FR2672655A1 - Dispositif de generation d'un mouvement alternatif a accumulation d'energie. - Google Patents

Abstract

Un mobile (1), animé d'un mouvement alternatif est intercalé entre deux ressorts (10, 10') qui freinent le mobile en fin de course en emmagasinant l'énergie cinétique, qui est restituée au mobile après inversion du sens de marche pour l'accélérer.

Description

DISPOSITIF DE GENERATION D'UN MOUVEMENT ALTERNATIF A
ACCUMULATION D'ENERGIE.

On rencontre sur de très nombreuses machines des organes mobiles devant effectuer des mouvements alternatifs rapides entre deux positions extrêmes. Dès que les courses à effectuer, les masses à mettre en mouvement et les cadences à respecter ne sont pas négligeables, il est impératif de martyriser parfaitement la cinématique à mettre en oeuvre, en vue notamment d'éviter les chocs en fin de course. De façon classique, une telle cinématique comporte une phase d'accélération et une phase de décélération, éventuellement séparées par une phase centrale à vitesse constante ou quasi-constante.

Si on désigne par t et V respectivement, l'accélération et la vitesse du mobile à un instant t, et par M la masse de ce mobile, la puissance mécanique mise enjeu à cet instant, s'exprime par: P = X V X M
Selon que l'on se trouve en phase d'accélération ou de décélération, cette puissance est positive (le mobile absorbe de l'energie qu'il emmagasine sous forme cinétique) ou négative (le mobile restitue de l'énergie). Dans les deux cas, il appartient au dispositif d'entraSnement de fournir ou de réabsorber cette énergie.

Ledit système d'entraSnement doit par ailleurs être conçu pour permettre une parfaite maîtrise de la cinétique du mouvement, ce que 1 'on sait parfaitement realiser par des techniques inspirees de la robotique ou de la commande numérique. Nous supposerons ici que l'organe d'entraSnement est un moteur électrique, par exemple du type à courant continu ou pas à pas. Si on se réfère à l'expression donnée ci-dessus pour la puissance instantanée P, on voit que celle-ci peut prendre des valeurs relativement élevées, à savoir plusieurs centaines de watts, ce qui est important pour les types de moteurs précités, et pour leurs dispositifs d'alimentation, conduisant ainsi à un renchérissement des installations.Par ailleurs, cette puissance élevée s'accompagne de sollicitations mécaniques importantes sur les organes de transmission et sur les guidages, ce qui fatique ces derniers et oblige à les dimensionner largement.

L'objet de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités en adjoignant à l'équipage mobile un dispositif accumulateur d'énergie conçu pour fournir de l'énergie à l'équipage mobile lors d'une phase d'accélération, et pour réabsorber cette énergie lors de la phase de décélération qui suit. La solution la plus simple et la plus évidente pour la réalisation d'un tel dispositif consiste à placer le mobile entre deux ressorts antagonistes, de traction ou de compression, disposés symétriquement de telle sorte que leur action naturelle consiste à amener le mobile au voisinage du point milieu de sa course, et à exercer une force de rappel tendant à l'y ramener si on l'en écarte d'une valeur d, cette force de rappel étant croissante avec d.

Dès lors, si le mobile se trouve à une de ses positions de fin de course et effectue un déplacement à partir de cette position, il va bénéficier: - Sur la première moitié de la course, d'une force motrice qui va contribuer à son accélération.

- Sur la seconde moitié, d'une force résistante qui va contribuer à sa décélération.

Ces forces, et les énergies correspondantes, sont évidemment autant qu'il ne sera pas nécessaire de demander au moteur d'entraSnement, ce qui permet de réduire de façon très importante la puissance nécessaire pour ledit moteur. A la limite, pour un organe mobile n'ayant à assurer qu'un simple déplacement horizontal, le moteur'peut n'avoir plus à fournir qu'une énergie correspondant aux déperditions par frottement, dans le cas idéal où il y aurait correspondance parfaite entre le diagramme de la force élastique des ressorts, et celui de la force d'inertie.

