Dispositif pour convertir un mouvement rotatif continu en un autre mouvement, à partir de signaux électriques parvenant à un électro-aimant de commande La présente invention a pour objet un dispositif pour convertir un mouvement rotatif continu en un autre mouvement à partir de signaux électriques parvenant à un électro-aimant de commande.
Un tel dispositif peut notamment constituer un con vertisseur de mouvement ou relais mécanique compor tant un organe d'entrée tournant de manière synchrone avec le rythme d'émission des signaux électriques, l'or gane de sortie étant également un organe tournant, mais qui est entraîné pas à pas en fonction desdits signaux, restant immobile ou tournant dans un sens ou dans l'au tre, par exemple, selon l'information reçue. Dans une variante, l'organe de sortie peut aussi être animé d'un mouvement de translation.
Le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un organe d'entrée rotatif compre nant un rotor portant une série d'organes d'actionnement qui sont amenés par suite de la rotation du rotor à défi ler les uns après les autres sous la denture d'un organe de sortie mobile avec laquelle ils engrènent sur un arc limité de leur trajectoire circulaire,
ces organes d'action- nement étant mobiles par rapport au rotor et défilant également en regard d'au moins un électro-aimant de commande recevant les signaux et qui est agencé pour provoquer ou non un déplacement sélectif des organes d'actionnement selon l'état d'excitation de l'aimant au moment du passage de chaque organe d'actionnement.
L'organe d'entrée peut être accouplé à toute forme de moteur et on note que la puissance disponible à l'or gane de sortie reste indépendante de la puissance des signaux de commande électriques, le déplacement des organes d'actionnement correspondant à l'actionnement de l'organe de sortie étant dû à l'action des moyens à came et résultant de la rotation du rotor.
Le dispositif objet de l'invention peut remplacer des moteurs pas-à-pas dans de nombreuses applications. Il peut aussi constituer un relais de puissance mécanique réagissant à des signaux électriques de commande de faible puissance. L'emploi de tels relais mécaniques per met de supprimer des étages d'amplification électrique et ouvre ainsi des perspectives intéressantes dans l'auto mation et les mécanismes de commande à distance par exemple.
Dans une forme d'exécution adaptée à la commande numérique d'une table de machine-outil, l'organe de sor tie sera par exemple relié à une vis-mère commandant les déplacements de la table dans une direction. Une telle disposition peut aussi convenir pour des appareils traceurs de courbes ou pour des appareils directeurs de tir.
Le dessin représente à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 en est une coupe axiale, selon la ligne 1-1 de la fig. 2.
La fig. 2 en est une vus en plan.
La fig. 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la fig. 1, à plus grande échelle.
La fig. 4 est une vue partielle du dispositif, cette vue étant une coupe selon la ligne 4-4 de la fig. 1, à plus grande échelle.
Les fig. 5, 6, 7, 8 et 9 représentent un poussoir mo bile du dispositif, dans cinq positions de fonctionnement successives.
La fig. 10 est une vue partielle d'une came du dis positif.
La fig. 11 est une vue développée de cette came. Le dispositif représenté comprend un arbre d'entrée 1 tournant dans deux paliers 2 montés dans deux flasques parallèles 3 fixés sur une semelle 4.
Chaque palier 2 comprend un corps cylindrique 5 logé dans un alésage du flasque correspondant, ce corps se prolongeant sur un côté par un doigt de support 6 parallèle à l'arbre 1. Une plaque 7 assemblée par des vis 8 au corps 5 immobilise le palier dans le flasque tout en permettant, après desserrage des vis 8, de régler la posi tion angulaire du palier et ainsi du doigt 6.
Le corps 5 et le doigt 6 de chaque palier sont en une matière non magnétique, par exemple en laiton, et les doigts 6 portent deux électro-aimants 9 et 10 compre nant chacun un noyau magnétique 11 présentant la forme générale d'une spire hélicoïdale entourant l'arbre 1. Les extrémités de chaque noyau forment deux pôles contigus 12 et 13 placés en ligne dans un plan radial de l'arbre 1. Les noyaux 11 sont fixés au doigt 6 corres pondant par des vis 14, et une bobine d'excitation 15 entoure chaque noyau (fig. 3).
