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CA 02460383 2004-03-10
WO 03/022619 PCT/FRO1/02824
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Rail d'alimentation électrique avec chariot collecteur
La présente invention concerne un rail d'alimentation électrique,
conformé en profilé à l'intérieur duquel sont disposés longitudinalement des
pistes électriquement conductrices, ce rail assurant le guidage d'un chariot
collecteur de courant, lié à un élément mobile à alimenter électriquement, le
chariot étant pourvu de frotteurs de prise de courant, venant au contact
des pistes conductrices du rail, et des moyens étant prévus pour le contrôle
de la position de l'élément mobile.
Dans certaines industries, il convient de pouvoir alimenter, en
énergie électrique, des éléments, ensembles ou appareils mobiles, par
exemple des outils électriques, à utiliser en un point variable, à l'intérieur
d'une certaine zone. A cet effet, une solution technique connue consiste à
utiliser un rail d'alimentation électrique avec chariot collecteur.
Le rail d'alimentation, disposé habituellement de façon
horizontale, est constitué par un profilé en matière électriquement isolante,
fermé de tous côtés excepté une fente longitudinale ménagée sur sa face
inférieure. A l'intérieur du profilé sont disposées des pistes électriquement
conductrices, notamment en cuivre, en nombre variable, ces pistes
conductrices étant réparties sur les parois internes latérales et/ou la paroi
supérieure du profilé.
Le chariot collecteur de courant comprend une partie supérieure
logée à l'intérieur du rail, et une partie inférieure située sous le rail, ces
deux parties étant reliées par une partie intermédiaire qui traverse la fente
longitudinale du profilé. La partie du chariot logée à l'intérieur du rail est
pourvue ou non de galets, qui roulent sur des pistes de guidage formées à
l'intérieur du profilé. Cette partie du chariot porte aussi des frotteurs de
prise de courant, en contact glissant avec les pistes conductrices du rail. La
partie du chariot collecteur située sous le rail sert de point de départ pour
un câble d'alimentation électrique, dirigé vers l'élément mobile à alimenter,
lequel "suit" le chariot dans ses déplacements.
Ainsi, quelle que soit sa position, le chariot collecteur assure la
prise de courant électrique, et l'amenée du courant à l'élément mobile
associé. Le rail peut posséder des tronçons rectilignes et/ou courbes, et il
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décrit éventuellement une boucle fermée, la prise du courant étant
réalisable en tout point du rail.
Dans certains cas d'application, l'élément mobile à alimenter
électriquement par le dispositif précédemment décrit se trouve suspendu à
un autre chariot, déplaçable le long d'un chemin de roulement parallèle au
rail d'alimentation électrique. La position et/ou le déplacement de l'élément
mobile à alimenter correspondent alors à la position et/ou au déplacement
du chariot collecteur de courant.
Dans ce dernier cas, il existe le besoin de connaître, à tout
moment, la position occupée par l'élément mobile, que ce soit pour des
raisons de sécurité, ou pour commander certaines actions de cet élément
mobile dans des positions particulières. Ceci nécessite, actuellement,
l'adjonction d'un appareillage spécial de contrôle de position dudit élément
mobile.
On notera aussi que les dispositifs habituels, servant au contrôle
de position et/ou de déplacement de mobiles guidés sur des rails,
notamment des chariots suspendus se déplaçant sur des rails assurant
aussi une alimentation électrique, sont
- soit des dispositifs applicables seulement à des chariots
motorisés (voir par exemple le document GB 2277069) ;
- soit des dispositifs qui détectent seulement le passage de
chariots en certains points particuliers (voir par exemple les
documents US 4700024 et JP 60154923) ;
- soit des dispositifs qui détectent seulement la présence des
chariots à l'intérieur de zones plus au moins étendues,
notamment pour éviter les collisions entre chariots (voir par
exemple le document US 4688487).
Ainsi, il n'est pas proposé, dans l'état de la technique, des
solutions simples pour la détection "en continu" de la position précise d'un
chariot non motorisé, et notamment d'un chariot collecteur de courant lié à
un autre élément mobile.
La présente invention vise à fournir une solution plus simple et
économique, permettant de détecter en continu la position et/ou le
déplacement de l'élément mobile, associé au chariot collecteur de courant,
en vue de la transmission de l'information de position et/ou de déplacement
à tout dispositif de contrôle-commande.
