FR2555776A1 - Codeur rotatif - Google Patents

Abstract

UN CODEUR ROTATIF COMPORTE UN TRAIN DE PIGNONS ENGRENANT ENSEMBLE DANS UN DISPOSITIF A PLUSIEURS ETAGES DE FACON A REDUIRE SUCCESSIVEMENT LE NOMBRE DE TOURS ET DES CODEURS MONTES SUR LES ARBRES DE PIGNONS POUR COMPTER LE NOMBRE DE TOURS D'UN ARBRE D'ENTREE. LA ROUE D'ENTRAINEMENT A ET LA ROUE ENTRAINEE B ENTRE DEUX ETAGES SONT CONCUES POUR PERMETTRE UNE AVANCE INTERMITTENTE EN DECOUPANT DES PARTIES APPROPRIEES DE L'UNE DE CES DEUX ROUES POUR OBTENIR LE RAPPORT DE REDUCTION RECHERCHE, LA ROUE D'ENTRAINEMENT POUVANT TOURNER A VIDE SUR UN CERTAIN ANGLE. ON OBTIENT AINSI DES CODEURS ROTATIFS DU TYPE ABSOLU, ECONOMIQUES, TRES PRECIS ET AVEC UNE LARGE PLAGE DE COMPTAGE.

Description

Codeur rotatif La présente invention concerne un codeur rotatif pouvant

mesurer, sous forme d'une valeur absolue numérique,

le nombre de tours d'un arbre tournant de commande d'opéra-

tions dans un appareil de commande automatique, un robot, un manipulateur, etc..., ou d'un arbre tournant de transmission de puissance utilisé pour amener un matériau ou pour ouavrir

et fermer une vanne ou l'analogue.

On a jusqu'ici employé des instruments du type incre-

mentiel (ou du type relatif) et des instruments du type absolu pour mesurer numériquement le nombre de tours d'un arbre tournant de commande ou de transmission de puissance. Tel

qu'il est utilisé ici, le terme "nombre de tours' peut égale-

ment être appelé "hombre d'entranement, mais on l'utilisera i5 ci-après pour désigner le no ore de r-vzolutoLs orment dit eni évitant de le confondre avec le nombre de tours par

unité de temps.

Les instruments du tvne incr.mentiel ont des stuc-

tures simples et peuvent ainsi être utilisés zcrnîiquewlnto-

On les a jusqu'ici largement utilisés d-ans diters appaareils

et systèmes de cofmmande. Ils présentent toutef is des incon%7e-

nients; ils exigent un préréglage initial, par exeamp!e un réglage sur des points origines et, du fait que les d-onrees nécessaires sont perdues en cas de panne de leurs sources

d'énergie, les systèmes de co.mmande automatimeMs sont action-

nes de façon erronée et peuvent entrainer des accidents me iorsque leurs propres sources d'énergie sont momzentaaMrent

hors circuit.

Parmi les instruments du t-:e absolu, on peut- citer û les potentiomètres, les codeurs utilisant des disques de codage, des disposi:tifs à engrenages, etc...0 Les instruments du type absolu se basant sur des potentiomètres sont du système analogique. Pour obtenir des signaux numériques, il est nécessaire de somettre caque résultat de mesure à une conversion analogique/nmnrique. En outre, ils sont influencables, par exemple à la dérive. En

outre, le nombre de tours pouvrant être entré dans ces nstru-

ments est limité à environ dix tours. Sauf réduction par un train d'engrenages, de tels instruments se basant sur des potentiomètres ne peuvent être utilisés pour mesurer des

nombres de tours relativement plus élevés.

D'autre part, les instruments du type absolu, équipés d'un codeur réalisé par un seul disque de codage de façon à

obtenir de nombreux bits, ne peuvent être utilisés que lors-

que le nombre de tours à entrer est inférieur ou égal à un tour. En conséquence, on ne risque pas, avec ces instruments,

d'obtenir des sorties à nombreux bits.

Comme instruments capables de réduire les inconvé-

nients précités, on a proposé des instruments utilisant en combinaison un train de pignons et un codeur employant un

disque de codage permettant d'obtenir simultanément de nom-

breux bits.

Dans ces instruments récemment proposés, le nombre de tours à l'entrée est successivement réduit par un train de pignons avec un rapport de réduction constant à chaque étage de réduction. En fonction de chaque étage du train de pignons réducteur, l'angle de chaque rotation est codé au moyen d'un

codeur pouvant obtenir une multiplicité de bits.

Dans le cas ci-dessus, les résolutions des codeurs nécessaires pour les étages respectifs varient en fonction des rapports de réduction respectifs du nombre de tours à l'entrée. Supposons, à titre d'exemple, qu'à chaque étage le rapport de réduction soit 1/10. Lorsqu'un train de pignons comporte trois étages engrenant l'un avec i'autre, les angles de rotation sont respectivement 360 au premier étage, 3,6

degrés au deuxième étage et 0,36 au troisième étage. En con-

séquence, l'inconvénient de tels éléments est que les étages les plus élevés exigent un degré de précision extrêmement élevé. Même si l'on atteignait un tel niveau de précision pour le codeur le plus élevé, un train de pignons usinés avec

la précision courante ne peut éviter les erreurs qui provien-

nent de l'inversion du sens de rotation, par exemple du fait

des jeux, etc...

