FR2852638A1 - Systeme et procede de commande a grande vitesse d'un verin - Google Patents

Systeme et procede de commande a grande vitesse d'un verin Download PDF

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Abstract

Dans ce procédé de commande d'un vérin (10) pour serrer une pièce à traiter au moyen d'un organe de serrage (15b) sur une tige de piston (15), il est prévu deux servovalves (20, 21) côté tête et côté tige raccordé à des chambres de pression (11, 12) situées côté tête et côté tige d'un piston (14) et envoyant et retirant de l'air comprimé dans et hors de ces chambres, un capteur de pression, un capteur de position du piston et un dispositif (40) commandant les deux servovalves avec les signaux des capteurs pour serrer la pièce à traiter tout d'abord en douceur, puis avec la force de serrage requise.Application notamment aux pistolets de soudage par points.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE COMMANDE A GRANDE VITESSE D'UN VERIN
La présente invention concerne un système et un procédé de commande à grande vitesse d'un vérin servocommande, utilisé pour un pistolet de soudage par points et analogues.
Une technique pour commander un dispositif à piston 10 et cylindre utilisant un mécanisme d'amortissement pneumatique est décrit dans la publication officielle de la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N0 2200-250307. Dans cette technique, les soupapes ou valves électromagnétiques ouvertes/fermées de marche-arrêt sont 15 couplées respectivement à une chambre de pression côté tête et à une chambre de pression côté tige formées de manière à enserrer le piston, une soupape d'étranglement et une soupape d'évacuation rapide sont raccordées à la chambre de pression côté tige, et ces valves ou soupapes sont amenées 20 à fonctionner sur la base de pression de la chambre de pression située côté tête et de la chambre de pression située côté tige. Le dispositif de vérin comporte le mécanisme d'amortissement pneumatique, et les valves et le piston sont actionnés en utilisant de l'air comprimé comme 25 source d'entraînement et sur la base d'une information de pression. C'est pourquoi, il n'existe aucune partie commandée électriquement hormis le système d'entraînement de la valve électromagnétique et il existe un avantage en ce qu'il est facile de traiter une rupture ou analogue. 30 D'autre part, de nombreuses valves sont nécessaires et le nombre de pièces augmente.
En tant qu'amélioration par rapport à ce dispositif de vérin, l'auteur à la base de la présente invention a développé un système pour commander l'air comprimé devant 35 être envoyé à une chambre de pression 101 située côté tête et une chambre de pression 102 située côté tige en utilisant une servovalve 100 à la place des deux valves électromagnétiques ouvertes/fermées de marche-arrêt, comme représenté sur la figure 5 annexée à la présente demande. 5 Dans ce dispositif à vérin perfectionné, la servovalve 100 fonctionne en tant que valve de sélection en repoussant le piston 103 et en exécutant une fonction de positionnement pour obtenir le retour du piston 103 de manière à arrêter le piston 103 dans une position médiane désirée. En outre 10 le degré d'ouverture de la valve peut être réglé en utilisant la servovalve 100 et il en résulte qu'un débit peut être commandé. c'est pourquoi le piston 103 peut être retiré de façon uniforme jusque dans une position prédéterminée.
Cependant, dans ce dispositif de vérin perfectionné, le nombre de pièces est encore élevé étant donné que le dispositif de vérin possède un mécanisme d'amortissement pneumatique et doit utiliser une soupape d'étranglement 104 et une soupape d'évacuation rapide 105 20 étant donné qu'une unité 106 de réglage de pression pour l'envoi d'air comprimé à une pression prédéterminée à la servovalve 100 est nécessaire, bien qu'il soit inutile de prévoir les deux valves électromagnétiques, en raison de l'utilisation de la servovalve 100. Bien que différents 25 dispositifs de vérins ayant des structures simples et utilisant des servovalves aient été développés, leurs mécanismes de commande ne sont pas nécessairement satisfaisants et par conséquent on ne peut pas obtenir une commande à grande vitesse et uniforme.
La présente invention a été mise au point pour résoudre les problèmes cidessus et un but de l'invention est de fournir un procédé et un système de commande à grande vitesse pour commander un dispositif de vérin utilisant une servovalve à grande vitesse et d'une manière 35 uniforme moyennant l'utilisation de dispositifs de commande minimum requis. Conformément à l'invention, il est prévu un procédé de commande à grande vitesse d'un vérin caractérisé en ce qu'il comprend une étape de déplacement pour déplacer un piston vers une position cible par envoi et évacuation 5 d'air comprimé en direction et à partir d'une chambre de pression située côté tête et d'une chambre de pression située côté tige, sur des côtés opposés du piston du vérin, par une servovalve située côté tête et d'une servovalve située côté tige, ces servovalves étant connectées 10 individuellement aux chambres de pression, une étape de serrage servant à amener un élément de serrage à une extrémité d'une tige de piston couplée au piston en contact avec une pièce à traiter, et une étape d'application d'une force de pression pour comprimer la pièce à traiter avec 15 l'élément de serrage, dans lequel, lors de l'étape de déplacement, on détecte l'extrémité côté tête ou l'extrémité côté tige du vérin, dont la position cible est la plus proche, la pression de la chambre de pression située du côté de 20 l'extrémité éloignée de la position cible est commandée de telle sorte qu'une pression dans la chambre de pression est maintenue à une valeur réglée par la servovalve raccordée à la chambre de pression, et le positionnement de la chambre de pression située du côté de l'extrémité proche de la 25 position cible est commandé de manière à arrêter le piston dans la position cible par une commande de l'entrée et de la sortie de l'air comprimé par la servovalve raccordée à la chambre de pression, et lors de l'étape de serrage, une commande permettant 30 à l'élément de serrage de toucher en douceur la pièce à traiter, par réglage d'un degré constant de l'ouverture d'évacuation de la servovalve située côté tige, est exécutée lorsqu'une distance entre l'élément de serrage et la pièce à traiter est devenue égale ou inférieure à une 35 certaine distance, et lors de l'étape d'application de la force de serrage, les deux servovalves sont commandées de telle sorte que la pression de la chambre de pression située côté tête devient supérieure, d'une manière réglée, à la pression de la chambre de pression située côté tige.
