacement du poussoir vers la droite, le talon 36 de gauche se dégage de la bague 32 tandis que le talon 36 de droite parvient sur une rampe<B>39e</B> du fond de la rainure 39, qui ramène le poussoir dans sa position initiale horizontale. Ainsi, lors de la rotation du rotor 16, les poussoirs 20 défilent devant les pôles des deux électro-aimants. Si aucun des électro-aimants n'est excité au moment du passage d'un poussoir, ce poussoir reste dans sa position horizontale, la crémaillère correspondante n'est pas dé placée, et le passage de la crémaillère sous la roue 26 ne provoque aucune rotation de cette dernière.
En revanche, si l'aimant 9 de gauche est excité, le poussoir s'incline en direction de cet aimant, ce qui a pour effet d'engager le poussoir dans les cames qui dé placent la crémaillère d'une dent vers la gauche avant son engagement dans la roue 26, puis la ramène dans sa position centrée alors qu'elle est engagée dans cette roue, en faisant tourner ladite roue d'une dent dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre (fig. 1).
Si l'aimant 10 de droite est excité, la crémaillère cor respondante sera tout d'abord déplacée vers la droite, puis ramenée vers la gauche alors qu'elle est en prise avec la roue 26, faisant tourner cette dernière d'une dent dans le sens des aiguilles d'une montre (fig. 1).
On note que tout poussoir 20 actionnant la roue 26 est sollicité en traction pendant cette phase<B>de</B> son dé placement. Ainsi, lors du passage de la position repré sentée à la fig. 8 à celle représentée à la fig. 9, le pous soir se déplaçant vers la droite est tiré par son talon de droite. Les poussoirs 20 peuvent donc être exécutés en une matière mince.
Dans le dispositif représenté, les électro-aimants ne font que provoquer le basculement des poussoirs 20 et ce mouvement très limité ne nécessite que très peu d'énergie. On note que les aimants comportent des sur faces polaires inclinées suivant le sens de défilement des organes d'actionnement devant elles et agissant sur les poussoirs par collage électromagnétique.
Dans une variante, les aimants de commande pour raient être placés pour imprimer directement un mou vement de translation aux crémaillères, soit pour les mettre en prise avec une came parachevant le mouve ment, soit pour les déplacer alors qu'elles sont déjà en prise avec la roue de sortie.
Pour obtenir un bon fonctionnement du dispositif, il suffit que les signaux transmis aux électro-aimants soient synchronisés avec la rotation de l'arbre d'entrée, ce qui est facile à réaliser. La puissance disponible à l'arbre de sortie est indépendante de la puissance des signaux de commande électriques, le déplacement des crémaillères étant commandé par les cames et résultant de la rotation du rotor.
Dans une variante, la roue de sortie 26 peut être remplacée par une crémaillère, le nombre maximum des pas autorisés dans chaque sens étant alors limité. On peut aussi concevoir un dispositif dans lequel la roue de sortie aurait une denture hélicoïdale.
Le dispositif représenté peut constituer un moteur pas-à-pas. Il peut aussi constituer un relais de puissance mécanique.
Enfin, on note que le dispositif peut comporter plu sieurs organes de sortie répartis angulairement autour d'un même rotor et que les moyens d'engrènement en tre les organes d'actionnement et les organes de sortie peuvent être de tous types.