Sur l'arbre 1 est claveté un rotor cylindrique 16 dont la périphérie est creusée de vingt-quatre rainures longi tudinales 17 régulièrement réparties (fig. 4).
Chaque rainure 17 comporte une fente radiale à faces parallèles, relativement étroite, s'étendant de part et d'autre d'un guide creux cylindrique 18 d'un diamètre égal à environ trois fois la largeur de la fente. Dans cha que rainure 17 est logée une plaquette-crémaillère 19 et un poussoir 20.
Chaque plaquette-crémaillère 19 comprend une par tie de base logée dans la rainure 17 correspondante et une denture 22 dépassant radialement sur la périphérie du rotor. Le bord intérieur de la plaquette prend appui sur le fond 23 de la rainure et la plaquette est percée en son milieu d'un trou circulaire 24 dans lequel est logée une bille 25 de même diamètre, au jeu près, que le guide cylindrique 18.
La bille 25 est également engagée dans un trou cir culaire 26 percé dans le poussoir 20 juxtaposé, de sorte que cette bille réunit le poussoir et la plaquette corres pondante, ces deux éléments pouvant se déplacer en semble axialement le long de la rainure 17, alors que la bille 25 coulisse le long du guide 18.
Les poussoirs 20, débordant sur les deux extrémités du rotor, ont une largeur plus petite que la profondeur des rainures 17, et peuvent effectuer un mouvement de bascule limité en tournant autour des billes 25.
Les crémaillères 19 sont agencées pour coopérer avec une roue dentée 26 clavetée sur un arbre 27 per pendiculaire à l'arbre 1. L'arbre 27 est pivoté dans des paliers établis dans deux traverses 30 réunissant les flas ques 3.
La largeur<B> b </B> de la roue 26 est légèrement supé rieure à l'écartement des crémaillères à la périphérie du rotor 16 de sorte que cette roue est toujours en prise avec une au moins des crémaillères (fig. 4).
Chacun des flasques 3 est creusé d'un logement cylindrique 31 débouchant sur la face intérieure du flas que. Dans ce logement, sont logées trois bagues 32, 33 et 34 constituant ensemble une came destinée à coopérer avec des talons 36 établis sur les extrémités des pous soirs 20. Les bagues 32, 33 et 34 sont maintenues dans une position angulaire déterminée par des vis 37 (fig. 3). Les deux cames sont identiques et leur configuration est décrite ci-après, en relation avec le fonctionnement du dispositif qui est le suivant L'arbre 1, constituant l'organe d'entrée du dispositif, est entraîné en rotation de sorte que les crémaillères 19 défilent les unes après les autres sous la roue 26.
Dans une position initiale des poussoirs 20 représen tée à la fig. 5, les poussoirs occupent une position hori zontale et centrée et les crémaillères 19 occupent une position centrée qui est celle représentée à la fig. 1. Dans cette position, les poussoirs 20 sont immobilisés axiale- ment du fait de l'appui de leurs faces d'extrémités 36b contre les bords 32a des bagues 32, et ne peuvent pas basculer autour des billes, du fait de l'appui des faces 36a des talons contre les surfaces intérieures cylindri ques 33a des bagues 33 (fi-. 5).
Sur une zone angulaire A de 15,) (fig. 10 et 11) correspondant au passage des poussoirs en regard des faces polaires des pôles 12 et 13 des électro-aimants, la surface 33a des bagues 33 est creusée d'un dégagement 33b permettant un basculement limité des poussoirs 20. Dans cette zone A , les surfaces polaires des pôles 12 et 13 débutant légèrement au-dessous du niveau indiqué en 37 à la fig. 10 du bord inférieur 20b des poussoirs en position horizontale s'abaissent progressivement selon des surfaces réglées passant par le point de pivotement des poussoirs, pour atteindre un niveau inférieur indiqué en 38 à la fig. 10.