Selon une autre forme de réalisation de l'invention, lors de l'étape d'application de la force de serrage, un côté échappement de la servovalve située côté tige est complètement ouvert et simultanément la servovalve 10 côté tête est commandée de telle sorte qu'une différence de pression entre les deux chambres de pression devient égale à la valeur réglée.
Selon une autre forme de réalisation de l'invention, lors de l'étape de l'application de la force 15 de serrage, un côté d'amenée d'air de la servovalve située côté tête est complètement ouvert ou amené dans un certain état de délivrance de pression élevée et simultanément la servovalve située côté tige est commandée de telle sorte qu'une différence de pression entre les deux chambres de 20 pression devient égale à la valeur réglage.
Conformément à l'invention, des critères, au moyen desquels on peut évaluer que l'élément de serrage est venu en contact avec la pièce à traiter, consistent à savoir si une pression interne de la chambre de pression située côté 25 tige est inférieure à une pression interne de la chambre de pression située côté tête et si l'organe de serrage est dans une position suffisamment proche de la pièce à traiter.
Conformément à l'invention les critères incluent le 30 fait de savoir si une durée, qui s'est écoulée depuis que le piston a commencé à se déplacer, dépasse une durée réglée.
Conformément à l'invention il est prévu un système de commande à grande vitesse d'un vérin, caractérisé en ce 35 qu'il comprend un vérin pour mettre en pression une pièce à traiter avec un organe de serrage situé au niveau d'une extrémité de pointe d'une tige de piston, une servovalve située côté tête et une servovalve située côté tige, qui sont connectées individuellement à une chambre de pression 5 située côté tête et à une chambre de pression située côté tige, sur des côtés opposés d'un piston couplée à la tige de piston et qui envoie et refoule de l'air comprimé en direction ou en provenance des chambres de pression, les capteurs de pression servant respectivement à détecter des 10 pressions des deux chambres de pression, un capteur de position pour détecter une position du piston, et un dispositif de commande pour commander les deux servovalves sur la base de signaux de sortie délivrés par les capteurs de pression et le capteur de pression, et que le dispositif de commande possède une fonction de commande de déplacement pour déplacer le piston vers une position cible, une fonction de commande de serrage pour amener l'organe de serrage situé sur l'extrémité de la tige de piston en contact avec la pièce à 20 traiter et une fonction de commande d'application d'une force de serrage pour serrer la pièce à traiter avec l'organe de serrage, lors de la commande de déplacement du piston, on détecte l'extrémité côté tête ou l'extrémité côté tige du 25 vérin la plus proche de la position cible, la pression dans la chambre de pression située du côté de l'extrémité éloignée de la position de consigne est commandée de telle sorte qu'une pression dans la chambre de pression est maintenue à une valeur réglée par la servovalve raccordée à 30 la chambre de pression, et le positionnement de la chambre de pression située sur un côté de l'extrémité proche de la position cible est commandé de manière à arrêter le piston dans la position cible par une commande de l'entrée et de la sortie de l'air comprimé par la servovalve raccordée à 35 la chambre de pression, et que lors de la commande de serrage, une commande permettant à l'élément de serrage de toucher en douceur la pièce à traiter, par réglage d'un degré constant de l'ouverture d'évacuation de la servovalve située côté tige, 5 est exécutée lorsqu'une distance entre l'élément de serrage et la pièce à traiter est devenue égale ou inférieure à une certaine distance, et que lors de la commande d'application de la force de serrage, les deux servovalves sont commandées de telle 10 sorte que la pression de la chambre de pression située côté tête devient supérieure, d'une manière réglée, à la pression de la chambre de pression située côté tige.
Conformément à l'invention, lors de la commande d'application de la force de pression, le dispositif de 15 commande commande la servovalve située côté tige de telle sorte que un côté échappement est complètement ouvert, et commande simultanément la servovalve du côté tête de sorte qu'une différence de pression entre les deux chambres de pression devient égale à la valeur réglée.
Conformément à l'invention, lors de la commande d'application de la force de serrage, le dispositif de commande commande la servovalve située côté tête de telle sorte qu'un côté d'amenée d'air est complètement ouvert ou amené dans un certain état de sortie à haute pression, et 25 simultanément commande la servovalve côté tige de telle sorte qu'une différence de pression entre les deux chambres de pression devient égale à la valeur réglée.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée 30 ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe d'une structure schématique d'une forme de réalisation de la présente invention; - la figure 2 représente un schéma-bloc illustrant la structure de la forme de réalisation grâce à l'utilisation de marques en forme de symboles; - les figures 3A à 3C représentent des diagrammes explicatifs schématiques permettant d'expliquer un exemple de fonctionnement de la forme de réalisation; - les figures 4A et 4B sont des graphiques représentant des exemples expérimentaux et montrant des variations de pression interne dans les chambres de pression lorsqu'on utilise différents procédés de commande 10 de forces de serrage; et - la figure 5, dont il a déjà été fait mention, représente un schéma-bloc d'une structure d'un dispositif de vérin de l'art antérieur, avec utilisation de marques de symboles.
On va décrire ci-après la présente invention d'une manière plus détaillée sur la base d'une forme de réalisation représentée sur les dessins. Dans la présente forme de réalisation, l'invention est appliquée à la commande d'un pistolet de soudage.
Un système de commande à grande vitesse 1 représenté sur les figures 1 et 2 inclut un vérin de pression 10 constituant un pistolet de soudage, une servovalve 20 située côté tête et montée entre une chambre de pression 11 située côté tête du vérin de pression 10 et 25 une source d'air comprimé 24 pour commander l'entrée et la sortie de l'air comprimé dans et hors de la chambre de pression 11, une servovalve 21 située côté tige et montée entre une chambre de pression 12 montée côté tige et la source d'air comprimé 24 pour commander l'entrée et la 30 sortie de l'air comprimé dans et hors de la chambre de pression 12, et un dispositif de commande 40 servant à délivrer des signaux de commande aux servovalves 20 et 21.