L'effet néfaste d'un tel jeu est directement ressenti à l'étage le plus élevé. Les jeux s'accumulent lorsque les pignons engrènent dans un étage plus élevé et le jeu ainsi

accumulé est réfléchi sur le chiffre le plus élevé. En consé-

quence, même si l'on améliore la précision d'un tel codeur,la valeur supérieure du nombre de tours réellement comptable est limitée par les imprécisions mécaniques telles que le jeu

aussi longtemps qu'on emploiera un train de pignons.

L'effet néfaste du jeu se produit sous forme d'un phénomène d'hystérésis de chaque codeur rotatif lorsqu'on inverse son sens de rotation. Si ceci a lieu, soit avant, soit après un report, il apparaîtra plus sérieusement sous forme d'erreur dans le chiffre supérieur. C'est un autre inconvénient

des instruments ci-dessus proposés.

En outre, l'imprécision mécanique, comme les jeux, etc..., s'accroit par usure, abrasion, etc... du train de pignons. Il est en conséquence impossible d'espérer stabilité

et fiabilité sur une longue période.

Un but de cette invention est de résoudre les problè-

mes soulevés ci-dessus, notamment de conserver les niveaux de résolution exigés des codeurs, quelle que soit la place des

chiffres, de faciliter l'engrènement des pignons dans un ins-

trument à plusieurs étages, d'élargir de ce fait la plage de comptage et de permettre de réduire la précision de l'usinage

mécanique tout en utilisant encore un instrument du type -

absolu avec un train de pignons.

Sous un aspect, cette invention procure un codeur rotatif comportant un train de pignons engrenant ensemble dans

un dispositif à plusieurs étages afin de réduire successive-

ment le nombre de tours et des codeurs montés sur les arbres de pignons aux étages désirés afin de compter le nombre de tours d'un arbre d'entrée de puissance, dans lesquels la roue d'entraînement et la roue entraînée correspondante entre deux étages désirés du train de pignons se présentent sous la forme de moyens d'avance intermittente de façon à permettre la marche à vide de la roue d'entraînement en découpant des parties appropriées de la portion d'engrènement d'au moins l'une de la roue d'entraînement et de la roue entraînée en i fonction du rapport de réduction recherché dans le nombre de

tours entre les deux étages désirés.

La présente invention peut ainsi procurer des codeurs rotatifs du type absolu, économiques et très précis ayant une large plage de comptage, sans qu'il soit nécessaire que les précisions de conception, d'usinage des pignons et du montage

soient particulièrement élevées.

Ils sont durables et leurs mécanismes n'exigent pas

une précision élevée du fait de la simplicité de leurs struc-

tures. En conséquence, leur précision de mesure n'est pas

réduite par des changements dans le temps, résultant par exem-

ple d'usure, d'abrasion, etc... De ce fait, la présente inven-

tion peut procurer des codeurs rotatifs stables à long terme

et fiables.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seu-

lement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint, sur lequel:

La Fig. 1 est une vue en élévation en coupe longitudi-

nale axiale d'un codeur rotatif selon une première réalisation de l'invention; La Fig. 2 est une vue en coupe transversale prise selon la ligne II-II de la Fig. 1; La Fig. 3 est une vue en coupe prise selon la ligne III-III de la Fig. 2, dans laquelle les écartements des arbres de pignons ont été développés; La Fig. 4 est une vue en coupe de l'agencement de pignons de la Fig. 3, dans laquelle les pignons et les arbres de pignons ont été coupés selon les lignes X-X, Y-Y et Z-Z et disposés sur les axes de leurs arbres de pignons respectifs; La Fig. 5 est une vue en perspective montrant la structure de l'unité de pignons U;

La Fig. 6 est un chronogramme d'un code binaire réflé-

chi (code Gray) obtenu selon cette invention; La Fig. 7 montre schématiquement un disque de codage pour obtenir le code Gray;

La Fig. 8 est un chronogramme d'un code binaire ordi-

naire;

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La Fig. 9 montre schématiquement un disque de codage pour obtenir le code binaire de la Fig. 8; et La Fig. 10 est une vue en coupe longitudinale d'une structure de pignons en croix de Malte d'un dispositif d'avance intermittente d'un codeur rotatif selon une deuxième

réalisation de cette invention.

La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale axiale

d'un codeur rotatif selon une première réalisation de l'inven-

tion et la Fig. 2 est une vue en coupe prise selon la ligne II-II de la Fig. 1, dans laquelle des parties des pignons ont

été arrachées.

1 Désigne une base discoldale dont l'épaisseur est

grande dans le sens de la longueur du codeur rotatif. 2 Dési-

gne un support de paliers discoldal parallèle à la surface arrière de la base 1, à savoir la paroi interne la, en enétant

à une certaine distance.

Le support de paliers 2 est fixé sur la base 1 par trois vis de fixation 4, avec intercalation d'une entretoise

cylindrique 3, dont la paroi latérale est partiellement décou-

pée, pour maintenir constant l'intervalle entre la base 1 et

le support 2.