Si aucun des deux électro-aimants n'est excité, le poussoir reste en position horizontale lors de son pas sage devant les aimants. Si l'un ou l'autre des aimants est excité, le poussoir s'incline en direction de l'aimant excité. On a représenté, à la fig. 6, la position inclinée vers la gauche que prend le poussoir, lorsque l'aimant 9 de gauche est excité.
Dans cette zone<B> A ,</B> le bord 32a de la bague 32 est découpé d'une encoche 32b dont l'extrémité aval est constituée par un plan incliné 32c (fig. 10 et 11).
Dans une zone angulaire suivante B d'environ 30,1, le dégagement 33b prend la forme d'une rainure de guidage 39 comprenant une première partie inclinée 39a se rapprochant du rotor 16.
Si le poussoir a basculé comme représenté à la fig. 6, le talon 36 de droite, alors en position légèrement soule vée, s'engage dans cette rainure 39, de sorte que le pous soir est déplacé vers la gauche au cours de la rotation du rotor (fig. 7). Au cours de ce mouvement de trans lation du poussoir, et alors que le rotor 16 poursuit sa rotation, le talon 36 de gauche du poussoir parvient sur le plan incliné 32c le long duquel il monte. A la fin de la zone B , le poussoir est dans la position extrême représentée à la fig. 8.
Dans cette position, le trou cen tral 26 du poussoir est déplacé vers la gauche d'une dis tance P égale au pas de la denture 22, et la crémail lère correspondante rendue solidaire du poussoir par la bille 25 est également déplacée latéralement de cette distance.
L'appui du talon 36 de gauche sur la surface 32d de la bague 32 maintient le talon de droite fermement en gagé dans la rainure 39.
A la fin de la zone B , la crémaillère s'engage dans la denture de la roue 26 avec laquelle elle reste en prise dans la zone angulaire suivante C . Dans cette zone C , la partie correspondante 39b de la rainure de guidage s'écarte du rotor pour revenir progressive ment à l'alignement initial, de sorte que le poussoir est ramené vers la droite. Ceci a pour effet de faire tourner la roue 26 d'un angle correspondant à la division de sa denture. A la fin de la zone C , la crémaillère se dé gage de la denture de la roue, alors que justement la crémaillère suivante vient d'entrer en prise avec cette dernière.
Dans une zone D , à la fin du déplacement du poussoir vers la droite, le talon 36 de gauche se dégage de la bague 32 tandis que le talon 36 de droite parvient sur une rampe<B>39e</B> du fond de la rainure 39, qui ramène le poussoir dans sa position initiale horizontale. Ainsi, lors de la rotation du rotor 16, les poussoirs 20 défilent devant les pôles des deux électro-aimants. Si aucun des électro-aimants n'est excité au moment du passage d'un poussoir, ce poussoir reste dans sa position horizontale, la crémaillère correspondante n'est pas dé placée, et le passage de la crémaillère sous la roue 26 ne provoque aucune rotation de cette dernière.
En revanche, si l'aimant 9 de gauche est excité, le poussoir s'incline en direction de cet aimant, ce qui a pour effet d'engager le poussoir dans les cames qui dé placent la crémaillère d'une dent vers la gauche avant son engagement dans la roue 26, puis la ramène dans sa position centrée alors qu'elle est engagée dans cette roue, en faisant tourner ladite roue d'une dent dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre (fig. 1).
Si l'aimant 10 de droite est excité, la crémaillère cor respondante sera tout d'abord déplacée vers la droite, puis ramenée vers la gauche alors qu'elle est en prise avec la roue 26, faisant tourner cette dernière d'une dent dans le sens des aiguilles d'une montre (fig. 1).
On note que tout poussoir 20 actionnant la roue 26 est sollicité en traction pendant cette phase<B>de</B> son dé placement. Ainsi, lors du passage de la position repré sentée à la fig. 8 à celle représentée à la fig. 9, le pous soir se déplaçant vers la droite est tiré par son talon de droite. Les poussoirs 20 peuvent donc être exécutés en une matière mince.