Le vérin de pression 10 inclut un corps principal de vérin 13 contenant intérieurement une chambre de vérin 35 circulaire, un piston 14 monté de manière à glisser à l'intérieur du corps principal de vérin 13 et une tige de piston 15 raccordée au piston 14 et inclut une chambre de pression 11 située côté tête et une chambre de pression côté tige sur des côtés opposés du piston 14. Une extrémité 5 de la tige de piston 15 traverse d'une manière étanche à l'air un capot 13b, située côté tige, du corps principal de vérin 13 avec un élément d'étanchéité 13c disposé entre la tige 15 et le capot 13b et s'étend à l'extérieur. Cette partie d'extrémité, qui s'étend à l'extérieur, est équipée 10 avec un organe de pression 15a, qui forme l'un des éléments formant électrode du pistolet de soudage.
La chambre de pression 11 située côté tête possède une ouverture 16 dans une position proche de l'extrémité de la chambre 11, c'est-à-dire sur le capot 13a situé côté 15 tête du corps principal 13 du vérin, est raccordé à la servovalve 20 située côté tête par l'intermédiaire de l'ouverture 16 et d'un trajet 22 d'écoulement du fluide et est également raccordé à un capteur de pression 18 situé côté tête pour détecter la pression dans la chambre de 20 pression 11. En outre, une chambre 31 d'un capteur de position 30 pour la détection d'une position commandée du piston 14 est disposée à l'intérieur de la chambre de pression 11 située côté tête de manière à s'étendre depuis le capot 13a situé côté tête en direction du piston 14 et 25 est insérée dans une partie creuse 15b de la tige de piston 15. Le capteur de pression 18 situé côté tête et le capteur de position 30 sont connectés respectivement au dispositif de commande 40, et des valeurs de détection provenant des capteurs respectifs sont délivrées au dispositif de 30 commande 40.
D'autre part, la chambre de pression 12 située côté tige est raccordée à la servovalve 21 située côté tige par l'intermédiaire d'une ouverture 17 formée dans le capot 13b situé côté tige dans une position proche d'une extrémité de 35 la chambre 12 et au moyen d'un trajet 23 de circulation du fluide dans un élément de canalisation 23a s'étendant le long du côté extérieur du corps principal 13 du vérin et est également raccordée à un capteur de pression 19 situé côté tige pour détecter une pression dans la chambre de 5 pression 12. Le capteur de pression 19 situé côté tige est raccordé au dispositif de commande 40, et une valeur de détection provenant du capteur de pression 19 est délivrée au dispositif de commande 40.
La servovalve 20 située côté tête inclut un orifice 10 d'alimentation 25 raccordé à la source d'air comprimé 24, un orifice d'échappement 26, et un orifice de sortie 27 raccordé au trajet 22 d'écoulement du fluide et est formée de manière à fonctionner en réponse à un signal de sortie délivré par le dispositif de commande 40 pour sélectionner 15 des trajets d'écoulement entre les orifices respectifs et pour commander une zone de trajet d'écoulement de manière à commander ainsi un débit. La servovalve 21 située côté tige possède la même structure et la même fonction que la servovalve 20 située côté tête et est raccordée à la 20 chambre de pression côté tige 12. C'est pourquoi, les orifices respectifs sont pourvus des mêmes chiffres de référence que ceux utilisés pour la servovalve 20 située côté tête, afin d'omettre la description des orifices. Ces servovalves 20 et 21 sont montées directement sur le vérin 25 10 au moyen d'un élément de montage 35 conjointement avec le dispositif de commande 40.
Un microprocesseur est monté dans le dispositif de commande 40 et les valeurs de détection sont envoyées au dispositif de commande 40 respectivement à partir du 30 capteur de pression 1 côté tête, du capteur de pression 19 côté tige et du capteur de position 30. Dans ce dispositif de commande 40, des valeurs pour régler et pour déterminer un mode de fonctionnement du piston 14, une position de serrage, dans laquelle l'élément à électrode vient en 35 contact avec la pièce à traiter 50 lors du soudage, une position médiane d'arrêt, à laquelle l'élément formant électrode revient à partir de la pièce à traiter 50 et analogue sont mémorisés. Sur la base de signaux de commande tels que "déplacement", "arrêt au point médian", "serrage" 5 et "application de la force de serrage" provenant d'un ordinateur principal (non représenté), les valeurs de détection et les valeurs réglées sont comparées dans le dispositif de commande 40 et des signaux de commande sont délivrés à la servovalve 20 située côté tête et à la 10 servovalve 21 située côté tige de manière à obtenir ainsi un fonctionnement prédéterminé du cylindre de pression 10.
Ici, le signal de commande indiqué précédemment "déplacement", se réfère au déplacement du piston 14 venant dans une position de consigne telle que la position de 15 serrage et la position d'arrêt de point médian, "arrêt au niveau du point médian" se réfère au piston 14 dans une position telle permettant d'arrêter l'élément à électrode 15a dans une position située à une certaine distance de la pièce à traiter 50 avant que le soudage ne démarre, pendant 20 un processus de soudage, ou après que le soudage est terminé, "serrage" se réfère au maintien de l'élément d'électrode 15a en contact avec la pièce à traiter 50 lors du soudage, et "application de la force de serrage" se réfère au serrage de la pièce à traiter 50 au moyen de 25 l'élément à électrode 15a avec une certaine force réglée de soudage lors du soudage.
Ci-après on va décrire un fonctionnement du dispositif de commande et un procédé de commande du pistolet de soudage par le dispositif de commande. 30 [1] Commande du fonctionnement de base Lors d'un processus de déplacement servant à déplacer le piston 14 vers la position de serrage de la position d'arrêt au point médian, qui sont les positions de consigne, la servovalve 20 située côté tête et la 35 servovalve 21 située côté tige sont commandées par le dispositif de commande 40 et de l'air comprimé est envoyé et est évacué de la chambre de pression 11 située côté tête et de la chambre de pression 12 située côté tige de manière à exécuter une commande de pression et une commande de 5 positionnement au moyen des servovalves 20 et 21. La "commande de pression" désigne la commande servant à maintenir une pression interne de la chambre de pression à une pression réglée par la servovalve et la "commande de positionnement" se réfère à la commande de déplacement du 10 piston 14 vers la position de consigne et à son arrêt en cet endroit par commande de l'entrée et de la sortie de l'air comprimé dans et hors de la chambre de pression par la servovalve.