L'entretoise 3 est logée, au niveau de ses surfaces latérales, extérieure et intérieure, respectivement sur des épaulements convexes lb et 2b respectivement formés sur la

paroi interne la de la base 1 et la surface externe 2a du sup-

port 2, cette paroi interne la et cette surface externe 2a se faisant face, de sorte que l'entretoise 3 est coaxiale à la

fois à la base 1 et au support de paliers 2.

L'entretoise 3 a une certaine épaisseur radiale. Des trous longitudinaux 4a sont formés à travers l'entretoise et

les trois vis de fixation 4 s'étendent respectivement à tra-

vers ces trous.

Un arbre d'entrée S0 longitudinal traverse la base l et le support 2 en leurs centres respectifs. L'arbre S. est monté à rotation dans des roulements à billes 5,5 montés centralement dans la paroi interne la de la base 1 et dans le

support de paliers 2.

L'arbre d'entrée So porte entre les roulements à billes ,5 un pignon B ayant huit dents.

Le diamètre extérieur de l'entretoise 3 est notable-

ment plus petit que le diamètre extérieur de la base 1. Il est ainsi formé un compartiment de pignons torique 6 délimité par le boîtier 14, la paroi interne la de la base 1, la paroi externe 2a du support de paliers 2 et la paroi périphérique de l'entretoise 3. Dans ce compartiment de pignons 6 est logé un train comprenant de nombreux pignons engrenant les uns avec

les autres.

Un arbre de pignons S1 du premier étage, maintenu engrené avec le pignon B de l'arbre d'entrée S0, est monté

dans une partie découpée 3a de l'entretoise 3. Les deux por-

tions terminales de l'arbre de pignon S1 sont montées à rota-

tion dans des roulements à billes 7,7 montés respectivement

dans la base 1 et dans le support 2.

Un arbre de pignons S2 du deuxième étage est monté radialement vers l'extérieur à une distance prédéterminée de l'arbre S1 du premier étage. Les arbres de pignons S2 à S13 du deuxième au treizième étage sont disposés sur un cercle à l'intérieur du compartiment torique 6, en étant espacés l'un

de l'autre d'une distance constante dans le sens de la circon-

férence. Les deux portions terminales de chacun des arbres de pignons S2 à S13 sont montés à rotation dans des roulements à billes correspondants 8, montés dans la base 1 et dans le

support de paliers 2.

Chaque arbre S1 à S13 porte des pignons A,B,C de son unité de pignons correspondante U, telle que représenté sur

la Fig. 5, de la manière représentée sur les Fig. 3 et 4.

Dans la description suivante et dans les dessins joints,

les unités de pignons équipant respectivement les arbres S1 à S13 seront désignées par des indices, à savoir U1 à U6. D'autre part, les pignons A, B,C constituant chaque unité de pignons U

seront repérés de la même manière.

L'unité U représentée sur la Fig. 5 comprend une roue d'entraînement A adaptée pour entraîner par intermittence et successivement les arbres de pignons Sn+l et Sn+2 des étages supérieurs sur la base de chaque révolution d'un arbre d'entraînement Sn de l'étage inférieur, une première roue

entraînée B entraînée par intermittence par la roue d'entraî-

nement A et bloquée de façon appropriée pour qu'elle ne puisse tourner lorsque la roue d'entraînement A tourne à vide, et une deuxième roue entraînée C à laquelle chaque révolution de la première roue entraînée B est transmise avec un rapport de

réduction 1/2.

La roue d'entraînement A a été formée en partant d'un pignon droit de seize dents dont on a retiré toutes les dents

sauf deux dents adjacentes 21,21 et deux autres dents adja-

centes 21,21 diamétralement opposées aux premières deux dents 21,21. Les parties s'étendant entre les dents 21,21 opposées sont laissées sous forme de parties courbes 22a dont le rayon est égal au rayon de la fente 22 définie, soit par les deux premières dents 21,21, soit par les deux dernières. Derrière les portions courbes 22a, il est prévu des nervures courbes 23

ayant un rayon égal à la hauteur des dents 21,21.

La première roue entraînée B a été formée en décou-

pant les flancs arrière de chaque deuxième dent 24a d'un pignon de huit dents jusqu'à une épaisseur égale à la moitié de

l'épaisseur d'origine.

La deuxième roue entraînée est un pignon droit de seize dents semblable à la roue d'entraînement d'origine A

avant l'enlèvement de ses dents.

