FR2725785A1 - Capteur de position electronique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un capteur de position électronique comprenant un bouton tournant (6) réglable manuellement qui est monté solidaire d'un arbre (20) au-dessus d'un élément support et un repère indiquant la position angulaire du bouton tournant, ainsi que des paliers supérieur et inférieur assurant le guidage de l'arbre, un mécanisme sensitif d'indexage qui agit dans des positions angulaires incrémentales de l'arbre et un capteur qui palpe électroniquement la position angulaire de l'arbre. Le bouton tournant (6) est pourvu d'un évidement (32) ouvert en direction de la face inférieure du bouton dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'arbre (20). Au moins l'un des composants (12) du capteur est disposé au-dessus de l'élément support (2), à l'intérieur de l'évidement (32) du bouton tournant (6).
Description
capteurs de position exigent un espace de montage très important et
s'accorde mal avec le niveau de miniaturisation poussée des autres com-
posants électroniques.
La présente invention a pour objectif de créer un capteur électro-
nique de position du type indiqué en introduction dont les caractéristiques essentielles sont une construction très compacte et simple et un coût de
fabrication peu élevé.
Cet objectif est atteint conformément à l'invention par le fait que le bouton tournant est pourvu d'un évidement ouvert dans la direction de la face inférieure du bouton, dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'arbre et par le fait qu'au moins l'un des composants est disposé au-dessus de l'élément support, à l'intérieur de l'évidement du bouton tournant. Le fait que les différents composants s'emboitent l'un dans l'autre dans la
direction axiale et leur disposition dans un évidement intérieur relative-
ment grand du bouton tournant, lequel bouton, pour des raisons d'ergono-
mie, doit avoir une taille minimale, permet d'économiser un espace pré-
cieux en-dessous de l'élément support et de miniaturiser le capteur de position à un point tel que son poids et son encombrement sont inférieurs à
la moitié de ceux de capteurs de position similaires. Malgré cela, la cons-
truction du capteur reste simple et bon marché.
Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'inven-
tion, le palier supérieur de l'arbre et un corps supportant ledit palier par
rapport à l'élément support sont disposés dans l'évidement du bouton tour-
nant. Ainsi les efforts agissant sur le palier dûs à l'actionnement manuel du bouton tournant sont considérablement réduits. Par ailleurs, afin de garantir une sécurité de fonctionnement élevée, le palier supérieur de
l'arbre est pourvu d'un joint d'étanchéité qui est à l'intérieur de l'évide-
ment du bouton tournant, au-dessus du palier, entre le corps et l'arbre.
Conformément à l'invention, le mécanisme d'indexage est dis-
posé au moins en partie au-dessus du plan de montage de l'élément sup-
port, ce qui permet de réduire encore l'encombrement en-dessous dudit
élément support.
Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, dans lequel le capteur de signal comprend un disque codeur solidaire de l'arbre et un ensemble opto-électronique de palpage solidaire de l'élément support, le disque codeur et les éléments d'indexage côté arbre sont liés à
l'arbre avec possibilité de réglage en rotation l'un par rapport à l'autre.
Ainsi élevée peut-on régler avec précision le phasage entre les positions d'indexage du bouton tournant et les impulsions de comptage du capteur de signal sans qu'il soit nécessaire de respecter des tolérances de fabrica-
tion très serrées.
Le disque codeur et les éléments d'indexage côté arbre sont mon-
tés solidaires en rotation de l'arbre par l'intermédiaire d'un assemblage vissé qui peut être libéré depuis l'extrémité inférieure de l'arbre. Ceci
constitue une possibilité de réglage pratique du système tout en garantis-
sant une protection efficace contre les erreurs de manipulation.
Etant donné la faible hauteur du capteur de position, l'ensemble de palpage peut être disposé sans difficulté sur une carte à circuit imprimé pour l'électronique d'interface fixée sur la face inférieure de l'élément
support.
Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, le mécanisme d'indexage est un mécanisme magnétique sans contact qui comprend au moins trois disques d'indexage magnétique coaxiaux qui sont pourvus de rainures radiales sur l'ensemble de leur circonférence et
sont montés alternativement solidaires de l'arbre et solidaires du support.