Dans le dispositif représenté, les électro-aimants ne font que provoquer le basculement des poussoirs 20 et ce mouvement très limité ne nécessite que très peu d'énergie. On note que les aimants comportent des sur faces polaires inclinées suivant le sens de défilement des organes d'actionnement devant elles et agissant sur les poussoirs par collage électromagnétique.
Dans une variante, les aimants de commande pour raient être placés pour imprimer directement un mou vement de translation aux crémaillères, soit pour les mettre en prise avec une came parachevant le mouve ment, soit pour les déplacer alors qu'elles sont déjà en prise avec la roue de sortie.
Pour obtenir un bon fonctionnement du dispositif, il suffit que les signaux transmis aux électro-aimants soient synchronisés avec la rotation de l'arbre d'entrée, ce qui est facile à réaliser. La puissance disponible à l'arbre de sortie est indépendante de la puissance des signaux de commande électriques, le déplacement des crémaillères étant commandé par les cames et résultant de la rotation du rotor.
Dans une variante, la roue de sortie 26 peut être remplacée par une crémaillère, le nombre maximum des pas autorisés dans chaque sens étant alors limité. On peut aussi concevoir un dispositif dans lequel la roue de sortie aurait une denture hélicoïdale.
Le dispositif représenté peut constituer un moteur pas-à-pas. Il peut aussi constituer un relais de puissance mécanique.
Enfin, on note que le dispositif peut comporter plu sieurs organes de sortie répartis angulairement autour d'un même rotor et que les moyens d'engrènement en tre les organes d'actionnement et les organes de sortie peuvent être de tous types.
Device for converting a continuous rotary movement into another movement, from electrical signals reaching a control electromagnet The present invention relates to a device for converting a continuous rotary movement into another movement from electrical signals arriving at a control electromagnet.
Such a device can in particular constitute a movement converter or mechanical relay comprising an input member rotating synchronously with the rate of emission of the electrical signals, the output member also being a rotating member, but which is driven step by step as a function of said signals, remaining stationary or rotating in one direction or the other, for example, depending on the information received. In a variant, the output member can also be driven by a translational movement.
The device which is the subject of the invention is characterized in that it comprises a rotating input member comprising a rotor carrying a series of actuating members which are caused by the rotation of the rotor to deflect one after the other. the others under the teeth of a mobile output member with which they mesh on a limited arc of their circular path,
these actuating members being movable relative to the rotor and also moving opposite at least one control electromagnet receiving the signals and which is arranged to cause or not a selective movement of the actuating members according to the state of excitation of the magnet at the time of the passage of each actuator.
The input member can be coupled to any form of motor and it is noted that the power available to the output member remains independent of the power of the electrical control signals, the movement of the actuators corresponding to the actuation of the output member being due to the action of the cam means and resulting from the rotation of the rotor.
The device which is the subject of the invention can replace stepper motors in numerous applications. It can also constitute a mechanical power relay reacting to low power electrical control signals. The use of such mechanical relays makes it possible to eliminate electrical amplification stages and thus opens up interesting prospects in automation and remote control mechanisms, for example.
In one embodiment suitable for the numerical control of a machine tool table, the output member will for example be connected to a lead screw controlling the movements of the table in one direction. Such an arrangement may also be suitable for curve tracing devices or for fire direction devices.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the device which is the subject of the invention.
Fig. 1 is an axial section thereof, along line 1-1 of FIG. 2.
Fig. 2 is a plan view.
Fig. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 1, on a larger scale.
Fig. 4 is a partial view of the device, this view being a section along line 4-4 of FIG. 1, on a larger scale.
Figs. 5, 6, 7, 8 and 9 represent a movable pusher of the device, in five successive operating positions.
Fig. 10 is a partial view of a cam of the positive say.
Fig. 11 is a developed view of this cam. The device shown comprises an input shaft 1 rotating in two bearings 2 mounted in two parallel flanges 3 fixed on a sole 4.