Les huit dents de la première roue entraînée B sont maintenues engrenées avec les dents 21 laissées par paires dans la face frontale de la roue d'entraînement A, tandis que les flancs arrière des quatre dents épaisses 24 de la roue entraînée B sont dans le même plan que les nervures 23 de la roue d'entraînement A. En conséquence, la roue d'entraînement A peut, grâce

aux deux jeux des deux dents adjacentes 21, entraîner la pre-

mière roue entraînée B d'un angle de 45 degrés seulement pour chaque rotation de 180 degrés. Sur les 135 degrés restants, aucune rotation n'est transmise de la roue d'entraînement A à la roue entraînée B. Sur la plage précitée dans laquelle la rotation de la roue A n'est pas transmise à la roue B, les flancs arrière de deux dents adjacentes parmi les quatre dents épaisses 24 laissées sur la première roue entraînée B glissent en contact sur la face périphérique de l'une ou l'autre des nervures 23. Dans cette condition de contact, les parois se faisant face des deux dents adjacentes 24 de la première roue entrainée B sont maintenues en contact avec la surface périphérique de la nervure 23, à savoir la paroi courbe 23a. Ainsi, la roue

d'entraînement A peut tourner librement par rapport à la pre-

mière roue entraînée B. Toutefois, cette dernière ne peut tourner, ni dans le sens normal, ni dans le sens opposée, par rapport à la roue d'entraînement A, car les parois se faisant face des dents 24,24 adjacentes sont en contact avec la paroi

périphérique de la nervure 23.

Les huit dents de la première roue entraînée B sont

amenées en engrènement avec la deuxième roue entraînée C. Cha-

que fois que la première roue entraînée B est entrainée par

intermittence d'un angle de 90 degrés, la deuxième roue entraî-

née C est entrainée par intermittence d'un angle réduit de

degrés.

Comme il a été décrit ci-dessus, chaque révolution complète de la roue d'entraînement A fait tourner deux fois par intermittence la première roue entraînée B, chaque fois d'un angle de 90 degrés, soit au total de 180 degrés, en

d'autres termes d'un demi-tour; dans ces conditions, la deu-

xième roue entrainée C tourne par intermittence deux fois, chaque fois d'un angle de 45 degrés, soit au total d'un angle

de 90 degrés, en d'autres termes d'un quart de tour.

Ici, l'angle de rotation dans chaque avance intermit-

tente de la roue A est 45 degrés. Pendant cet entraînement,

la rotation sur cet angle de 45 degrés provoque un accroisse-

ment de vitesse qui fait tourner la première roue entrainée B

d'un angle de 90 degrés. Du fait que la première roue entrai-

née provoque une diminution de vitesse, à savoir que chaque rotation de 90 degrés de la première roue entrainée B fait tourner la deuxième roue entrainée de 45 degrés, le rapport des vitesses de rotation entre la deuxième roue entraînée C et la roue d'entraînement A, lorsque celle-ci entraîne

celle-là, est égal à l'unité (1:1).

Lorsque les unités de pignons des divers étages sont successivement reliées de telle manière que l'arbre de la deuxième roue entraînée C engrène avec la roue d'entraînement A de l'unité de pignons U de l'étage suivant, les rapports de vitesse des pignons respectifs et de leurs arbres sont réduits successivement à 1/2 tandis que les rapports des vitesses de rotation des arbres de pignons, chacun équipé de la roue

d'entraînement A et de la deuxième roue entraînée C, devien-

nent égaux.

Dans la réalisation représentée sur les Fig. 1 et 2,

six jeux d'unités de pignons U1 à U sont successivement mon-

tés, en un agencement multi-étages, sur les arbres de pignons S1 à S13o L'arbre de pignons S1 du premier étage est équipé d'un pignon droit CG de seize dents semblable à la deuxième roue entraînée C de l'unité de pignon U. Le pignon BO sur l'arbre d'entrée So0, lequel pignon est maintenu engrené avec le pignon Co, correspond à la portion des huit dents de la première roue entraînée B dans l'unité de pignons U. Sur la Fig. 3, les arbres de pignons So0-S13, qui sont disposes en cercle sur la Fig. 2, sont coupés selon la ligne III-III et développés en ligne droite de sorte que les axes des arbres de pignons So-S13 se trouvent dans un même plan. La Fig. 3 montre clairement le mode d'engrènement des unités de pignons U1-U6 dans l'agencement multi-étages et leur relation avec des codeurs à un bit prévus respectivement en arrière

des unités de pignons.

Les codeurs un bit sont respectivement constitués par

des combinaisons de disques de codage Eo-E13 et de photo-

coupleurs Fo-F13.

Les arbres de pignons So-S13 s'étendent vers l'arrière à travers le support de paliers 2. Les disques de codage Eo-E13 sont fixés sur les portions terminales arrière des

arbres So-S13.

Les disques de codage Eo-E13 sont des cylindres circu-

o 13

laires fermés en haut, avec leurs ouvertures circulaires diri-

gées vers l'arrière et leurs parois supérieures fixées sur les extrémités arrière des arbres So-S13. Les parois latérales des disques de codage cylindriques Eo-E13 sont découpées pour former un demi-cylindre jusqu'à des profondeurs appropriées à

partir de leurs extrémités ouvertes.

En arrière des disques de codage Eo-E13 sont prévus respectivement des photo-coupleursF o-F13 fixes par brasage de leurs conducteurs de raccordement sur une plaquette de circuit

imprimé 9.

Les photo-coupleurs Fo-F13 sont montés de telle manière

que les demi-parois latérales restantes des portions cylindri-

ques des disques de codage Eo-E13 passent entre des transduc-

teurs photoélectriques fil f2 de leurs photo-coupleurs corres-

pondants Fo-F13 de façon que les transducteurs photoélectri-

ques détectent les demi-parois latérales restantes.