Un système d'indexage magnétique de ce type avec des variations de flux magnétique sur l'ensemble de la circonférence permet d'obtenir un indexage suffisamment marqué, mais bien amorti notamment lorsqu'on utilise des disques d'indexation magnétique de très petit diamètre, dans le
but de miniaturiser au maximum le capteur de position.
Dans un agencement du mécanisme d'indexage magnétique très simple sur le plan de la fabrication et du montage, les disques d'indexage magnétique situés axialement à l'extérieur sont liés entre eux par un
aimant permanent annulaire et sont maintenus à distance du disque inter-
médiaire placé entre deux en ménageant un entrefer.
Pour des raisons de montage et de réglage, le bouton tournant est fixé sur l'extrémité supérieure de l'arbre par un moyen de liaison à serrage démontable. De manière avantageuse, l'arbre est creux et son extrémité supérieure est agencée sous forme de manchon expansible dans lequel est
disposé un cône de serrage.
De préférence, le manchon expansible et le cône de serrage ne sont pas autobloquants. Le c6ne de serrage peut être serré et desserré au moyen d'une vis de serrage placée à l'intérieur de l'arbre et accessible à partir de l'extrémité inférieure dudit arbre. Ainsi le réglage ne peut être effectué qu'à partir de la face inférieure du capteur - laquelle est masquée en position montée - ce qui interdit toute modification par du personnel
non qualifié à partir du bouton tournant dont l'accès est libre.
L'invention est décrite ci-après de manière détaillée à l'aide d'un
exemple de réalisation en faisant référence aux dessins. Ceux-ci représen-
tent:
figure 1, une coupe longitudinale d'un capteur de position élec-
tronique et figure 2, une vue de dessus partiellement arrachée du capteur de position de la figure 1 avec le disque codeur sur la moitié gauche de la figure et le système de disques d'indexage magnétique solidaire de l'arbre
sur la moitié droite de la figure.
Le capteur de position 4 représenté en position montée sur la figure 1 et fixé sur un élément support 2, par exemple un panneau frontal d'un pupitre de commande, comprend comme composants essentiels un bouton tournant 6 pourvu d'un disque gradué 8 et un repère 10 associé sur
l'élément support 2, un palier 12 supérieur de guidage de l'arbre, un méca-
nisme d'indexage magnétique 14, un palier 16 inférieur de guidage de
l'arbre et un disque codeur 18 qui sont montés mutuellement concentri-
ques sur un arbre creux 20.
L'extrémité supérieure de l'arbre creux 20 pénètre dans un trou 24 central fermé par un couvercle 22 du bouton tournant 6 et est agencée sous la forme d'un manchon expansible fendu à l'intérieur duquel se trouve un cône de serrage 26 qui peut être serré au moyen d'une vis 28 disposée à l'intérieur de l'arbre creux 20. L'extrémité supérieure de l'arbre 20 et le
bouton tournant 6 peuvent être liés rigidement l'un à l'autre par serrage.
L'angle de cône du manchon expansible et du cône de serrage 26 est choisi
de manière telle que l'assemblage ne soit pas autobloquant, et qu'en des-
serrant la vis 28 de serrage on puisse amener le bouton tournant 6 par rota-
tion et par déplacement axial dans une position de réglage donnée par rap-
port à l'arbre 20. Une fois le réglage opéré, on resserre la vis de serrage 28.
Le palier 12 supérieur qui est stationnaire est monté avec un joint d'arbre 30 associé dans un évidement 32 qui est ouvert en direction de
l'extrémité inférieure du bouton tournant et dont le diamètre est au diamè-
tre du trou central 24 du bouton. Le palier prend appui sur le panneau avant 32 par l'intermédiaire d'un corps 34 de palier qui est fixé sur ledit panneau
et fait saillie vers le haut et pénètre également dans l'évidement 32.