Lors de ce processus de déplacement, pour permettre 15 au piston d'atteindre rapidement la position de consigne réglée, le dispositif de commande 40 détecte l'extrémité parmi l'extrémité située côté tête et l'extrémité côté tige du vérin de pression 10, dont la position de consigne Xr est le plus proche, dont le positionnement de la chambre de 20 pression sur un côté de l'extrémité proche de la position de consigne est commandé par la servovalve raccordé à la chambre de pression, et la pression dans la seconde chambre de pression sur un côté de l'extrémité éloignée est commandée par la servovalve raccordée à la chambre de 25 pression. En outre à terme, ceci est sensiblement identique au fait d'exécuter la commande de positionnement pour la chambre de pression ayant une capacité plus faible et exécuter la commande de pression pour la chambre de pression ayant une capacité plus grande lorsque le piston 30 14 a atteint la position de consigne Xr.
Celle de l'extrémité côté tête et de l'extrémité côté tige du vérin 10, qui est plus proche de la position de consigne Xr, peut être détectée en évaluant sur lequel du côté tête et du côté tige d'une position centrale 35 correspondant à L/2 de la longueur axiale L du vérin 10 est situé la position de consigne Xr. Cette évaluation peut être effectuée en comparant la distance à partir d'une extrémité (par exemple extrémité côté tête) du présent vérin 10 en tant que point de base jusqu'à la position de consigne Xr avec L/2 (Xr > L/2 ou Xr < L/2).
Il est également possible d'utiliser correctement la commande de pression ou la commande de positionnement qui n'est pas basée non seulement sur l'extrémité parmi l'extrémité côté tête et l'extrémité côté tige est plus 10 proche de la position de consigne Xr, comme décrit précédemment, mais également basé sur la proximité de la position de consigne Xr par rapport à l'extrémité, c'est-àdire si la position de consigne Xr est suffisamment proche de l'extrémité (Xr " L/2 ou Xr " L/2) . Une norme de proximité est différente en fonction de différentes conditions, mais est normalement identique ou inférieure à L/8 par rapport à l'extrémité côté tête ou à l'extrémité côté tige. Si la position de consigne se situe hors de cette gamme, la pression ou la position de la servovalve 20 sur n'importe quel côté peut être commandée.
Une raison qu'il y a d'exécuter les différentes commandes en fonction de celle de l'extrémité côté tête et de l'extrémité côté tige qui est la plus proche de la position de consigne Xr comme décrit précédemment, c'est-à25 dire la raison qu'il y a de ne pas exécuter la commande de pression, mais d'effectuer la commande de positionnement pour la chambre de pression présentant la capacité la plus faible, est qu'une constante de temps de réponse à la commande de pression varie en fonction de la capacité si le 30 piston 14 se déplace, et la capacité de la chambre de pression varie. En particulier lorsque la capacité diminue, la constante de temps devient extrêmement faible et la chambre de pression devient plus susceptible d'être affectée par la commande de pression, ce qui peut entraîner 35 une oscillation dans le système de commande de pression.
Dans la description-qui va suivre, l'extrémité côté tête, o le piston 14 est positionné, est une position de déplacement nul du piston, et l'extrémité côté tige, o le piston 14 est positionné, est une position de déplacement maximum du piston.
[1-1] Procédé de commande lorsque la position de consigne Xr est plus proche de l'extrémité côté tige (Xr > L/2 ou Xr " L/2) Ce procédé de commande est normalement appliqué au 10 cas de l'entraînement du piston 14 vers la position de serrage. En réponse aux signaux provenant du dispositif de commande 40, la servovalve 20 située côté tête commande la pression du vérin 10 de telle sorte que la pression intérieure de la chambre de pression 11 côte tête devient 15 une certaine pression requise pour entraîner le piston et la servovalve 21 côté tige commande le positionnement du vérin 10 de manière à arrêter le piston 14 dans la position de consigne Xr.
Concrètement, dans le dispositif de commande 40, 20 une pression réglée de la chambre de pression 11 côté tête et une pression mesurée introduite à partir du capteur de pression 18 côté tête sont comparées entre el-les et un signal de commande est envoyé à la servovalve 20 située du côté tête de telle sorte qu'une différence entre les 25 pressions s'annule. Ensuite dans cette servovalve 20 située côté tête, les trajets d'écoulement sont ouverts ou fermés sur la base du signal de commande et l'air comprimé est envoyé à ou refoulé de la chambre de pression 11 située côté tête de manière à exécuter la commande de pression 30 afin de maintenir la pression intérieure de la chambre de pression 11 située côté tête pour la pression réglée.
Simultanément, dans le dispositif de commande 40, la position de consigne Xr du piston 14 et la position mesurée introduite à partir du capteur de position 30 sont 35 comparées entre elles et un signal de commande est envoyé à la servovalve 21 située côté tige de sorte qu'une différence entre les positions devient nulle. Ensuite, dans cette servovalve 20 située côté tête, les trajets d'écoulement sont ouverts ou fermés sur la base du signal 5 de commande et l'air comprimé est envoyé à la chambre de pression 11 située côté tête ou en est évacué pour exécuter la commande de pression afin de maintenir la pression interne de la chambre de pression 11 située côté tête à une pression réglée. Simultanément, dans le dispositif de 10 commande 40, la position de consigne Xr du piston 14 et une position mesurée introduite à partir du capteur de position 30 sont comparées entre elles et un signal de commande est délivrée à la servovalve 21 située côté tige de telle sorte qu'une différence entre les positions devient nulle. 15 Ensuite, dans la servovalve 21 située côté tige, les trajets d'écoulement sont ouverts et fermés sur la base du signal de commande et l'air comprimé est envoyé à la chambre de pression située côté tige ou en est évacué de manière à exécuter de ce fait la commande de positionnement 20 pour arrêter le piston 14 dans la position de consigne Xr.