La plaquette de circuit imprimé 9 est fixée sur le support de paliers 2 par deux supports 10 et une vis 11 de telle sorte que la surface frontale de la plaquette de circuit

imprimé 9 se trouve à un intervalle constant du support 2.

Les conducteurs électriques des photo-coupleurs Fo-F13 sur la plaquette de circuit imprimé 9 sont raccordés à une borne 12a d'un connecteur 12 au moyen d'un câble souple, non

représenté.

Le connecteur 12 est fixé pratiquement au centre sur un couvercle discoldal 13 dont la circonférence est logée dans l'extrémité arrière du bottier cylindrique 14. Le couvercle

13 est fixé sur le boîtier 14 par des vis à tête fraisée 15.

La base 1 est logée à l'intérieur de l'extrémité avant du bottier 14. La base 1 et le bottier 14 sont fixes l'un à

l'autre par des vis à tête fraisée 16.

Par ailleurs, les repères 17,18,19,20 indiquent des joints respectivement étanches à l'humidité et à l'eau et

anti-explosion.

La Fig. 4 montre les coupes transversales des pignons et des arbres de pignons selon les lignes X-X, Y-Y et Z-Z de la Fig. 3, les pignons étant respectivement disposés sur les 1i

axes de leurs arbres respectifs So-S13.

Sur la Fig. 4, les disques de codage Eo-E13 sont schématiquement représentés en représentant leurs portions cylinrdriques contenant des parties découpées sous forme d'éventails développés en deux dimensions D'autre part, les raccordements photoélectriques des photo-coupleurs F F13 - o -13

sont indiqués par des cercles.

Sur les Fig. 2,3,4, tous les pignons sont engrenés en condition d'entraînement de facon à entraîner l'arbre de piglons Si3 du chiffre le plus élevée Les positions des disques de codage E0-E13 à la fin

de leurs mouvements après la condition d'entraînement préci-

tte sont re-resentés sur la ligne Z'-Z' de la Fig 4M

Les unités de pignons U1-U6 font tourner par inter-

mittence deux fois les premières roues entrainées B1-B6, cha-

que fois d'un angle de 90 degrés, soit d'un angle total de

degrés pour chaque révolution complète des roues d'entral-

nement A i-A. En même temps, les roues d'entraînement A 1-A font tourner deux fois les deuxièmes roues entraînées Ci-C5 chaque fois d'un angle de 45 degrés, soit au total d'un angle

de 90 degrés.

Colmme on le voit sur la Fig. 4, lorsque tous les pignons ont été amenés en engrènement et sont entraînés par l'arbre d'entrée So0, les arbres sont reliés de telle manière

que leurs vitesses de rotation soient divisées par 2, multi-

pliées par 2, divisées par 2, etc.. par rapport à leurs arbres précédents successivement depuis l'arbre Slo

Comme décrit ci-dessus, les pignons mutuellement cor-

respondants A1-A6, B1-B6 et Cl-C6 des unités de pignons U1-U6 tournent respectivement aux mêmes vitesses. Le pignon Bo de l'arbre d'entrée S correspond aux pignons B1-B6, tandis que le pignon C0, qui reste engrené avec le pignon Bo, correspond

aux pignons C1-C6.

Comme mentionné ci-dessus, les pignons A2-A6 équiva-

lents à la roue d'entraînement A de l'unité de pignons U et les pignons C1-C5 équivalents à la deuxième roue entraînée C sont montés et fixés successivement sur les arbres de pignons communs S2, S3,..., Sn en combinaisons telles que A2 et C1,

A3 et C2,..., A6 et C5. En conséquence, ils tournent évidem-

ment à la même vitesse.

La Fig. 4 montre les positions angulaires relatives des disques de codage Eo-E13 et des photo-coupleurs F -F13 dans la période d'entraînement précédente. Les disques de codage Eo-E13 sont découpés de façon à obtenir des codes binaires Gray. Selon de tels codes, tous les pignons engrènent les uns avec les autres lorsque le 13è

chiffre le plus élevé est reporté.

Les positions des disques de codage Eo-E13, représen-

tées sur la ligne Z'-Z' de la Fig. 4, correspondent à celles prises immédiatement après le report precédent, l'avance des pignons ayant été arrêtée et les bits se trouvant dans leurs

positions hautes à l'état stable.

Une période instable, dans laquelle les disques de

codage Eo-E13 tournent ou servent de codeurs, correspond tou-

jours à un angle constant, c'est-à-dire 90 degrés, en termes de l'angle de rotation de l'arbre d'entrée So, vu de l'arbre correspondant à un chiffre quelconque. Cet angle de rotation de 90 degrés est équivalent à seulement 1/4 d'unité quantifiée lorsqu'une révolution complète à l'entrée est exprimée par

une unité quantifiée (chiffre 1).