Dans le cas où le mouvement est vertical ou oblique, on voit apparalAtre une force de pesanteur dont la neutralisation ne pose aucun problème particulier. I1 suffit de donner au ressort qui sollicite le mobile vers le haut un tarage supérieur à celui qui le sollicite vers le bas, de telle sorte que l'action conjuguée des deux ressorts amène comme précédemment le mobile vers le milieu de sa course. Dans un cas limite, le second ressort peut ne pas exister.

Dans les cas où le mobile n'a pas uniquement une fonction de déplacement, mais doit également effectuer pendant sa course une opération consommatrice d.' énergie (usinage, formage, sertissage, etc..), il est clair que cette énergie ne peut plus être fournie que par le moteur d'entraSnement, dans la mesure où le dispositif d'accumulation a ressorts ne peut intervenir qu'au niveau des énergies qui ne fpnt que changer de forme sans être consommées, c'est à dire celles qui résultent des phénomènes liés à l'inertie. (Par analogie, il s'agirait de l'énergie réactive en électrotechnique sinusoidale). Le domaine d'application de l'invention est donc essentiellement celui des dispositifs de manipulation, à l'exclusion des procédés mécaniques consommateurs d'énergie, sauf si celle-ci est de faible niveau.

Dans le domaine des dispositifs de manipulation, on peut appliquer l'invention à des systèmes comportant un ou plusieurs axes, selon la nature des mouvements à effectuer. Dans certains cas, un même système de ressorts convenablement disposés peut intervenir sur deux axes orthogonaux.

Concernant la transmission mécanique placée entre le moteur et le mobile entraSné, nous examinerons deux cas de figure: - Transmission directe, dans laquelle le moteur porte un pignon denté attaquant un organe linéaire solidaire du mobile (crémaillère, chaîne, courroie crantée). Dans une telle transmission, il y a corrélation rigoureuse entre le mouvement linéaire du mobile et le mouvement angulaire du moteur. Ce dernier est donc appelé à tourner alternativement dans les deux sens, et à générer des phases d'accélération et de décélération contrôlées par un dispositif électronique d'alimentation approprié, selon des techniques bien connues dans l'étant actuel de l'art.

- Transmission indirecte, dans laquelle le moteur entralne une came coopérant avec un galet ou un poussoir solidaire du mobile.

Dans ce cas, le moteur peut tourner toujours dans le même sens et à vitesse constante, la génération de la cinématique étant confiée à la came dont le profil doit être étudié en conséquence.

Selon les mouvements à réaliser, on peut être appelé à utiliser l'une ou l'autre de ces solutions. La première peut s'imposer dans les cas où il faut réaliser des courses importantes (plusieurs dizaines de centimètres). Dans les autres cas, la formule de la came présente deux avantages importants: - Possibilité de faire tourner le moteur en permanence à sa vitesse optimale, c'est à dire celle où il fournit le maximum de puissance.

- Possibilité d'ajuster finement le diagramme des accélérations de façon à obtenir une très bonne correspondance entre le diagramme des forces d'inertie et celui des forces élastiques.

Quelle que soit la solution utilisée, le moteur doit être capable d'initialiser le dispositif, c'est à dire à partir de la position naturelle de repos située vers le milieu de la course, d'amener le mobile dans une de ses positions de fin de course, et de l'y maintenir. Pendant cette opération, il faut vaincre la force de rappel du système de ressorts d'accumulation, ce qui conduit à l'effectuer à faible vitesse, c'est à dire dans des conditions "quasi statiques". On évite ainsi de voir une force d'inertie s'ajouter à celle des ressorts. De plus, les moteurs usuels ont géneralement des couples nettement plus élevés à faible vitesse qu'à vitesse normale, ce qui rend l'opération aisee.

