Appareil électromagnétique de commande destiné à détecter la présence d'un objet
La présente invention a pour objet un appareil électromagnétique de commande destiné à détecter la présence d'un objet.
On sait que les procédés de fabrication modernes sont envisagés sous l'angle de la production en masse et font usage le plus possible des possibilités offertes par la commande automatique pour éliminer les opérations manuelles. Dans la plupart de ces procédés, des pièces destinées à former une unité complète sont ajoutées à un élément de base ou certaines opérations sont effectuées sur une pièce de base, en différents postes, le long d'une chaîne. La pièce de base est normalement transportée d'un poste à l'autre sur un transporteur d'un type quelconque qui, dans la plupart des cas, n'a pas un mouvement continu mais se déplace d'une distance déterminée d'un poste à l'autre, par intervalles périodiques.
Pour éviter l'accumulation de telles pièces dans un poste particulier et le ralentissement ou l'immobilisation de la chaîne qui en résulte, le transporteur est en général commandé de manière à transporter une pièce vers le poste suivant seulement quand la pièce précédente dans la chaîne a quitté ce dernier.
De même, le transporteur est commandé de manière à ne pas se mouvoir entre les postes à moins qu'une pièce doive être transportée. On a utilisé jusqu'ici des éléments de commutation mécaniques pour détecter la présence d'un objet ou d'une pièce dans un poste particulier. Par suite du contact mécanique qui se produit entre cet objet ou cette pièce et le dispositif de commutation, ces installations fonctionnent par à-coups. Elles sont également très coûteuses.
On est conduit ainsi à des prix de revient élevés pour assurer la continuité du fonctionnement de ces installations.
On sait que l'on a utilisé des détecteurs photoélectriques ou d'autres types sans contact mécanique pour éliminer l'usure et les détériorations dues aux contacts, mais ces appareils se sont montrés trop coûteux et trop fragiles pour l'emploi dans des chaînes et mal adaptés pour un fonctionnement continu.
La présente invention a pour but de fournir un appareil électromagnétique de commande destiné à détecter la présence d'un objet, par exemple sur une chaîne d'assemblage, et ne présentant pas les défauts susmentionnés.
L'appareil de commande faisant l'objet de la présente invention qui est destiné à détecter la présence d'un objet dans un poste adjacent à l'appareil et à produire un signal électrique de commande qui varie selon que ledit poste est occupé ou vacant, est caractérisé en ce qu'il comprend un pont électrique qui comporte quatre bobines d'induction enroulées sur des noyaux magnétiques, deux de ces bobines étant enroulées sur un premier noyau et les deux autres étant enroulées sur un second noyau séparé, les deux noyaux étant disposés sur un support commun dans une position relative telle que lorsqu'un des noyaux est placé de manière que ses pôles soient suffisamment proches du poste pour que son flux soit influencé par la présence dudit objet,
L'autre noyau soit disposé de manière que ses pôles soient hors de cette influence,
afin que l'équilibre du pont soit modifié selon que le poste est occupé ou vacant, les deux bobines d'un même noyau étant enroulées de manière à produire aux extrémités polaires de ce noyau deux pôles de même polarité.
I1 faut noter que dans la plupart des chaînes d'assemblage, les pièces traitées sont principalement faites d'un métal magnétique ou électriquement conducteur mais, même dans les cas de pièces qui ne seraient ni magnétiques ni conductrices de l'élec tricité, l'appareil peut être utilisé en fixant temporairement une partie métallique à chaque pièce.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, d'une part, une chaîne d'assemblage comprenant une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention, d'autre part, cette forme d'exécution et en outre un appareil connu.
La fig. 1 est une vue partielle de ladite chaîne d'assemblage.
La fig. 2 est le schéma électrique de cette forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue partielle de cette forme d'exécution.
La fig. 4 est une vue semblable à la fig. 3, montrant l'appareil connu.
La fig. 1 montre une chaîne d'assemblage comprenant un appareil pour détecter la présence d'un objet présentant des propriétés magnétiques ou d'un objet conducteur de l'électricité. La chaîne comprend un transporteur 10 et un moteur 12, ce transporteur étant destiné à transporter un objet 15 entre différents postes situés le long de la chaîne. Deux de ces postes sont indiqués en 16 et 17 et doivent recevoir périodiquement un objet 15. Un appareil détecteur 20 est porté par une base 21 se trouvant dans le poste 17; il présente un premier état quand un objet est présent dans le poste 17 et un autre état en cas d'absence d'objet dans ce poste. L'appareil 20 commande un mécanisme à relais 22 qui est normalement éloigné de la chaîne, ce mécanisme commandant à son tour le moteur 12 pour faire avancer l'objet 15 entre les postes jusqu'à l'obtention de certaines conditions données.