En outre, la résolution de chacun des codeurs compo-

sés respectivement des disques de codage Eo-E13 et des photo-

coupleurs Fo-F13 peut être ramenée à la résolution correspon-

dant à la première roue entrainée B de l'unité de pignons U et à celle relative à la deuxième roue entraînée C (ou à la

roue d'entraînement A). Du fait que les angles d'avance inter-

mittente pas à pas de la première roue entraînée B et de la deuxième roue entràainée C sont respectivement 90 degrés et degrés, la résolution du codeur est limitée dans le pire des cas à 45 degrés par la roue entraînée C. Cependant, la résolution de 45 degrés dans le pire des cas reste toujours constante quel que soit le nombre de

chiffres et les places des chiffres dans la présente réalisa-

tion. En outre, cette résolution de 45 degrés dans le pire des cas n'était pas permise par les codeurs conventionnels et autorise des tolérances suffisantes pour faciliter la

fabrication des codeurs.

Le code binaire Gray-a un profil binaire, représenté sur le chronogramme de la Fig. 6, tel qu'un changement de bit dans chaque chiffre a lieu chaque fois qu'on compte 2 dans le chiffre particulier. Ainsi, chaque disque de codage Eo-E13 a été formé en découpant une moitié de sa paroi laterale cylin- drique, comme le représente schématiquement la Fig. 7, de sorte qu'il peut compter deux fois 90 degrés, en prenant 90 degrés comme unité quantifiée, et peut ainsi produire un changement dans la sortie de son photo-coupleur associé pour

chaque 180 degrés.

La Fig. 8 montre le chronogramme d'un code binaire ordinaire. Afin d'obtenir un profil binaire tel que représenté ici, il est nécessaire que les disques de codage aient la forme du disque E' représenté schématiquement sur la Fig. 9O Le disque de codage E' a des portions découpées pour chaque

degrés.

Lorsque les disques de codage Eo -E13 sont dans leurs conditions initiales dans le cas du code binaire Gray, par exemple lorsque le compte est zéro, les disques de codage E12 et E13 correspondant aux deux chiffres les plus élevés ont des positions semblables à celles des disques de codage Eo-E13 autres que ceux correspondant aux deux chiffres les

plus élevés, lesquels disques de codage Eo-E13 sont représen-

tés respectivement sur la ligne Z'-Z' de la Fig. 4.

Comme on le voit sur la Fig. 6, le code binaire Gray

se trouve juste avant de passer au stade qui suit immédiate-

ment un stade dans lequel le chiffre immédiatement inférieur a été reporté dans le cycle immédiatement avant d'effectuer le report qui provoque un changement d'état dans le chiffre supérieur. Tous les chiffres inférieurs au chiffre précité

sont à un cycle immédiatement avant de passer à l'état initial.

En conséquence, en ce qui concerne les disques de

codage Eo-E13 sur la ligne Z-Z' sur laquelle l'arbre S13 cor- respondant au chiffre le plus élevé a terminé un report, les disques de

codage Eo-E13 correspondant aux chiffres inférieurs

aux deux chiffres les plus élevés sont considérés comme mon-

trant l'état initial.

Il est inutile de dire que les phases angulaires des disques de codage EoE13 sont déterminées en fonction de la relation entre leurs parties découpées et les transducteurs

photoélectriques fltf2 des photo-coupleurs Fo-F13.

* La description a été faite principalement sur la base

des Fig. 3 et 4. Dans la réalisation spécifique représentée

sur les Fig. 1 et 2, les arbres de pignons ne sont pas dis-

posés en ligne droite, mais le sont selon un cercle.

Il est donc nécessaire de prévoir des angles de déport appropriés pour l'engrènement des unités de pignons

U1-U6À

Lors de l'entraînement, par exemple, de l'arbre S13 correspondant au chiffre le plus élevé, il est souhaitable que tous les pignons engrènent simultanément dans la même

phase que représenté sur la Fig. 4.

Toutefois, les pignons sont disposés de façon à

occuper le plus petit espace possible et ils sont tous enfer-

més dans le compartiment de pignons 6. En conséquence, les arbres So-S13 ne sont pas disposés en ligne droite, mais

selon un cercle.

Lorsqu'on monte les roues d'entraînement A et les deuxièmes roues entraînées C sur leurs arbres respectifs lors du raccordement des unités de pignons U1-U6, l'angle de

déport O entre chaque roue d'entraînement A et sa roue entrai-

née correspondante C doit être égal à l'angle fait au niveau d'un arbre Sn par la ligne reliant le centre de l'arbre Sn au centre de son arbre inférieur Sn_1 et la ligne reliant le

centre de l'arbre Sn au centre de son arbre supérieur Sn+l.

Dans la première réalisation ci-dessus décrite de la présente invention, on a enlevé un nombre approprié de dents sur un pignon droit pour réaliser le dispositif d'avance intermittente. On peut obtenir le même résultat en employant

un mécanisme à croix de Malte.

La Fig. 10 montre la deuxième réalisation de cette invention dans laquelle on emploie un mécanisme à croix de Malte. Dans la réalisation représentée, seuls les mécanismes d'avance intermittente de certains étages sont montrés. Une unité de croix de Malte Ua comporte une roue d'entraînement A ayant deux broches d'engrènement axiales 31 diamétralement opposées et une roue entraînée B définissant quatre fentes a d'engrénement radiales 32 disposées à 90 degrés les unes des autres et adaptées pour être amenées en engrènement avec les broches 31. Si le mécanisme à croix de Malte précité comportait quatre broches d'engrènement à 90 degrés les unes des autres, ce serait un mécanisme à croix de Malte conventionnel. Dans

ce dernier, les rotations de l'arbre de la roue d'entraîne-

ment Ao sonr transmises pas à pas sur des angles de 90 degrés.

a

En d'autres termes, le mécanisme procure une avance intermit-

tente à rapport de vitesse croissant exponentiellement. Ainsi,

le rapport des nombres de tours ne change pas.