Une fois placé en position d'initialisation, le mobile doit y être maintenu par le moteur, celui-ci devant donc présenter un couple de blocage statique suffisant. De plus, en cas d'interruption accidentelle du courant d'alimentation, on peut avoir à se prémunir contre un décrochage intempestif pouvant être dangereux. La solution la plus simple consiste pour cela à utiliser un moteur-frein muni d'un dispositif mécanique de blocage du rotor intervenant automatiquement en situation de panne de courant.

Dans tous ce qui précède, on a supposé que le dispositif d'accumulation était basé sur des ressorts. I1 est clair qu'on pourrait, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser des accumulateurs basés sur des principes différents, notamment pneumatiques.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est une vue, qui peut être indifféremment en élévation ou en plan, d'un dispositif à transmission directe équipé de ressorts de compression.

Les figures 2, 2bis sont des diagrammes mécaniques relatifs à la figure 1.

La figure 3 est une vue en coupe montrant un ensemble de ressorts à débattement limité et précompression.

La figure 4 est un diagramme mécanique relatif à la figure 3.

La figure 5 est une vue en élévation d'un dispositif à transmission par came équipé de ressorts de compression.

La figure 6 est un diagramme mécanique relatif à la figure 5.

La figure 7 est une vue en élévation ou en plan d'un dispositif élastique de rappel constitué de deux ressorts de traction.

La figure 8 est une vue en élévation ou en plan d'un dispositif élastique de rappel constitué d'un ressort unique travaillant alternativement en traction et en compression.

La figure 9 est une vue en élévation d'un dispositif de manipulation à deux axes orthogonaux équipé d'un système élastique intervenant sur les deux axes.

Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un bloc mobile 1 coulissant sur des tiges de guidage 2,2' portées par des supports fixes 3,3'. Le dispositif d' entralAnement est une chaîne (ou une courrroie crantée) 4 dont le brin actif 5 est solidaire du mobile 1 alors que le brin de retour 6 passe librement à travers ledit mobile. La chaîne 4 s'enroule sur une poulie motrice 7 portée par le bloc 3 et une poulie de renvoi 8 portée par le bloc 3'. La poulie motrice 7 est entraînée par le moteur 9, d'un type approprié par exemple à courant continu ou pas à pas. La liaison moteur-poulie peut être directe ou passer par l'intermédiaire d'un réducteur.

La figure 2 représente les efforts s'exerçant sur le mobile 1 en fonction de sa position x, cette position variant entre O et C qui sont les positions extrêmes. La droite il représente la caractéristique du système de rappel élastique, matérialisé par les ressorts 10,10'. Ces ressorts, du type à compression, sont représentés sur la figure 1, enfilés sur une des tiges de guidage 2, disposition particulièrement simple que l'on peut adopter si le jeu dont on dispose en fin de course entre le mobile 1 et les blocs 3,3' est compatible avec la longueur minimale des ressorts.Les créneaux 12,12' représentent les efforts d'inertie qui sont proportionnels aux accélérations linéaires mises en jeu, elles-mêmes proportionnelles aux accélérations angulaires imposées au moteur 9 par son dispositif électronique d'alimentation. Les points critiques concernant la sollicitation demandée au moteur correspondent aux positions a et b, pour lesquelles la vitesse est maximale, et le couple disponible par conséquent minimal (la caractéristique couple/vitesse du moteur étant considérée décroissante).

En l'absence de ressorts de rappel, le moteur devrait alors avoir à fournir un couple correspondant à la force d'inertie Fi. Grâce à la présence des ressorts, ce couple peut être divisé par deux si la pente de la droite caractéristique 11 est correctement choisie, ce qui est le cas ici. La figure 2bis fait apparaître la différence entre le diagramme d'inertie et celui des ressorts qui n'est autre, à un facteur numérique près, que le diagramme du couple demandé au moteur. On voit que celui-ci se présente "en dents de scie", mais avec des amplitudes réduites. Aux positions a et b notamment, la présence des ressorts permet au moteur de n'avoir à vaincre que les efforts Fi/2 et -Fi/2 au lieu de Fi.