[1-2] Procédé de commande lorsque la position de consigne Xr est plus proche de l'extrémité côté tête (Xr < L/2 ou Xr " L/2) Ce procédé de commande est utilisé principalement 25 dans le cas du retour du piston 14 positionné dans la position de serrage dans une position d'arrêt de point médian. Dans ce procédé, le dispositif de commande 40, la servovalve 20 située côté tête et la servovalve 21 située côté tige exécutent respectivement des commandes similaires 30 au cas de la rubrique [1-1] cidessus, bien que la relation soit inversée. En d'autres termes, la servovalve 21 située côté tige exécute la commande de pression de manière à maintenir une pression de la chambre de pression 12 située côté tige à une valeur réglée, et la servovalve 21 située 35 côté tête exécute la commande de positionnement en commandant l'air comprimé de la chambre de pression 11 située tête de manière à arrêter le piston 14 dans la position de consigne Xr. Dans ce cas, un air côté d'amenée d'air de la servovalve 21 située côté tige peut être 5 complète ouvert. De cette manière, l'"arrêt au point médian" peut être obtenu d'une manière stable et en un bref intervalle de temps.
[21 Obtention du contact en douceur pendant l'opération de "serrage" Lors du soudage par points moyennant l'utilisation du pistolet de soudage, l'élément d'électrode i5a dans une position située à une distance de la pièce à traiter 50 est tout d'abord déplacé à grande vitesse jusqu'à uneposition proche de la pièce à traiter 50 au moyen de la commande 15 [1], puis vient en contact en douceur avec la pièce à traiter 50 sans produire un choc. Ici, on va décrire une série de procédures lors du "serrage".
Sur la base l'ordre délivré par l'ordinateur principal au dispositif de commande 40, le piston 14 est 20 entraîné au moyen de la commande [1-1], et l'élément d'électrode 15a est entraîné depuis la position d'arrêt au point médian ou analogue à distance de la pièce à traiter 50 en direction de la position de consigne Xc lors du serrage. Par ailleurs, dans le dispositif de commande 40, 25 un signal de position (X) introduit à partir du capteur de position 30 et la position de consigne Xc sont comparées l'une à l'autre. Lorsque le piston 14 est déplacé pour venir dans une position telle qu'une différence entre les positions devient égale ou inférieure à une certaine valeur 30 6 (Xc - X < 6), le dispositif de commande 40 délivre un signal de commande pour maintenir un degré d'ouverture d'échappement de la servovalve 21 située côté tige, à une faible valeur constante, en direction de la servovalve 21.
Il en résulte que la servovalve 21 délivre graduellement 35 l'air comprimé provenant de la chambre de pression 12 située côté tige. De cette manière le piston 14 décélère de sorte que l'élément d'électrode 15a vient contacter en douceur la pièce à traiter 50.
L'une des raisons qu'il y a de rendre constant le 5 degré de l'ouverture d'échappement de la servovalve 21 située côté tige lorsque la différence entre la position X du piston et la position de consigne Xc devient égale ou inférieure à la certaine valeur 8 est que l'élément d'électrode 15a peut s'arrêter avant la pièce à traiter 50 10 dans certains cas sous l'effet de la commande de positionnement réalisée uniquement par les deux servovalves 20 et 21. Une autre raison est que le fait que l'élément d'électrode 15a soit venu en contact avec la pièce à traiter 50 est évalué sur la base d'une inversion de la 15 pression Ph de la chambre de pression 11 située côté tête et de la pression Pr de la chambre de pression 12 située côté tige (Ph > Pr) et qu'il faut beaucoup de temps pour obtenir cette inversion, ou bien que cette inversion peut ne pas se produire si le degré d'ouverture d'échappement 20 indiqué précédemment n'est pas fixé.
[3] Obtention de "l'application de la force de serrage" Lors du soudage par point avec le pistolet de soudage, l'élément d'électrode 15a et la pièce à traiter 50 25 sont mises en pression et activés de manière à exécuter un soudage par points. Une série de procédures de "l'application d'une force de serrage" pour l'obtention de cet état sous pression va être décrite.
Au moins les deux procédés d'exécution de 30 "l'application de la force de serrage" existent dans l'état o la chambre d'élément d'électrode 15a et la pièce à traiter 50 sont maintenues en contact réciproque au moyen du "serrage" indiqué précédemment et sous un ordre de l'ordinateur principal qui a identifié l'état de serrage ou 35 sous la commande du dispositif de commande 40 lui-même.
[3.1] Procédé de commande focalisé sur la servovalve située côté tête Un signal de commande pour l'ouverture complète de l'orifice d'échappement 26 de la servovalve 21 située côté 5 tige est délivré par le dispositif de commande 40 à la servovalve 21. Simultanément, une différence de pression (Ph - Pr) entre la pression Ph de la chambre de pression 11 située côté tête et la pression Pr de la chambre de pression 12 située côté tige est obtenue sur la base de 10 pressions mesurées à partir des capteurs de pression 18 et 19 situés du côté tête et du côté tige et comparée à une valeur réglée Pb, qui est réglée par avance par la servovalve 20 située tête et délivrée de telle sorte que la différence de pression devient égale à la valeur réglée Pb. 15 Lorsque l'orifice d'échappement 26 est complètement ouvert, la chambre de pression 12 située côté tige est placée dans un état sans pression et la servovalve 20 située côté tête envoie ou évacue une quantité requise d'air comprimé en direction ou à partir de la chambre de pression 11 située 20 côté tête de manière à maintenir de ce fait la valeur réglée Pb.