Lorsque deux broches d'engrènement opposées sont enle-

vées des quatre broches d'engrènement et que les deux broches restantes sornt utilisées coLtme broches 31, le mécanisme à

croix de Malte ainsi obtenu rentre dans le domaine de l7inven-

tion. Dans ce cas, chaque révolution complète de la roue d'entraînement A comporte deux périodes de rotation à vide, chacune sur un angle de 90 degrés. Le rapport de transmission

des rotations à la roue entraînée B est 1/2.

Lorsque plusieurs unités de croix de Malte Ua sont raccordées dans un agencement à plusieurs étages, les unités les plus élevées sont entraînées par intermittence tandis que leurs rapports de révolution sont successivement réduits de 1/2 à chaque étage. En outre, la vitesse de transmission des révolutions augmente brusquement au voisinage du centre de chaque plage de 90 degrés pendant laquelle les unités sont entraînées. Ce mode de transmission des rotations des arbres est très proche de celui obtenu par les pignons droits décrits

ci-dessus dont on a enlevé certaines dents.

Lorsque les unités de croix de Malte Ua sont seulement

raccordées en un agencement à plusieurs étages comme le repré-

sente la Fig. 10 et que tous les étages engrènent ensemble, l'accroissement de vitesse est transmis en étant amplifié à

chaque étage.

Pour éviter cette amplification, on peut interposer d'autres unités de croix de Malte de la même manière que dans la première réalisation. Autrement dit, on peut réduire l'amplification de la vitesse de rotation en interposant entre chaque deux unités de croix de Malte U une autre unité a qui peut réduire chacun du rapport de rotation et du rapport

de vitesse à la moitié.

L'unité précitée, capable de réduire le rapport de vitesse, correspond à la deuxième roue entrainée C de l'unité

de pignons U dans la première réalisation.

Par ailleurs, des surfaces courbes convexes 33, ana-

logues à des cames, formées à côté des broches d'engrènement 31 de la roue d'entraînement A de l'unité de croix de Malte a Ut sont amenées en butée contre des surfaces courbes concaves a 34 formées entre les fentes d'engrènement de la roue entrainée Ba, ce qui empêche celle-ci de tourner librement lorsque la roue A tourne à vide. D'autre part, des surfaces courbes a concaves 35 formées entre les surfaces courbes convexes 33 servent de dégagements aux portions de pointes de la roue

entraînée Ba, qui définissent respectivement les fentes d'en-

grènement 32.

D'autre part, des codeurs à un bit, constitués respec-

tivement par les disques de codage Eo-E13 et les photo-coupleurs F -F13 représentés sur la Fig. 1 émettent un code binaire Gray

de 14 bits au total, correspondant aux emplacements des chif-

fres des arbres de pignons So-S13.

Cependant, quand une seule révolution complète de l'arbre d'entrée est fixée égale à une unité quantifiée, l'arbre S1 du premier étage correspond à un bit d'une seule révolution totale. En conséquence, on peut mesurer 213 = 8192 révolutions par un code binaire à 13 bits. En fait, le code binaire à 13 bits a un potentiel de mesure de révolutions de 214 = 16.384, y compris le bit de la 1/2 révolution la plus basse. Comme autre effet avantageux de cette invention, la résolution exigée pour le codeur dans le pire des cas est

réglée à une valeur constante, par exemple à 45 comme men-

tionné ci-dessus. Théoriquement, il est ainsi possible

d'obtenir un codeur ayant un nombre de bits infini.

Toutefois, il est nécessaire d'augmenter chaque couple d'entrée lorsque le nombre d'étages augmente, du fait des résistances produites par les arbres de pignons, de celles résultant d'un mauvais engrènement des pignons, etc... Il est toutefois encore possible de fabriquer aisément des codeurs

pratiques jusqu'à 20 bits avec une précision d'usinage cou-

rante. Du fait que les codeurs couplés respectivement aux arbres So-S13 peuvent avoir une résolution extrêmement faible, il est possible d'utiliser des interrupteurs photoélectriques à réflexion, des interrupteurs électromaqnétiques sans contact,

des interrupteurs haute fréquence sans contact ou des inter-

rupteurs à lame, outre les interrupteurs photoélectriques de coupure constitués par les disques de codage Eo-E13 et les photo-coupleurs Fo-F13 des réalisations précédentes. Il est

inutile de dire qu'on peut également utiliser des micro-

interrupteurs et des interrupteurs à contact.