L'obtention de la caractéristique linéaire 11 peut être obtenue de deux manières: - En faisant en sorte que les ressorts 10,10'ne soient jamais complètement détendus, La pente de la droite 11 correspond alors à la somme des coefficients de raideur des deux ressorts (cas de la figure 1).

- En faisant en sorte que la longueur libre des ressorts soit égale au jeu existant entre les blocs 3,3' et le mobile 1 quand celui-ci est au milieu de sa course. Le mobile 1 ne peut plus alors être sollicité que par un seul ressort à la fois, et la pente de la droite 11 correspond au coefficient de raideur dudit ressort.

Une formule intermédiaire peut présenter un certain intérêt: celle qui consiste à donner aux ressorts une longueur libre telle que le mobile 1 ne soit sollicité que par un seul ressort quand il se trouve dans les zones adjacentes aux positions O et C, et par les deux ressorts simultanément quand il se trouve dans la zone centrale. La caractéristique du système classique se transforme alors en une ligne brisée. Sur la figure 2, cette ligne se confond avec la droite 11 en zone centrale et se présente dans les zones d'extrémité selon les lignes pointillées 13,13' dont la pente est moitié de celle de la droite 11. L'avantage de cette formule est de réduire la sollicitation exercée sur le mobile 1 en fin de course, qui passe de Fo à F'o, ce qui peut être intéressant pour faciliter l'initialisation, ou pour effectuer celle-ci à une vitesse supérieure.

Notons également que nous ne présentons ici que des cinématiques classiques avec des plages d'accélération/décélération de valeur constante, ce qui correspond à l'étant actuel de la technique courante en matière d'alimentation électronique des moteurs. Mais on peut bien entendu envisager des électroniques plus sophistiquées permettant d'obtenir plusieurs paliers d'accélération (ou même une variation continue), permettant ainsi une meilleure adaptation des diagrammes.

Dans certains cas, on peut avoir intérêt à ne pas utiliser les mêmes éléments pour assurer le guidage du mobile 1 et celui des ressorts 10,10'. Deux raisons peuvent apparaltre pour cela: - Contrainte d'encombrement conduisant à faire apparaître en fin de course des jeux très réduits entre le mobile 1 et les blocs 3,3'. Ces j eux peuvent alors être insuffisants pour qu'on y loge les ressorts.

- Intérêt de diminuer les contraintes sur les guidages en minimisant le moment résultant des forces s'exerçant sur le mobile 1, à savoir: force d'inertie, force exercée par la channe d'entralnement, et force exercée par les ressorts. Cette considération peut conduire à placer l'axe des ressorts 10,10' dans une position optimale qui n'est pas forcément celle d'une des tiges de guidage 2,2'.

On est alors conduit à enfiler les ressorts sur une tige de guidage qui leur est spécialement affectée (sauf si leur configuration les rend insensibles au flambage, et rend alors cette tige inutile). La figure 3 présente une telle disposition, dans laquelle on trouve: - Un poussoir 21 solidaire du mobile 1 - Une tige de guidage 22 supportée à ses extrémités par les pièces 23,23' solidaires respectivement des supports 3,3'.

- Les ressorts 30,30' enfilés sur la tige 22.

Cette disposition permet de réaliser les mêmes diagrammes que ceux de la figure 2, mais ouvre en plus la possibilité de faire travailler les ressorts indépendamment l'un de l'autre, mais avec une précontrainte. Cette possibilité est illustrée par la figure 3, sur laquelle on voit apparaître une butée 24 rigidement fixée au milieu de la tige 22. Le poussoir 21 doit alors comporter un dégagement central lui permettant de passer librement de part et d'autre de la butée 24. Par contre, on remarque la présence des rondelles 25,25' qui, elles, sont arrêtées par la butée 24, de telle sorte que chacun des ressorts 30,30' ne soit sollicité que sur une moitié de la course du mobile 1, tout en présentant une contrainte initiale permettant de réaliser un diagramme du type présenté à la figure 4.Un tel diagramme permet, si on le souhaite, de développer les plages d'accélération/décélération en laissant une plage centrale très réduite, sans pour autant se trouver dans l'obligation d'utiliser un système élastique de grande raideur, et sans avoir à supporter un effort initial Fo excessif.