Each bearing 2 comprises a cylindrical body 5 housed in a bore of the corresponding flange, this body extending on one side by a support finger 6 parallel to the shaft 1. A plate 7 assembled by screws 8 to the body 5 immobilizes the bearing in the flange while allowing, after loosening the screws 8, to adjust the angular position of the bearing and thus of the finger 6.
The body 5 and the finger 6 of each bearing are made of a non-magnetic material, for example brass, and the fingers 6 carry two electromagnets 9 and 10 each comprising a magnetic core 11 having the general shape of a helical turn. surrounding the shaft 1. The ends of each core form two contiguous poles 12 and 13 placed in line in a radial plane of the shaft 1. The cores 11 are fixed to the corresponding finger 6 by screws 14, and a coil d excitation 15 surrounds each nucleus (Fig. 3).
On the shaft 1 is keyed a cylindrical rotor 16, the periphery of which is hollowed out by twenty-four longi tudinal grooves 17 regularly distributed (FIG. 4).
Each groove 17 has a radial slot with parallel faces, relatively narrow, extending on either side of a cylindrical hollow guide 18 with a diameter equal to approximately three times the width of the slot. In each groove 17 is housed a plate-rack 19 and a pusher 20.
Each plate-rack 19 comprises a base part housed in the corresponding groove 17 and toothing 22 projecting radially over the periphery of the rotor. The inner edge of the plate rests on the bottom 23 of the groove and the plate is pierced in its middle with a circular hole 24 in which is housed a ball 25 of the same diameter, except for play, as the cylindrical guide 18.
The ball 25 is also engaged in a circular hole 26 drilled in the juxtaposed pusher 20, so that this ball brings together the pusher and the corresponding plate, these two elements being able to move in appearance axially along the groove 17, then that the ball 25 slides along the guide 18.
The pushers 20, projecting over both ends of the rotor, have a width smaller than the depth of the grooves 17, and can perform a limited rocking movement by rotating around the balls 25.
The racks 19 are arranged to cooperate with a toothed wheel 26 keyed on a shaft 27 perpendicular to the shaft 1. The shaft 27 is pivoted in bearings established in two cross members 30 joining the flanges 3.
The width <B> b </B> of the wheel 26 is slightly greater than the spacing of the racks at the periphery of the rotor 16 so that this wheel is always in engagement with at least one of the racks (fig. 4) .
Each of the flanges 3 is hollowed out with a cylindrical housing 31 opening onto the inner face of the flange. In this housing, are housed three rings 32, 33 and 34 together constituting a cam intended to cooperate with heels 36 established on the ends of the pous evening 20. The rings 32, 33 and 34 are held in an angular position determined by screws 37 (fig. 3). The two cams are identical and their configuration is described below, in relation to the operation of the device which is as follows The shaft 1, constituting the input member of the device, is driven in rotation so that the racks 19 scroll one after the other under the wheel 26.
In an initial position of the pushers 20 shown in FIG. 5, the pushers occupy a horizontal and centered position and the racks 19 occupy a centered position which is that shown in FIG. 1. In this position, the pushers 20 are immobilized axially due to the support of their end faces 36b against the edges 32a of the rings 32, and cannot swing around the balls, due to the support. faces 36a of the heels against the cylindrical inner surfaces 33a of the rings 33 (Fig. 5).
On an angular zone A of 15,) (fig. 10 and 11) corresponding to the passage of the pushers opposite the pole faces of the poles 12 and 13 of the electromagnets, the surface 33a of the rings 33 is hollowed out with a clearance 33b allowing limited tilting of the pushers 20. In this zone A, the pole surfaces of the poles 12 and 13 starting slightly below the level indicated at 37 in FIG. 10 of the lower edge 20b of the pushers in the horizontal position are gradually lowered along regulated surfaces passing through the pivot point of the pushers, to reach a lower level indicated at 38 in FIG. 10.
If neither of the two electromagnets is energized, the pusher remains in a horizontal position when it passes in front of the magnets. If either of the magnets is energized, the pusher tilts toward the energized magnet. There is shown, in FIG. 6, the tilted position to the left that the pusher takes, when the left magnet 9 is energized.