Le mécanisme d'indexage 14 se compose d'un mécanisme d'indexage magnétique à trois disques qui est disposé au moins en partie au-dessus du plan du panneau frontal. Le mécanisme comprend un disque 36 annulaire intermédiaire stationnaire 36 en matériau magnétique qui, au niveau de son bord intérieur, sur l'ensemble de sa circonférence, porte des rainures radiales et est fixé au moyen de vis sur le corps 34 en même temps qu'un support 38 pour le palier inférieur 16 agencé sous forme de palier libre. De part et d'autre du disque 36 stationnaire se trouvent deux disques d'indexage 40 et 42 solidaires de l'arbre qui chevauchent le disque 36
intermédiaire dans la région des rainures radiales. Ces disques sont égale-
ment réalisés en un matériau magnétisable et sont pourvus de rainures radiales sur l'ensemble de leur circonférence. Les disques d'indexage 40 et 42 ainsi qu'un aimant permanent 44 annulaire placé entre deux sont liés de manière intégrante à un support d'indexage 46 en forme de manchon qui
est monté sur l'arbre 20 et est réalisé en un matériau amagnétique.
Le disque codeur 18 qui est monté sur l'arbre 20 en-dessous du palier 16 inférieur avec interposition d'une bague d'espacement 48 et est
pourvu d'ouvertures en forme de fentes dans la région de son bord exté-
rieur (figure 2) est palpé par voie opto-électronique par un ensemble de palpage 50. L'ensemble de palpage 50 est connecté à une carte à circuit imprimé 52 d'interface qui est disposée en-dessous du panneau frontal 2 et produit lors de la rotation du bouton tournant 6 une impulsion électrique de comptage pour chaque position d'indexage du mécanisme d'indexage 14 et pour chaque trait de la graduation 8 ainsi qu'un signal associé de sens
de rotation. Le disque codeur 18, le support 46 ainsi que les bagues inté-
rieures des paliers 12, 16 supérieur et inférieur sont montés solidaires en rotation de l'arbre 20 au moyen d'un écrou de serrage 54. En desserrant l'écrou 54 on peut faire tourner le disque codeur 18 et le support d'indexage 46 l'un par rapport à l'autre, les régler pour obtenir un phasage souhaité entre les impulsions de comptage et les positions d'indexage du mécanisme d'indexage magnétique 14, après quoi on serre de nouveau
l'écrou 54.
Le capteur de position 4 est fermé vers le bas par un couvercle 56 d'interface et des couvercles latéraux (représentés en pointillés sur la
figure 1).
Claims (13)
1. Capteur de position électronique comprenant un bouton tour-
nant (6) réglable manuellement qui est monté solidaire d'un arbre (20) au-
dessus d'un élément support et un repère indiquant la position angulaire du bouton tournant, ainsi que des paliers supérieur et inférieur assurant le guidage de l'arbre, un mécanisme sensitif d'indexage qui agit dans des
positions angulaires incrémentales de l'arbre et un capteur qui palpe élec-
troniquement la position angulaire de l'arbre, caractérisé par le fait que le bouton tournant (6) est pourvu d'un évidement (32) ouvert en direction de la face inférieure du bouton dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'arbre (20) et qu'au moins l'un des composants (12) est disposé au-dessus
de l'élément support (2), à l'intérieur de l'évidement (32) du bouton tour-
nant (6).
2. Capteur de position électronique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le palier d'arbre (12) supérieur et un corps (34) qui supporte ledit palier par rapport à l'élément support (2) sont disposés
dans l'évidement (32) du bouton tournant (6).
3. Capteur de position électronique selon la revendication 2, caractérisé par un joint (30) assurant l'étanchéité du palier qui est disposé dans l'évidement (32) du bouton tournant (6), au-dessus du palier (12),
entre le corps (34) et l'arbre (20).
4. Capteur de position électronique selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mécanisme
d'indexage (14) est disposé au moins en partie au-dessus du plan de mon-
tage de l'élément support (2).
5. Capteur de position électronique selon l'une quelconque des
revendications précédentes dans lequel le capteur de signal comprend un
disque codeur solidaire de l'arbre et un ensemble opto-électronique de palpage solidaire de l'élément support, caractérisé par le fait que le disque codeur (18) et les éléments (40, 42) du mécanisme d'indexage côté arbre
sont liés à l'arbre (20) avec possibilité de réglage en rotation l'un par rap-
port à l'autre.