Comme autre exemple d'application d'interrupteurs photoélectriques de coupure, on utilise des lignes à deux voies de fibres optiques comme lignes d'amenée des données et

celles-ci sont raccordées au niveau des transducteurs photo-

électriques flf2 des photo-coupleurs F de la Fig. 1. Il en

résulte un codeur de grande qualité et à l'épreuve des explo-

sions, n'ayant aucun câblage électrique. On peut avantageuse-

ment l'utiliser pour commander l'ouverture et la fermeture de

vannes dans des usines chimiques ou l'analogue.

Apres cette description complète de l'invention, il

apparaîtra à l'homme de l'art qu'on peut apporter de nombreu-

ses modifications sans s'écarter de l'esprit ou de la portée

de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Codeur rotatif comportant un train de pignons engrenant ensemble dans un dispositif à plusieurs étages afin de réduire successivement le nombre de tours et des codeurs montés sur les arbres de pignons aux étages désirés afin de compter le nombre de tours d'un arbre d'entrée de puissance, caractérisé en ce que la roue d'entraînement (A) et sa roue entraînée correspondante (B) entre deux étages désirés du train de pignons se présentent sous la forme de moyens d'avance intermittente de façon à permettre la marche à vide de la roue d'entraînement en découpant des parties appropriées

de la portion d'engrènement d'au moins l'une de la roue d'en-

traînement et de la roue entraînée en fonction du rapport de réduction recherché dans le nombre de tours entre les deux

étages désirés.

2. Codeur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue d'entraînement (A) et la roue entraînée (B) des moyens d'avance intermittente sont des pignons droits, que le nombre de dents de la roue d'entraînement est plus grand

que celui de la roue entraînée et qu'on enlève un nombre appro-

prié de dents de la roue d'entraînement pour réduire le rapport

de vitesse entre la roue d'entraînement et la roue entraînée.

3. Codeur rotatif selon la revendication 2, caractérisé

en ce que le nombre initial de dents du pignon droit consti-

tuant la roue d'entraînement (A) des moyens d'avance intermit-

tente est seize, que le nombre de dents de la roue entraînée

(B) est huit, qu'on enlève toutes les dents de la roue d'en-

trainement (A) sauf deux dents adjacentes (21) et deux autres dents adjacentes (21) diamétralement opposées aux premières deux dents, et que les moyens d'avance intermittente ont ainsi un rapport d'engrènement de 4:8 pour obtenir un rapport de

réduction du nombre de tours de 1/2.

4. Codeur rotatif selon la revendication 3, caracté-

risé en ce qu'une nervure (23) ayant un rayon égal à la hau-

teur des dents restantes (21) de la roue d'entraînement (A) des moyens d'avance intermittente est prévue sur un coté des dents restantes de la roue d'entraînement avec les fentes (22) entre les dents restantes (21) laissées telles qu'elles sont, que chaque deuxième dent (24a) de la roue entraînée (B) est

partiellement découpée pour raccourcir les dents correspon-

dantes et que les parties découpées des dents sont amenées en prise sur la nervure, de façon à verrouiller ensemble la roue d'entraînement et la roue entraînée lorsque la roue

d'entraînement tourne à vide.

5. Codeur rotatif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la roue d'entrainement (Aa) et la roue entraî-

née (B) sont réalisées sous forme de mécanisme à croix de a Malte, qu'un nombre approprié de broches d'engrènement de la

roue d'entraînement du mécanisme à croix de Malte sont enle-

vées pour que le nombre de broches d'engrènement restantes (31) soit inférieur au nombre de fentes d'engrènement (32) de la roue entraînée de facon à obtenir une réduction recherchée 1b du rapport entre le nombre de broches restantes et celui des

tentes d'engrènement.

6. Codeur rotatif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 5, caractérisé en ce que la roue entraînée des moyens d'avance intermittente ou l'arbre de la roue entraînée est raccordé à l'arbre de l'étage suivant au moyen d'un pignon droit (C) permettant d'atteindre le rapport de réduction désiré. 7. Codeur rotatif selon la revendication 6, caractérisé

en ce que la roue entraînée (B) des moyens d'avance intermit-

tente a huit dents et que son pignon d'engrenage correspondant

(C) dans l'étage suivant a seize dents, ce qui permet d'obte-

nir un rapport de réduction de 1/2.

8. Codeur rotatif selon l'une quelconque des revendications à

7. caractérisé en ce qu'un codeur un bit est monté sur l'arbre

de pignons (So-S13) de chaque étage du train de pignons engre-

nant dans l'agencement à plusieurs étages.

9. Codeur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à

8, caractérisé en ce qu'un codeur un bit correspondant à cha-

que arbre de pignons comporte un disque de codage (Eo-E13)

avec une partie découpée selon un angle approprié et un photo-

coupleur (Fo-F13).

10. Codeur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1

8, caractérisé en ce qu'un codeur un bit correspondant à cha-

que arbre de pignons (So-S13) comporte un disque de codage (Eo-E13) avec une partie découpée selon un angle approprié et une fibre optique adaptée pour être amenée en butée sur le disque de codage de façon à en couper de façon raccordable

le trajet optique.

11. Codeur rotatif selon l'une quelconque des revendications à

, caractérisé en ce que les arbres de pignons du train de pignons engrenant dans l'agencement à plusieurs étages sont

disposés en cercle autour de l'arbre d'entrée (S o).