[3-2] Procédé de commande focalisé sur la servovalve située côté tige Un signal de commande pour l'ouverture complète de 25 l'orifice 27 d'amenée d'air de la servovalve 20 située côté tête est délivré par le dispositif de commande 40 à la servovalve 20. Simultanément, la différence de pression (Ph - Pr) entre la pression Ph de la chambre de pression 11 côté tête et la pression Pr de la chambre de pression 12 30 située côté tige est obtenue sur la base des pressions mesurées fournies par les capteurs de pression 18 et 19 situé côté tête et situé côté tige et est comparée à la valeur Pb réglée par avance et délivrée par la servovalve 21 située côté tige, et commandée de telle sorte que la 35 différence de pression devient égale à la valeur réglée Pb.
Etant donné que l'orifice d'amenée d'air 27 est complètement ouvert, la pression de la chambre de pression 11 située côté tête est maintenue constante et la servovalve 21 située côté tige envoie ou refoule une 5 quantité requise d'air comprimé en direction ou en provenance de la chambre de pression 12 située côté tige de manière à maintenir la valeur réglée Pb.
Bien que l'orifice d'amenée d'air 27 de la servovalve 20 située côté tête est complètement ouvert dans 10 la commande indiquée précédemment, il est également possible de la régler dans un certain état de sortie de haute pression.
Le fait que l'élément d'électrode 15a soit venu en contact avec la pièce à traiter 50 peut être évalué par le 15 dispositif de commande 40 sur la base au moins des relations de pression, dans lesquelles la pression Ph de la chambre de pression 11 située côté tête et la pression Pr de la chambre de pression 12 située côté tige sont apparemment inversée (Ph < Pr), puis sont à nouveau inversé 20 de façon finale (Ph > Pr). Cependant il est préférable d'établir un jugement sur la base du fait que l'élément d'électrode 15a est dans une position suffisamment proche (c'est-à-dire à une distance de 1 mm ou moins) de la pièce à traiter en plus du fait que la pression Pr est inférieure 25 à la pression Ph comme indiqué précédemment. Il est préférable d'utiliser de façon additionnelle le fait qu'un certain temps (par exemple 70 ms) se soit écoulé ou non depuis le moment o la commande "serrage" a été délivrée, grâce à l'utilisation d'une minuterie que comporte le 30 dispositif de commande 40, en tant que l'un des critères d'évaluation.
Lors de l'exécution de la commande d'entraînement du vérin pour le pistolet de soudage moyennant l'utilisation du dispositif de commande 40 décrit 35 précédemment, une commande pour le démarrage de l'opération de serrage est tout d'abord délivrée par l'ordinateur principal au dispositif de commande 40 dans un état dans lequel le piston 14 est retenu dans une position initiale.
Sur la base de cette commande, le dispositif de commande 40 5 exécute l'envoi ou l'évacuation de l'air comprimé en direction ou à partir de la chambre de pression 11 située côté tête et de la chambre de pression 12 située côté tige, au moyen de la commande décrite dans [1-11 ci-dessus et le piston 14 se déplace en direction de la position de 10 consigne Xr et s'arrête dans une position telle que l'élément d'électrode 15a est proche de la pièce à traiter 50. Ensuite, sous l'effet de la commande [2], on laisse l'élément d'électrode 15a toucher en douceur la pièce à traiter 50. Ensuite, au moyen du procédé indiqué dans [3-1] 15 ou dans [3-2] plus haut, l'élément d'électrode 15a peut toucher en douceur la pièce à traiter 50. Ensuite, à l'aide du procédé indiqué dans [3-1] ou [3-2] plus haut, la chambre de pression est appliquée à la pièce à traiter pour souder cette dernière. Ensuite le piston 14 est ramené dans 20 la position d'arrêt au niveau du point médian par le procédé de commande selon [1-2] ci-dessus, un soudage est répété en réponse à des commandes provenant de l'ordinateur principal, et l'élément d'électrode 15a revient finalement dans la position initiale.
La figure 3 est destinée à illustrer une courbe de réglage du degré d'ouverture de la servovalve 21 située côté tige, un déplacement du piston et des variations de la pression dans la chambre de pression 11 située côté-tête et dans la chambre de pression 12 située côté tige, lors d'un 30 processus d'actionnement du pistolet de soudage lorsque l'application de la force de serrage est exécutée au moyen de la commande indiquée dans [3-1] ci-dessus. Sur la base de ce fait, le procédé de commande du pistolet de soudage va être décrit concrètement ci-après de façon plus 35 détaillé.
Ces courbes de fonctionnement concernent une course du vérin de 150 mm, une course de soudage de 55 mm, et une course non utilisée de l'extrémité côté tige de 50 mm, une valeur réglée de la force de pression de 0,15 MPa et une 5 pression d'alimentation de 0,6 MPa. Comme représenté sur la figure 3A, étant donné que la position de consigne du piston 14 pour le soudage se situe sur le côté tige sur la position de la moitié d'une longueur du vérin, le dispositif de commande 40 commande la servovalve 20 située 10 côté tête de telle sorte que la pression de la chambre de pression 11 située côté tête devienne constante et que le positionnement de la chambre de pression 2 située côté tige soit commandé par la servovalve 21 située côté tige de sorte que le piston 14 se déplace en direction de la 15 pression de consigne Xr lors de l'opération de serrage.
Dans ce processus de déplacement, le piston 14 se déplace vers la position de consigne essentiellement à une vitesse constante comme représenté sur la figure 3B tandis que les pressions internes des chambres de pression situées côté 20 tête et côté tige varient normalement d'une manière compliquée comme représenté sur la figure 3C. Ensuite, la commande centrale se poursuit jusqu'à ce que la distance entre l'organe de serrage et la pièce à traiter 50 devienne égale ou inférieure à une certaine valeur infinitésimale 8 25 (ici 6 = 2 mm). Lorsque le capteur de position 30 détecte que la distance se situe dans cette gamme, le degré d'ouverture d'échappement de la servovalve 21 située côté tige est réglé sur un faible degré d'ouverture comme représenté sur la figure 3A de manière à décélérer le 30 piston 14 comme cela est visible à partir de la figure 3B, permettre à l'élément d'électrode 15a de toucher en douceur la pièce à traiter 50 et d'exécuter le serrage. Un laps de temps, qui s'est écoulé jusqu'alors, est d'environ 0,1 s.