In this zone <B> A, </B> the edge 32a of the ring 32 is cut out by a notch 32b, the downstream end of which is formed by an inclined plane 32c (fig. 10 and 11).
In a following angular zone B of approximately 30.1, the clearance 33b takes the form of a guide groove 39 comprising a first inclined part 39a approaching the rotor 16.
If the pusher has tilted as shown in fig. 6, the right heel 36, then in a slightly raised position, engages in this groove 39, so that the pous evening is moved to the left during the rotation of the rotor (fig. 7). During this translational movement of the pusher, and while the rotor 16 continues to rotate, the left heel 36 of the pusher reaches the inclined plane 32c along which it rises. At the end of zone B, the pusher is in the extreme position shown in FIG. 8.
In this position, the central hole 26 of the pusher is moved to the left by a distance P equal to the pitch of the teeth 22, and the corresponding 1st rack made integral with the pusher by the ball 25 is also displaced laterally by this distance. .
The support of the left heel 36 on the surface 32d of the ring 32 keeps the right heel firmly engaged in the groove 39.
At the end of zone B, the rack engages in the toothing of wheel 26 with which it remains in engagement in the following angular zone C. In this zone C, the corresponding part 39b of the guide groove moves away from the rotor to gradually return to the initial alignment, so that the pusher is returned to the right. This has the effect of rotating the wheel 26 by an angle corresponding to the division of its teeth. At the end of zone C, the rack disengages from the toothing of the wheel, while the next rack has just come into engagement with the latter.
In a zone D, at the end of the movement of the pusher to the right, the left heel 36 emerges from the ring 32 while the right heel 36 reaches a <B> 39th </B> ramp from the bottom of the groove 39, which returns the pusher to its initial horizontal position. Thus, during the rotation of the rotor 16, the pushers 20 scroll past the poles of the two electromagnets. If none of the electromagnets is energized when a pusher passes, this pusher remains in its horizontal position, the corresponding rack is not moved, and the passage of the rack under the wheel 26 does not cause any rotation of the latter.
On the other hand, if the magnet 9 on the left is excited, the pusher tilts in the direction of this magnet, which has the effect of engaging the pusher in the cams which move the rack by one tooth to the left before its engagement in the wheel 26, then brings it back to its centered position while it is engaged in this wheel, by rotating the said wheel by one tooth in the opposite direction to that of the needles of a clock (fig. 1). .
If the magnet 10 on the right is energized, the corresponding rack will first be moved to the right, then returned to the left while it is in engagement with the wheel 26, causing the latter to turn one tooth in. clockwise (fig. 1).
It should be noted that any pusher 20 actuating the wheel 26 is subjected to traction during this phase <B> of </B> its displacement. Thus, when passing from the position shown in FIG. 8 to that shown in FIG. 9, the push evening moving to the right is pulled by its right heel. The pushers 20 can therefore be made of a thin material.
In the device shown, the electromagnets only cause the pushers 20 to tilt and this very limited movement requires very little energy. It is noted that the magnets have pole surfaces inclined in the direction of travel of the actuating members in front of them and acting on the pushers by electromagnetic bonding.
In a variant, the control magnets could be placed to directly impart a translational movement to the racks, either to engage them with a cam completing the movement, or to move them while they are already in engagement with the racks. the output wheel.
To obtain good operation of the device, it suffices for the signals transmitted to the electromagnets to be synchronized with the rotation of the input shaft, which is easy to achieve. The power available at the output shaft is independent of the power of the electrical control signals, the movement of the racks being controlled by the cams and resulting from the rotation of the rotor.
In a variant, the output wheel 26 can be replaced by a rack, the maximum number of steps authorized in each direction then being limited. It is also possible to design a device in which the output wheel would have helical teeth.
The device shown can constitute a step-by-step motor. It can also constitute a mechanical power relay.
Finally, it should be noted that the device may include several output members distributed angularly around the same rotor and that the meshing means between the actuating members and the output members may be of any type.