Le dispositif représenté sur la figure 5 introduit une transmission par came entre le moteur et le bloc mobile. On y trouve: - Le bloc mobile 31 coulissant sur les tiges de guidage 32,32', supportées par les blocs d'extrémités 33,33'.

- Une came 34 coopérant avec un galet 35 solidaire du bloc 31, et montee sur un arbre 36 lui-même supporté par les paliers 37,37'.

- le moteur dtentraSnement 39 actionnant la came 34 par l'intermédiairede la transmission composée des poulies 41,42 et de la channe ou courroie crantée 43.

- Les ressorts 40,40' supposés engagés sur une des tiges de guidage du mobile 1 et conçus pour fournir un diagramme d'effort se présentant selon une ligne droite continue (chaque ressort travaillant sur une demi-course). Bien entendu, toutes les autres dispositions vues plus haut pour les ressorts pourraient également s'appliquer ici.

Le diagramme des efforts est présenté à la figure 6. On y trouve: - La droite 51, matérialisant la caractéristique des ressorts 40,40'.

- La ligne brisée 52, materialisant les efforts d'inertie, c'est à dire, à un facteur numérique près, les accélérations générées par la came 34 (rappelons que celle-ci tourne à vitesse constante).

La grande souplesse dont on dispose au niveau du tracé de la came permet théoriquement de faire coïncider le diagramme des forces élastiques et celui des forces d'inertie, ce qui conduirait, en négligeant les frottements, à demander une puissance constamment nulle au moteur. Celui-ci n'aurait plus alors comme fonction que d'assurer la maltrise de la cinématique tout en compensant les déperditions dues aux frottements qui ne peuvent bien entendu être complètement négligés dans la pratique. En fait, certaines considérations peuvent conduire à rendre distincts les deux diagrammes, ainsi que le montre la figure 6.

- Possibilité de marche à des vitesses différentes. En général, la vitesse d'utilisation d'une machine n'est pas immuable, mais peut varier entre une valeur maximale et des valeurs plus faibles. Si nous supposons que le diagramme 52 correspond à la vitesse maximale, on peut s'intéresser à ce que devient ce diagramme pour une vitesse inférieure, par exemple moitié. On sait alors que les accélérations seront divisées par quatre (les accélérations jouant au carre par rapport aux vitesses) ce qui conduit au diagramme en pointillés 53 pour les forces d'inertie.

La caractéristique des ressorts étant toujours la même, on voit que le moteur devra alors travailler en retenue pendant la phase d'accélération (et à l'inverse en poussée pendant la phase de décélération). Si on veut que le couple du moteur (supposé identique en poussée et en retenue) soit utilisé rationnellement, il est donc logique de placer les diagrammes 52 et 53 de part et d'autre du diagramme 51 de façon à répartir au mieux les sollicitations demandées au moteur entre la poussée à grande vitesse et la retenue à vitesse réduite.

- Plafonnement de l'accélération. Les possibilités du moteur autorisent des accélérations très élevées au voisinage des extrémités, puisque les vitesses linéaires sont alors réduites.

Il existe toutefois des considerations d'ordre pratique qui peuvent dans certains cas conduire à définir une accélération maximale, par exemple la limitation des efforts sur le galet de la came ou la nécessité de ne pas manipuler le produit transporté avec une trop grande brutalité.