L'achèvement de l'opération de serrage est détecté 35 par identification du fait qu'une relation entre la pression Ph et la pression Pr est Ph > Pr sur la base de signaux de sortie délivrés par les capteurs de pression 18 et 19 et que l'élément d'électrode 15a est suffisamment proche de la pièce à traiter 20, ce qui est détecté par le 5 détecteur de position 30. Après cette identification, la force de serrage est appliquée par l'élément d'électrode 15a.
Lors de ce processus d'application de la force de serrage, le côté refoulement de la servovalve située côté 10 tige est tout d'abord complètement ouvert. Il en résulte que, comme représenté sur la figure 3C, la pression Pr de la chambre de pression 12 située côté tige diminue rapidement et converge vers 0 MPa. Simultanément, sur la base des signaux de sortie délivrés par les capteurs de 15 pression 18 et 19 situés côté tête et côté tige, la servovalve 20 située côté tête est commandée de telle sorte qu'une différence de pression entre les chambres de pression 11 et 12 situé côté tête et côté tige devient égal à 0,4 MPa, qui est une valeur réglée (Pb) de la force de 20 serrage. Il en résulte que, comme cela est représenté sur la figure 3C, la commande de pression est exécutée de manière à maintenir une différence de pression à une valeur constante. Tout en conservant cet état, on exécute un soudage par point. Ensuite le piston 14 est ramené dans la 25 position d'arrêt correspondant au point médian. Dans ce cas étant donné que la position de consigne d'entraînement du piston, qui est la position d'arrêt correspondant au point médian, est plus proche du côté tête que de la position centrale du vérin, la pression de la chambre de pression 12 30 située côté tige est commandée (ici le côté d'alimentation en air est complètement ouvert) par la servovalve 21 située côté tige et la servovalve 20 située côté tête exécute simultanément la commande de positionnement pour ramener le piston 14 dans la position d'arrêt correspondant au point 35 médian.
La figure 4 représente des exemples d'expériences similaires aux graphiques concernant les pressions de la figure 3C hormis les courbes de fonctionnement de la figure 3. Concrètement, la figure 4 représente des variations de 5 la pression Pa de la chambre de pression 11 située côté tête et de la pression Pr de la chambre de pression 12 située côté tige, dans le temps, lorsqu'une commande est effectuée en utilisant le vérin. Alors que la figure 4A représente le graphique dans le cas de l'utilisation du 10 procédé de commande (la commande de la force de serrage du côté de la tête) décrit dans [3-1], la figure 4B est le graphique dans le cas du procédé de commande (la commande de la force de pression du côté tige) décrit dans [3-2]. La force de serrage peut être modifiée pendant le processus de 15 soudage dans certains cas lors du soudage par points et la force de serrage est modifiée dans les deux cas sur la figure 4A et sur la figure 4B.
Ensuite, en référence à la figure 4A et à la figure 4B, on va décrire des avantages et des inconvénients des 20 procédés de commande [3-1] et [3-2] de "l'application de la force de pression".
Sur la figure 4A, la force de pression dans "l'application de la force de pression" est modifiée. Cette modification augmente 0,1 MPa la pression Ph de la chambre 25 de pression 11 située côté tête et le temps de réponse requise à cet instant est de 45 ms.
D'autre part, la force de serrage est modifiée de façon similaire sur la figure 4B. Ces variations peuvent être obtenues par accroissement et réduction, de 0,1 MPa, 30 de la pression Pr de la chambre de pression 12 située côté tige, et un temps de réponse requis correspondant aux 45 ms indiqué plus haut sur la figure 4A est 22 ms.
En d'autres termes, si les forces de pression sont modifiées dans les deux cas, le temps de réponse sur la 35 figure 4B, sur laquelle la pression dans la chambre de pression 12 située côté tige et possédant la capacité la plus petite est commandée, est beaucoup plus courte.
Cependant ce cas requiert une valve à réponse plus rapide et à performance plus élevée que le procédé de commande en [3-11.
Bien que l'on n'ait pas décrit spécialement des gains des signaux de commande dans les rubriques "arrêt au point médian" et "application de la force de serrage" décrites précédemment, le gain de la commande de pression 10 au moment de "l'arrêt au niveau du point médian" est de préférence inférieur au gain de la commande de pression à l'instant de "l'application de la force de serrage". Si les deux gains sont égaux, le piston peut vibrer lors de son opération d'arrêt au moment de "l'arrêt au niveau du point 15 médian".
Bien que l'invention ait été décrite jusqu'à maintenant sur la base d'une forme de réalisation, elle n'est pas limitée à cette forme de réalisation et peut prendre différentes formes.