L'appareil de commande que l'on va décrire et dont le schéma est représenté à la fig. 2 comprend un détecteur qui est constitué par un pont formé de quatre bobines d'induction, 31 à 34 et par un redresseur à deux alternances 36 connecté aux bornes d'une des diagonales du pont. Des conducteurs 37 alimentent le pont suivant son autre diagonale; ils sont reliés à une partie d'un enroulement secondaire 40 d'un transformateur d'alimentation 41 dont l'enroulement primaire 42 est connecté à une source de courant alternatif 44. Le secondaire de ce transformateur comprend diverses bornes.
La sortie du redresseur 36 est connectée en série avec deux enroulements de commande 50 disposés sur deux noyaux 52 d'un premier étage d'amplification 51. Ces noyaux présentent des enroulements de puissance 53 qui sont connectés, à une de leurs extrémités, par des redresseurs 55 à une alternance, à un point commun 56, les autres extrémités des enroulements 53 étant connectées l'une au point 47 et l'autre à un point 57 de l'enroulement secondaire 40 du transformateur ld'alimentation. On obtient ainsi un circuit amplificateur magnétique à autosaturation d'un type bien connu.
Une prise médiane 59 de l'enroulement se con- daire 40 est connectée, par un conducteur 60, à deux enroulements de commande 65 reliés en série et connectés au point commun 56 ; ils constituent ainsi un circuit de charge pour le premier étage d'amplification ou étage préamplificateur. Les enroulements de commande 65 sont montés sur une seconde paire de noyaux 66 formant un second étage d'amplification magnétique 69 qui comprend des enroulements de puissance 67. Ces derniers sont connectés aux extrémités de l'enroulement secondaire 40, pour assurer un haut niveau d'excitation, et, par des redresseurs 68 montés en opposition, à un point commun 70.
Le circuit de sortie du second étage d'amplification 69 part de ce point commun 70 et comprend une bobine 80 de commande du mécanisme à relais 22 (fig. 1), cette bobine étant connectée au conducteur 60 et à la prise médiane 59 de l'enroulement secondaire 40 et constituant un circuit de retour ou de charge usuel pour le second étage qui est aussi du type à autosaturation. La bobine 80 est l'enroulement de commande d'un relais qui assure la fonction ultime de commande ou de commutation en réponse à un déséquilibre du détecteur.
On peut utiliser divers types de noyaux dans le premier et le second étage d'amplification. Chaque moitié de chaque amplificateur peut être placée sur un noyau continu, par exemple un noyau de forme rectangulaire ou en tore, les deux moitiés de chacun des amplificateurs étant magnétiquement séparées et distinctes l'une de l'autre. On peut cependant utiliser d'autres configurations, par exemple un noyau à trois branches avec trajet de retour commun; dans ce cas, un seul enroulement de commande peut être employé de la manière usuelle. La configuration du noyau du détecteur comprenant les bobines 31 à 34 est représentée à la fig. 3 et a été omise à la fig. 2 pour plus de clarté dans le schéma.
On voit à la fig. 3 que les enroulements diagonalement opposés, 31, 34 et 32, 33, du pont du détecteur sont montés sur des noyaux communs 82 et 83 en forme de U. Les enroulements 31 et 34 sont disposés sur le noyau 82 de manière que le courant s'écoulant dans le pont produise des flux en opposition. Ainsi, pour les deux branches du noyau en U, les flux 85 vont par exemple, à un moment donné, vers les faces polaires du noyau.
Les enroulements 32 et 33 sont disposés sur le noyau 83 de la même manière, de sorte que les flux engendrés par ces enroulements sont aussi en opposition. Le noyau 82 est monté sur la base 21 de manière que lorsque celle-ci est en place, les faces polaires du noyau 82 soient exposées et adjacentes à la surface le long de laquelle l'objet 15 doit être détecté. Le noyau 83, également monté sur la base 21, est disposé perpendiculairement au noyau 82, de sorte que ses faces polaires sont dans un plan perpendiculaire au plan des faces polaires du noyau 82. Le noyau 83 est placé au-dessous du noyau 82, de sorte que l'objet 15 est éloigné et hors d'influence des flux produits dans le noyau 83. Les noyaux 82 et 83 pourraient être placés, cependant, de manière que leurs branches s'étendent dans des sens opposes.