Ces différentes considérations ont été prises en compte sur le diagramme de la figure 6, sur laquelle le diagramme 52 comporte une partie horizontale correspondant à une accélération plafonnée, pendant laquelle le moteur n'est pas sollicité à ses pleines possibilités. Par contre, la partie oblique doit être logiquement calculée pour que le moteur travaille en permanence à son couple maximal, ce qui conduit à un écart allant en diminuant avec le diagramme des forces élastiques 51, compte tenu de l'accroissement de la vitesse et de l'accentuation correspondante de la pente de la came. Sur la figure 6, on voit cet écart passer de t1 à rab2. Entre les deux points correspondants, le diagramme 52 a été représenté comme une ligne droite.En toute rigueur, la stabilité parfaite du couple moteur conduirait à une ligne légèrement incurvée, qui est d'ailleurs parfaitement réalisable.

Dans tout ce qui précède, les frottements ont été volontairement omis dans un but de simplification. Dans la pratique, on peut en tenir compte en réalisant des décalages sur les diagrammes, de telle sorte que l'on diminue les besoins en phase de poussée (quand les frottements contrarient l'action du moteur) et qu'on les accroisse en phase de retenue (quand les frottements favorisent l'action du moteur). Cette adaptation ne peut généralement pas être obtenue par une déformation du diagramme des forces élastiques qui doit rester symétrique pour des raisons de réversibilité. Il faut donc pouvoir la réaliser en créant une dissymétrie sur le diagramme des efforts d'inertie.

Sur la figure 2, par exemple, il faudrait que le créneau 12, à surface égale, soit un peu plus court en x et un peut plus haut en
F, de façon à être partagé par la ligne 11 à un niveau légèrement supérieur à la moitié de sa hauteur à l'abscisse a. Sur la figure 2bis, la pointe positive deviendrait inférieure a Fi/2, et la pointe négative supérieure (en valeur absolue) a Fi/2, ce qui est bien le but recherché. Par contre, il faudrait faire exactement l'inverse sur le créneau 12', à savoir l'allonger et réduire sa hauteur, pour obtenir le même résultat.

On est donc conduit à un diagramme particulier des accélérations, donc à une alimentation du moteur spécifiquement étudiée pour chaque application. Dans le cas d'une transmission par came, le problème est nettement plus facile à résoudre, dans la mesure où l'adaptation peut être réalisée par la came ellemême. Si on considère par exemple la figure 6, on peut sans difficulté configurer la ligne 52 de façon à diminuer les intervalles 1 2 dans la zone de poussée, et à les augmenter dans la zône de retenue.

Si le mobile entrané doit effectuer une opération consommatrice d'énergie sur une de ses courses, il devient alors particulièrement indiqué d'en tenir compte au niveau du diagramme de la force élastique, en décalant celui-ci verticalement de telle sorte qu'il soit fournisseur d'énergie sur la course active, et consommateur sur la course de retour. On améliore ainsi l'utilisation du moteur, dans la mesure où lténergiequi lui est demandée est répartie sur les deux courses, au lieu d'être concentrée sur la course active seule.

Dans le domaine constructif, tous les dispositifs présentés jusqu'ici comportent des ressorts de compression. Il est clair que l'on peut obtenir les mêmes résultats avec des ressorts de traction, le choix ne dépendant que des critères pratiques. La figure 7 présente un dispositif comportant un mobile 51 coulissant sur un guide longitudinal 52, et sollicite par deux ressorts de traction 60,60' qui tendent à le rappeler vers une position centrale. Il est clair que, comme avec les ressorts de compression, tout déplacement du mobile 51 se traduira par une force proportionnelle de rappel, permettant de faire apparatre un diagramme d'effort semblable à la droite 11 de la figure 2.On peut également réaliser un diagramme brisé présentant des zones d'extrémités à pente moitié (correspondant à 13,13' sur la figure 2) en donnant aux boucles d'extrémités des ressorts une forme oblongue, et en faisant en sorte que ces boucles puissent coulisser sur une certaine longueur sur les pions d'accrochage fixes 53,53' d'une part, et les pions d'accrochage solidaires du mobile 51, à savoir 54,54' d'autre part. On peut alors faire apparaltre des portions de course dans les zones d'extrémités où un des ressorts cesse complètement d'être sollicité. (cas représenté sur la figure 7).