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A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un rail
d'alimentation électrique avec chariot collecteur, du genre ici concerné,
dans lequel, pour connaître la position instantanée occupée par l'élément
mobile, il est prévu, à l'intérieur du profilé constituant le rail
d'alimentation,
une piste de détection de position et/ou de déplacement s'étendant de
façon continue sur la longueur du rail, et coopérant avec un détecteur porté
par la partie du chariot collecteur logée à l'intérieur dudit rail, le
détecteur
étant relié à des moyens de traitement des signaux issus de ce détecteur.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la piste
de détection de position et/ou de déplacement est constituée par un
élément continu cranté selon un pas régulier, notamment une courroie
crantée, fixé longitudinalement à l'intérieur du rail, tandis que le
détecteur,
porté par le chariot collecteur, est un détecteur de type optique, par
exemple à fibres optiques, situé en regard de l'élément cranté.
Ainsi, l'invention procure des moyens de détection de la position
et/ou du déplacement du chariot collecteur, donc de l'élément mobile
associé à ce chariot et alimenté électriquement par celui-ci, qui sont
entièrement intégrés au rail d'alimentation et au chariot collecteur, et qui
ne
nécessitent donc aucun appareillage additionnel. Ces moyens permettent
une détection de position en tout point, et à tout instant. Les positions et
déplacements de l'élément mobile peuvent ainsi être parfaitement
contrôlés.
De plus, dans la forme de réalisation préférentielle de l'invention
utilisant une courroie crantée, on dispose d'un moyen particulièrement
économique, mais suffisamment précis, cet élément cranté étant d'une
longueur indéfinie et pouvant suivre, si nécessaire, un trajet courbe.
L'élément cranté, tel que courroie crantée, peut être logé dans une rainure
longitudinale intérieure du profilé constitutif du rail, analogue aux autres
rainures longitudinales de ce profilé qui reçoivent, de façon habituelle, les
pistes conductrices, ce qui procure une réalisation simple.
Toutefois, dans une variante de l'invention, la piste de détection
de position et/ou de déplacement est constituée par une règle ou une
bande magnétique, fixée longitudinalement à l'intérieur du rail, et coopérant
avec un détecteur de type magnétique.
Selon une autre variante, la piste de détection de position et/ou
de déplacement est constituée par une simple bande graduée, fixée
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longitudinalement à l'intérieur du rail, et coopérant avec un détecteur de
type optique.
Selon un mode d'exécution avantageux, les moyens de
traitement des signaux, issus du détecteur porté par le chariot collecteur,
comprennent une unité de traitement électronique portée par ce chariot
collecteur lui-même. De plus, cette unité de traitement "embarquée" peut
communiquer, par les pistes conductrices du rail lui-même, avec un boîtier
de contrôle fixe, qui effectue un traitement complémentaire des
informations, pour les rendre utilisables, ce qui peut éviter l'adjonction
d'une liaison par fil ou d'une liaison radio.
En pratique, le dispositif permet de détecter la position du
chariot collecteur, de reconnaître son sens de déplacement, et de mesurer
sa vitesse de déplacement.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui
suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre
d'exemple, une forme d'exécution de ce rail d'alimentation électrique avec
chariot collecteur
Figure 1 est une vue générale en perspective d'un rail
d'alimentation, avec partie arrachée, et du chariot collecteur guidé par ce
rail ;
Figure 2 est une vue en coupe transversale du rail et du chariot ;
Figure 3 est une vue en coupe longitudinale du chariot, et de la
zone correspondante du rail ;
Figure 4 est un schéma synoptique de l'ensemble du dispositif,
avec l'élément mobile associé ;
Figure 5 montre le dëtail du détecteur, et la carte électronique
associée.
Sur les figures, le repère 1 désigne, dans son ensemble, un rail
d'alimentation électrique, tandis que le repère 2 désigne, globalement, un
chariot collecteur de courant, guidé le long du rail 1.
Le rail d'alimentation électrique 1 est constitué par un profilé
isolant 3, à l'intérieur duquel sont disposées longitudinalement des pistes
électriquement conductrices 4.
Le profilé isolant 3 possède une section de forme rectangulaire,
avec deux faces latérales, une face supérieure et une face inférieure,
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comme montré aux figures 1 et 2. Une fente longitudinale 5 est ménagée
dans la face inférieure du profilé 3.
Les pistes conductrices 4 comprennent, dans l'exemple illustré,
deux pistes conductrices 4 superposées placées sur une face latérale du
5 profilé 3, deux autres pistes conductrices 4 superposées placées sur l'autre
face latérale du profilé 3, et une dernière piste conductrice 4 placée sur la
face supérieure du profilé 3. Ces cinq pistes conductrices 4 sont
constituées notamment par des barrettes en cuivre, logées dans des
rainures longitudinales intérieures 6 du profilé 3.
Le rail d'alimentation électrique 1 est fixé, et notamment
suspendu, à une structure de support, par des moyens appropriés tels que
des tiges de suspension, non représentés.