Conformément au procédé et au système de commande à grande vitesse du vérin selon l'invention décrits précédemment., le vérin peut être commandé d'un manière uniforme à une vitesse élevée avec une structure simple.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande à grande vitesse d'un vérin (10) caractérisé en ce qu'il comprend une étape de déplacement pour déplacer un piston (14) vers une position 5 de consigne (Xr) par envoi et évacuation d'air comprimé en direction et à partir d'une chambre de pression (20) située côté tête et d'une chambre de pression (21) située côté tige, sur des côtés opposés du piston (14) du vérin (10), par une servovalve (11) située côté tête et d'une 10 servovalve (21) située côté tige, ces servovalves étant connectées individuellement aux chambres de pression (11, 12), une étape de serrage servant à amener un élément de serrage (15a) à une extrémité d'une tige de piston (15) couplée au piston (14) en contact avec une pièce à traiter 15 (50), et une étape d'application d'une force de pression pour comprimer la pièce à traiter (50) avec l'élément de serrage (15a), dans lequel, lors de l'étape de déplacement, on détecte l'extrémité côté tête ou l'extrémité côté tige du 20 vérin (10), dont la position de consigne (Xr) est la plus proche, la pression de la chambre de pression située du côté de l'extrémité éloignée de la position de consigne (Xr) est commandée de telle sorte qu'une pression dans la chambre de pression est maintenue à une valeur réglée par 25 la servovalve raccordée à la chambre de pression, et le positionnement de la chambre de pression située du côté de l'extrémité proche de la position de consigne (Xr) est commandé de manière à arrêter le piston (14) dans la position de consigne (Xr) par une commande de l'entrée et 30 de la sortie de l'air comprimé par la servovalve raccordée à la chambre de pression, et lors de l'étape de serrage, une commande permettant à l'élément de serrage (15a) de toucher en douceur la pièce à traiter (120), par réglage d'un degré constant de 35 l'ouverture d'évacuation de la servovalve (21) située côté tige, est exécutée lorsqu'une distance entre l'élément de serrage (15a) et la pièce à traiter (5) est devenue égale ou inférieure à une certaine distance, et lors de l'étape d'application de la force de 5 serrage, les deux servovalves (20, 21) sont commandées de telle sorte que la pression de la chambre de pression (11) située côté tête devient supérieure, d'une manière réglée, à la pression de la chambre de pression (12) située côté tige.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lors de l'étape d'application de la force de serrage, un côté échappement de la servovalve (21) située côté tige est complètement ouvert et simultanément la servovalve (20) côté tête est commandée de telle sorte qu'une différence de 15 pression (Ph-Pr) entre les deux chambres de pression (11, 12) devient égale à la valeur réglée (Pb).
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lors de l'étape d'application de la force de serrage, un côté d'amenée d'air de la servovalve (20) située côté tête 20 est complètement ouvert ou amené dans un certain état de délivrance de pression élevée et simultanément la servovalve (21) située côté tige est commandée de telle sorte qu'une différence de pression (Ph-Pr) entre les deux chambres de pression (11, 12) devient égale à la valeur 25 réglage (Pb).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel des critères, au moyen desquels on peut évaluer que l'élément de serrage (15a) est venu en contact avec la pièce à traiter (50), consistent à 30 savoir si une pression interne (Pr) de la chambre de pression (12) située côté tige est inférieure à une pression interne (Ph) de la chambre de pression (11) située côté tête et si l'organe de serrage (15a) est dans une position suffisamment proche de la pièce à traiter (50).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé dans lequel les critères incluent le fait de savoir si une durée, qui s'est écoulée depuis que le piston (14) a commencé à se déplacer, dépasse une durée réglée.
6. Système de commande à grande vitesse d'un vérin 5 (10), caractérisé en ce qu'il comprend un vérin (10) pour mettre en pression une pièce à traiter (50) avec un organe de serrage (15a) situé au niveau d'une extrémité d'une tige de piston (15), une servovalve (20) située côté tête et une servovalve (21) située côté tige, qui sont connectées 10 individuellement à une chambre de pression (11) située côté tête et à une chambre de pression (12) située côté tige, sur des côtés opposés d'un piston (14) couplée à la tige de piston (15) et qui envoie et refoule de l'air comprimé en direction ou en provenance des chambres de pression (11, 15 12), des capteurs de pression (18, 19) servant respectivement à détecter des pressions des deux chambres de pression (11, 12), un capteur de position (30) pour détecter une position du piston (14), et un dispositif de commande (40) pour commander les deux servovalves (20, 21) 20 sur la base de signaux de sortie délivrés par les capteurs de pression (18, 19) et le capteur de pression (30), et en ce que le dispositif de commande (40) possède une fonction de commande de déplacement pour déplacer le piston (14) vers une position de consigne (Xr), une 25 fonction de commande de serrage pour amener l'organe de serrage (15a) situé sur l'extrémité de la tige de piston (15) en contact avec la pièce à traiter (5) et une fonction de commande d'application d'une force de serrage pour serrer la pièce à traiter (5) avec l'organe de serrage 30 (15a), lors de la commande de déplacement du piston (14), on détecte l'extrémité côté tête et ou l'extrémité côté tige du vérin (10) la plus proche de la position de consigne (Xr), la pression dans la chambre de pression 35 située du côté de l'extrémité éloignée de la position de consigne (Xr) est commandée de telle sorte qu'une pression dans la chambre de pression est maintenue à une valeur réglée par la servovalve raccordée à la chambre de pression, et le positionnement de la chambre de pression 5 située sur un côté de l'extrémité proche de la position de consigne (Xr) est commandé de manière à arrêter le piston (14) dans la position de consigne (Xr) par une commande de l'entrée et de la sortie de l'air comprimé par la servovalve raccordée à la chambre de pression, et que lors de la commande de serrage, une commande permettant à l'élément de serrage (15a) de toucher en douceur la pièce à traiter (50), par réglage d'un degré constant de l'ouverture d'évacuation de la servovalve (21) située côté tige, est exécutée lorsqu'une distance entre 15 l'élément de serrage (15a) et la pièce à traiter (50) est devenue égale ou inférieure à une certaine distance, et que lors de la commande d'application de la force de serrage, les deux servovalves (20, 21) sont commandées de telle sorte que la pression de la chambre de pression (11) 20 située côté tête devient supérieure, d'une manière réglée (Pb), à la pression de la chambre de pression (12) située côté tige.
7. Système selon la revendication 6, dans lequel lors de la commande d'application de la force de pression, 25 le dispositif de commande (40) commande la servovalve (21) située côté tige de telle sorte que un côté échappement est complètement ouvert, et commande simultanément la servovalve (20) du côté tête de sorte qu'une différence de pression (Ph Pr) entre les deux chambres de pression (11, 30 12) devient égale à la valeur réglée (Pb).
8. Système selon la revendication 6, dans lequel lors de la commande d'application de la force de serrage, le dispositif de commande (40) commande la servovalve (20) située côté tête de telle sorte qu'un côté d'amenée d'air 35 est complètement ouvert ou amené dans un certain état de sortie à haute pression, et simultanément commande la servovalve (21) côté tige de telle sorte qu'une différence de pression (Ph - Pr) entre les deux chambres de pression (11, 12) devient égale à la valeur réglée (Pb).
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