Notons qu'on pourrait, en fonction de la configuration à réaliser, inverser les éléments fixes et mobiles, le bloc 51 devenant solidaire de la structure fixe de l'appareil et la tige de guidage 52 devenant solidaire de l'équipage mobile.

On peut également envisager de remplacer les deux ressorts par un seul, travaillant alternativement en traction et en compression. On sait en effet que les ressorts hélicoidaux développent des efforts symétriques sous ces deux types de sollicitations. Ce principe est illustré par la figure 8, sur laquelle I'élément mobile 61 est sollicité par un unique ressort 70 qui, en position neutre, tend à placer le bloc 61 en milieu de course. Tout déplacement du bloc 61 à partir de cette position engendre une force de rappel proportionnelle permettant de faire apparaltre un diagramme similaire à la droite 11 de la figure 2.

Ce principe conduit à une utilisation optimale des possibilités énergétiques du ressort, puisqu'un seul ressort effectue le même travail que deux précédemment. Par contre, il se prête mal à l'obtention de diagrammes brisés du type 13,13' de la figure 2.

Sur le plan constructif, le ressort 70 est représenté coulissant sur une tige 62 prise entre les supports fixes 63,63'. Sa fixation en extrémités sur le support 63' d'une part et le bloc mobile 61 d'autre part est présentée ici par un moyen connu en soi, à savoir vissage des dernières spires dans des empreintes hélicoidales où elles sont rigidement immobilisées.

En cas de nécessité de réaliser un effort de rappel important dans un petit volume, on pourrait envisager de revenir à deux ressorts symétriques, mais chacun d'eux travaillant à la manière du ressort 70, en alternance compression/traction. Par rapport aux formules vues précédemment, le rendement énergétique est supérieur, car les ressorts ne se trouvent jamais en antagonisme.

Comme précédemment, on pourrait, avec cette formule, inverser les parties fixes et les parties mobiles.

Nous avons vu jusqu'à présent des dispositif limités à un seul axe. Dans la pratique, de nombreux dispositifs mettent en oeuvre plusieurs axes de mouvement conduisant à des trajectoires plus ou moins complexes. C'est le cas du dispositif représenté sur la figure 9, où le mobile 71 présente un cycle cinématique en U inversé, matérialisé par les flèches H,V,V'. Dans un tel cas, on peut bien entendu traiter separément l'axe horizontal H et l'axe vertical V, en utilisant certaines des méthodes présentées plus haut. On peut également, si on y trouve un avantage de simplicité, configurer un même système de ressorts de telle sorte qu'il soit agissant, à la fois sur l'axe H et sur l'axe V.

C' est ce qui est présenté sur la figure 9, où les ressorts 80,80', du type traction, sont installés avec une obliquité qui ne gène pas leur action sur l'axe H, mais leur permet en outre d'exercer une action sur l'axe V, dans la mesure où leur résultante fait apparaltre une composante verticale que l'on peut régler de façon qu'elle équilibre le poids du bloc 71, quand celui-ci se trouve au milieu de son déplacement vertical.

Dans tout ce qui précède, on a admis que le rappel élastique était assuré par des ressorts métalliques. On pourrait, sans sortir du cadre de 1' invention, obtenir des effets similaires en utilisant des éléments élastiques réalisés dans d'autres matériaux, par exemple des élastomères, ou encore par des dispositifs d'accumulation de type pneumatique.