6. Capteur de position électronique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le disque codeur (18) et les éléments (40, 42) du mécanisme d'indexage côté arbre sont montés solidaires en rotation de l'arbre (20) par l'intermédiaire d'un assemblage vissé (54) qui peut être
libéré à partir de l'extrémité inférieure de l'arbre.
7. Capteur de position électronique selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé par le fait que l'ensemble de palpage (50) est disposé sur une carte (52) à circuit imprimé pour l'électronique d'interface
qui est fixée sur la face inférieure de l'élément support (2).
8. Capteur de position électronique selon l'une quelconque des
revendications précédentes comportant un mécanisme d'indexage magné-
tique sans contact, caractérisé par le fait que le mécanisme d'indexage magnétique comprend au moins trois disques d'indexage magnétique (36, , 42) coaxiaux qui sont pourvus de rainures radiales sur l'ensemble de leur circonférence et sont alternativement solidaire de l'arbre et solidaires
du support.
9. Capteur de position électronique selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les disques d'indexage magnétique (40, 42) situés axialement à l'extérieur sont liés entre eux par un aimant permanent (44) annulaire et sont maintenus à distance du disque (36) intermédiaire
placé entre deux en ménageant un entrefer.
10. Capteur de position électronique selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé par le fait que le bouton tournant
(6) est fixé sur l'extrémité supérieure de l'arbre par un moyen de liaison
(26, 28) à serrage démontable.
11. Capteur de position électronique selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'arbre (20) est un arbre creux dont l'extrémité supérieure est agencée sous forme de manchon expansible avec un cône de
serrage (26) disposé à l'intérieur du manchon expansible.
12. Capteur de position électronique selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le manchon expansible et le cône de serrage (26)
ne sont pas autobloquants.
13. Capteur de position électronique selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisé par le fait que le cône de serrage (26) peut être serré et desserré au moyen d'une vis de serrage (28) placée à l'intérieur de l'arbre et accessible à partir de l'extrémité inférieure dudit
arbre.
Capteur de position électronique
L'invention concerne un capteur de position électronique com-
prenant un bouton tournant réglable manuellement qui est monté solidaire
d'un arbre, au-dessus d'un élément support et un repère indiquant la posi-
tion angulaire du bouton tournant, ainsi que des paliers supérieur et infé-
rieur assurant le guidage de l'arbre, un mécanisme sensitif d'indexage qui agit dans des positions angulaires incrémentales de l'arbre et un capteur
qui palpe électroniquement la position angulaire de l'arbre.
Les capteurs de position de ce type, tels qu'ils sont connus par exemple par les documents DE 32 24 386 C2, DE 34 07 103 C2, DE 34 07 102 C2 ou par le document DE 39 42 811 A1 pour la commande du réglage de l'outil sur une machine-outils, utilisent le plus souvent un mécanisme d'indexage magnétique. Ce mécanisme se compose d'un disque d'indexage magnétique pourvu de rainures radiales qui est solidaire de l'arbre, d'un aimant permanent stationnaire, également pourvu de rainures radiales, qui chevauche à la manière de pièces polaires le disque d'indexage, ainsi
que d'un capteur électronique de signal comprenant un disque codeur per-
foré monté sur l'arbre et une tête de palpage qui traduit un changement de
position angulaire du disque codeur en impulsions numériques de comp-
tage. Le mécanisme d'indexage magnétique et le capteur de signal avec les paliers de guidage de l'arbre sont logés dans un boîtier commun qui est monté sous l'élément support, par exemple sous le panneau frontal d'un pupitre de commande, tandis que le bouton tournant permettant d'entrer manuellement le signal de réglage est fixé au-dessus du panneau frontal, sur l'extrémité de l'arbre traversant ledit panneau frontal, et est pourvu d'une graduation aux fins d'indiquer la position angulaire réglée. Ces
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