Le chariot collecteur de courant 2 comprend une partie
supérieure 7 logée à l'intérieur du rail 1, et une partie inférieure 8 située
sous le rail 1 ; ces deux parties 7 et 8 sont reliées entre elles par une
partie
intermédiaire 9, qui traverse verticalement la fente longitudinale 5 du
profilé
3.
La partie supérieure 7 du chariot 2 est pourvue de galets 10, qui
roulent sur des pistes de guidage formées à l'intérieur du profilé 3. Cette
partie supérieure 7 porte aussi des frotteurs 11 de prise de courant,
associés aux différentes pistes conductrices 4 du rail 1. Dans l'exemple
illustré, chaque frotteur 11 se compose de deux balais 12 en cuivre,
montés aux extrémités d'une lame-ressort métallique 13 fixée, par sa partie
centrale, au corps de la partie supérieure 7 du chariot 2.
La partie inférieure 8 du chariot 2 se présente comme un boitier,
d'où part un câble d'alimentation électrique 14 qui aboutit à un élément
mobile, schématisé en 15 sur la figure 4, qui est associé au chariot 2.
Dans la région de sa fente longitudinale 5, le profilé 3 porte
deux lèvres d'étanchéité 16, appliquées de part et d'autre de la partie
intermédiaire 9 du chariot 2.
II est prévu, encore, à l'intérieur du profilé 3 constitutif du rail
d'alimentation électrique 1, une piste de détection de position et/ou de
déplacement, constituée par une courroie crantée 17. La piste ainsi
constituée coopère avec un détecteur 18 de type optique, porté par la
partie supérieure 7 du chariot collecteur de courant 2.
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La courroie crantée 17, s'étendant dans la direction
longitudinale du rail 1, est logée et retenue dans une rainure longitudinale
intérieure 19 du profilé 3. Elle se situe sur une paroi latérale du profilé 3,
entre les deux pistes conductrices 4 portées par la même paroi. Les crans
ou dents 20 de la courroie crantée 17 se succèdent selon un pas P
constant, par exemple égal à 1,25 mm - voir aussi la figure 5.
Le détecteur optique 18 est porté par le corps de la partie
supérieure 7 du chariot 2, de manière à se situer en regard de la courroie
crantée 17. II s'agit d'un détecteur à fibres optiques 21 et 22, relié à une
carte électronique 23 "embarquée", cette carte électronique 23 étant logée
dans la partie inférieure 8, conformée en boîtier, du chariot 2.
La carte électronique 23 comprend plusieurs sous-ensembles
fonctionnels, comme schématisé sur la figure 5
- Un bloc 24 de traitement optique assure, de façon
analogiqûe, la détection des crans ou dents 20 (fronts
montants) de la courroie 17. On notera que ce bloc 24
réalise aussi, par un dispositif additionnel 25, la détection du
point origine d'un tronçon du rail 1, de manière à assurer une
remise à zéro, par exemple tous les quatre mètres, afin
d'éviter toute dérive indésirable dans la détection de
position.
- Un bloc 26 de traitement de l'information assure le
comptage, le traitement et la conversion des fronts
montants, et effectue le calcul de la position, du sens de
déplacement et de la vitesse du chariot 2.
- Un dernier bloc 27, servant de transmetteur, assure
l'adaptation électrique des signaux, afin de permettre leur
transmission sous forme numérique, par les pistes
conductrices 4 du rail 1, vers un boîtier de contrôle fixe 28.
Le boîtier de contrôle 28, aussi visible sur la figure 4, qui reçoit
ainsi des informations transmises par les conducteurs de puissance du rail
1, effectue un traitement complémentaire de ces informations, pour les
rendre utilisables après traitement. En particulier, les signaux reçus sont
traités, à l'intérieur du boîtier de contrôle 28, de manière à délivrer, sur
une
sortie 29, un signal de type "codeur incrémental" et, sur une autre sortie
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30, une information de vitesse sous forme analogique (tension électrique
proportionnelle à la vitesse).
L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que
définie dans les revendications annexées
- en modifiant la forme du profilé constitutif du rail et/ou le
nombre des pistes conductrices de ce rail ;
- en remplaçant la courroie crantée par tout élément cranté
analogue, tel que crémaillère, ou encore par une règle ou une
bande magnétique, ou par une bande graduée, coopérant
avec un détecteur approprié ;
- en disposant la courroie crantée, ou autre piste de détection
équivalente, en toute position à l'intérieur du rail ;
en modifiant la configuration du chariot collecteur, lequel
peut posséder une structure monobloc (au lieu de plusieurs
parties), et peut aussi être un chariot glissant, dépourvu de
galets ;
- en traitant de manière différente les signaux issus du
détecteur ;
- en associant le dispositif à tout élément, ensemble ou
appareil mobile à alimenter électriquement, dont la position
et/ou le déplacement sont à contrôler.