On pourrait également, toujours dans le cadre de l'invention, utiliser le principe du rappel élastique pour des mouvements non linéaires, notamment pour des rotations alternées présentant le même genre de problèmes.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Dispositif générateur d'un mouvement alternatif entralnépar un moteur électrique (9) et un- dispositif de transmission (4;34,35) permettant l'obtention d'une cinématique contrôlée, présentant une zone d'accélération dans la première partie du mouvement et une zone de décélération dans la seconde partie, caractérisé par la présence d'un système élastique de rappel (10,101; 30,301; 40,401; 60,601; 70; 80,801) générant une force tendant a ramener 1 'equipage mobile (1) en position centrale, de telle sorte que, lors d'une course effectuée par ledit équipage mobile, cette force contribue à son accélération pendant la première moitié de la course et à sa décélération pendant la seconde moitié, le moteur (9) n'ayant à fournir ou à absorber qu'une énergie de complément, cette énergie étant minimisée par une harmonisation aussi poussée que possible du diagramme des forces élastiques de rappel (11) d'une part, et du diagramme des forces d'inertie (12) liées a la cinématique choisie d'autre part, cette harmonisation étant recherchée sur toute l'étendue de la course afin que le couple moteur ou résistant demandé au moteur soit maintenu constamment à un niveau compatible avec ses possibilités.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission entre le moteur (9) et l'équipage mobile (1) est de type direct, le moteur entralnant une chalne ou une courroie crantée (4) dont un des brins (5) est rigidement fixé sur le mobile (1) à entralner, le déplacement alternatif dudit mobile étant obtenu par des rotations alternatives du moteur, la cinématique du mouvement étant contrôlée par le dispositif d'alimentation du moteur, d'un type connu en soi, faisant apparaltre des plages d'accélération et de décélération contrôlées, se traduisant par un diagramme correspondant des efforts d'inertie.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission entre le moteur (9) et I'équipage mobile (1) se fait par l'intermédiaire d'une came (34), le moteur tournant à vitesse uniforme pour un régime donné d'exploitation, et le diagramme cinématique du mouvement étant obtenu à travers le profil de la came, et optimisé par ce moyen en ce qui concerne la valeur et la répartition des accélérations et des forces d'inertie correspondantes.

4. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur (9) possède, à faible vitesse, un couple suffisant pour initialiser le dispositif, c'est à dire pour le faire passer de sa position centrale d'équilibre à une de ses positions d'extrémité (0,0) et pour le maintenir dans cette position, à l'encontre de l'effort exercé par le système élastique.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par la présence d'un système mécanique de sécurité pouvant intervenir, en cas de défaillance de I'alimentation électrique, pour bloquer instantanément l'équipage mobile (1) dans la position où il se trouve, notamment s'il s'agit d'une position d'initialisation en extrémité de course.

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de rappel élastique est constitué par deux ressorts de compression(10,101;30,301; 40,401) disposés symétriquement de part et d'autre de l'équipage mobile et fournissant un diagramme caractéristique linéaire ou brisé.

7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de rappel élastique est constitué par deux ressorts de traction (60,60').

8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de rappel élastique est constitué par un ou deux ressorts (70) travaillant alternativement en traction et en compression.

9. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérise en ce que les diagrammes des efforts élastiques et des efforts d'inertie sont harmonisés au mieux sur toute I'étendue de la course, en tenant compte des cas où le dispositif est appelé à fonctionner à des régimes différents, ce qui entralne des variations d'amplitude sur le diagramme des efforts d'inertie, alors que celui des efforts élastiques est constant, la solution optimale étant recherchée en prévoyant, pour la vitesse maximale, un diagramme d'inertie plus développé que le diagramme élastique, la différence s'inversant quand on va vers des vitesses plus faibles, mais restant en permanence compatible avec la caractéristique couple/vitesse du moteur.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la combinaison de deux mouvements (H,V) de directions différentes, un même système de ressorts (80,801) de rappel intervenant pour les deux mouvements.

11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mobile actionné doit fournir sur l'une de ses courses une énergie non récupérable, le diagramme des efforts élastiques étant alors décalé verticalement pour que cette énergie soit répartie sur les deux courses.