Si l'objet 15 présente des propriétés magnétiques, la position de cet objet à proximité des faces polaires du noyau 82 modifie le rapport de l'air au fer dans le circuit magnétique et change l'inductance dans les enroulements 31 et 34 respectivement, pour déséquilibrer le pont. Le noyau 83 n'est pas affecté par la présence de l'objet magnétique adjacent aux faces polaires du noyau 82 et l'inductance de ses enroulements reste inchangée. En cas d'absence d'objet près des faces polaires du noyau 82, l'inductance de tous les enroulements reste la même et le pont reste équilibré.
Le noyau 83 qui est disposé au-dessous du noyau 82 est placé de manière à ne pas être affecté par des outils ou d'autres objets qui peuvent être placés inconsidérément à proximité de l'appareil, de sorte que ce dernier n'est pas affecté par de tels objets et ne commande pas une fausse opération de commutation.
Quand les objets à détecter sont faits en tout ou en partie d'une matière conductrice de l'électricité autre qu'une matière magnétique, on peut aussi utiliser l'appareil décrit. La présence d'une matière conductrice de l'électricité constitue un circuit électrique qui est traversé par le flux provenant du noyau 82 du pont, ce qui produit des courants de Foucault dans cette matière conductrice, créant leur propre champ magnétique. Ce second champ interfère avec celui provenant du pont et modifie la perméabilité du circuit magnétique du noyau, ce qui altère les caractéristiques électriques des enroulements sur ce noyau et déséquilibre le pont. Le noyau éloigné n'est pas plus affecté par la présence d'un objet conducteur que par celle d'un objet magnétique.
L'appareil connu représenté à la fig. 4 diffère de la disposition de la fig. 3 en ce que les enroulements 31, 34 et 32, 33 sont enroulés sur les noyaux 82 et 83 de manière à produire des flux qui s'ajoutent l'un à l'autre au lieu d'être en opposition.
Cette construction constitue la manière habituelle de disposer les enroulements sur les noyaux. Cependant, sur les transporteurs, il se produit souvent que des particules magnétiques, par exemple de la limaille, ou de petits objets égarés comme des vis et des écrous, soient présents le long de la chaîne ou du convoyeur. Avec la configuration représentée à la fig. 4, les flux engendrés entre les faces polaires ont tendance à attirer ces parties vers les pôles du noyau
82, de sorte qu'une accumulation de telles particules ou objets peut donner lieu à une indication erronée de la présence d'un objet 15 à détecter.
Quand les flux sont mutuellement opposés comme représenté
à la fig. 3, l'agglomération de ces particules ou
objets magnétiques tend à être évitée et ces objets
ont tendance à s'éloigner des faces polaires, de sorte que le pont du détecteur est toujours susceptible de
répondre seulement à la présence de l'objet désiré disposé sur le transporteur et ne donne pas une fausse indication. La disposition représentée à la fig. 3 présente donc un avantage sur la disposition connue.
Le pont du détecteur est normalement équilibré en l'absence d'un objet d'une matière magnétique ou conductrice de l'électricité à proximité des faces polaires du noyau 82. Quand un objet passe devant les pôles actifs du pont à inductances, un voltage de sortie est produit et envoyé, à travers le redresseur 36 à deux alternances, aux bobines 50. Le premier étage d'amplification de l'amplificateur magnétique commandé par le pont est une section de préamplification et est normalement autosaturé. Quand une tension de sortie est envoyée par le redresseur à deux alternances, cette tension de sortie bloque le premier étage d'amplification. Cela permet au second étage de puissance de l'amplificateur magnétique de se saturer, vu que ses enroulements de commande 65 reçoivent normalement du courant du premier étage.
Avec la saturation du second étage apparaît un courant de sortie qui provient des enroulements 67 et vient exciter la bobine de commande 80 qui leur est connectée. Quand l'objet s'est éloigné des éléments actifs du pont, le premier étage d'amplification est à nouveau autosaturé et entraîne le second étage au-dessous de sa saturation ce qui désexcite la bobine associée.
On peut voir que l'appareil décrit, qui est capable de détecter la présence d'un objet, ayant des propriétés magnétiques ou de la conductibilité électrique, forme une structure solide et n'utilise aucune partie mobile tout en étant extrêmement sensible et maniable et ne nécessitant pratiquement pas d'entretien.
En outre, la disposition représentée à la fig. 3 tend à éviter l'agglomération de corps magnétiques étrangers qui peuvent entraîner une fausse indication.