FR3085013A1 - Systeme de rebond regule en hauteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système automatique (2) qui permet d'entretenir le rebond d'un élément de guidage linéaire (22) sur une surface d'appui (S) sous l'impulsion d'un chariot mobile (21) dont le mouvement longitudinal le long dudit élément de guidage linéaire (22) est contrôlé par le module de contrôle (218). Le chariot mobile (21) est d'abord piloté vers une extrémité inférieure de l'élément de guidage linaire (22) pour contraindre des éléments de rappel élastique (223) afin d'y stocker une énergie mécanique qui sera ensuite restituée à l'élément de guidage linéaire (22) dans une deuxième partie du mouvement au cours de laquelle le chariot mobile (21) est propulsé en direction d'une extrémité supérieure de l'élément de guidage (22) sous l'effet des moyens de rappel élastique (223). Le transfert d'énergie mécanique depuis le chariot mobile vers l'élément de guidage linéaire (22) est assuré par l'intermédiaire d'une butée d'arrêt (224) qui interrompt le mouvement de translation du chariot mobile (21) durant la deuxième partie de son mouvement. L'invention a trait aussi à un procédé de pilotage (100) d'un tel système automatique (2).

Description

« SYSTÈME DE REBOND RÉGULÉ EN HAUTEUR »

DOMAINE TECHNIQUE

Le contexte technique de la présente invention est celui des automates. Plus particulièrement, l’invention a trait à un système automatique capable d’entretenir un rebond lorsque le système automatique est soumis à une chute libre.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

L’invention a trait à un système automatique capable d’entretenir une pluralité de rebonds consécutifs à une chute libre dudit système automatique.

On connaît des bâtons sauteurs qui permettent à une personne placée sur une plateforme de réaliser des sauts. La plateforme est reliée à un organe de compression mécanique, tel que par exemple un dispositif à ressort ou à air comprimé et permet à son utilisateur de stocker temporairement de l’énergie mécanique dans l’organe de compression mécanique par un mouvement adapté du bassin. Par la suite, l’énergie mécanique est restituée au bâton sauteur, propulsant son utilisateur en l’air.

Un inconvénient de ces bâtons sauteur réside dans le fait que, pour réaliser plusieurs rebonds successifs, il est nécessaire que son utilisateur synchronise parfaitement ses mouvements avec ceux du bâton sauteur afin de pouvoir entretenir les rebonds, rendant l’utilisation de tels bâtons sauteurs connus difficile et limitée.

On connaît aussi des robots sauteurs - tels que décrits par exemple dans US2013282174 Al qui comprennent des actionneurs mécaniques et des dispositifs pour stocker temporairement une énergie mécanique avant de la restituer au robot sauteur afin de le faire sauter. Si ces robots sauteurs sont configurés pour les faire sauter, ils ne sont cependant pas configurés pour entretenir un rebond, c’est-à-dire une succession de sauts directement successifs les uns des autres.

-2La présente invention a pour objet de proposer un nouveau système automatique afin de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages.

Un autre but de l’invention d’améliorer la synchronisation d’un couplage mécanique d’un tel système automatique lors de son utilisation.

Un autre but de l’invention est d’optimiser la compensation des pertes mécaniques lors des rebonds, afin de pouvoir entretenir les rebonds pendant plusieurs minutes, sans intervention extérieure.

Un autre but de l’invention est de proposer un dispositif expérimental - à vocation pédagogique - permettant d’étudier les transferts d’énergie mécaniques dans un tel système automatique.

EXPOSÉ DE L’INVENTION

Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un système automatique comprenant (i) un élément de guidage linéaire suivant un axe longitudinal de déplacement et (ii) un chariot mobile comprenant :

- des moyens d’entrainement le long de l’élément de guidage linéaire ;

- un moteur électrique configuré pour générer un couple moteur à un arbre moteur couplé en rotation avec les moyens d’entrainement ;

- un dispositif d’embrayage couplé en rotation avec l’arbre moteur du moteur électrique d’une part, et les moyens d’entrainement d’autre part, ledit dispositif d’embrayage pouvant être configuré dans une configuration comprise entre :

- une configuration dite embrayée dans laquelle l’arbre moteur du moteur électrique est couplé en rotation avec les moyens d’entrainement ; et

- une configuration dite débrayée dans laquelle l’arbre moteur du moteur électrique est découplé en rotation des moyens d’entrainement.

- un module de contrôle configuré pour piloter le moteur électrique et/ou le dispositif d’embrayage ;

-3- au moins un élément de rappel élastique du chariot mobile, relativement à l’élément de guidage linéaire.

Dans le système automatique conforme au premier aspect de l’invention, le chariot mobile est en prise avec l’élément de guidage linéaire - par l’intermédiaire des moyens d’entrainement - de manière à être mobile en translation le long dudit élément de guidage linéaire. Cette configuration permet d’autoriser un déplacement relatif du chariot mobile par rapport à l’élément de guidage linéaire.

En complément des moyens d’entrainement, le chariot mobile est relié à l’élément de guidage linéaire par l’intermédiaire d’un ou plusieurs éléments de rappel élastique qui permettent de ramener le chariot mobile vers l’une des extrémités de l’élément de guidage linéaire.

Le chariot mobile est actionné par le moteur électrique afin de pouvoir contrôler son déplacement le long de l’élément de guidage linéaire.

L’axe longitudinal de déplacement est bien entendu préférentiellement d’orientation verticale.

Comme il sera décrit plus en détail en référence au troisième aspect de l’invention, le système automatique conforme au premier aspect de l’invention est destiné à être mis en hauteur préférentiellement entre 1 m et 1.5 m du sol. Dans cette configuration initiale, le chariot mobile est avantageusement situé du côté d’une extrémité supérieure de l’élément de guidage linéaire. Le système automatique est ensuite lâché afin d’être soumis à son propre poids. Sous l’effet de la gravité, le système automatique tombe en direction du sol : l’élément de guidage linéaire tombe en direction du sol et - simultanément - le chariot mobile tombe en direction du sol. Durant une deuxième phase consécutive au contact de l’élément de guidage linéaire avec le sol, une vitesse de l’élément de guidage linéaire est nulle alors qu’une vitesse du chariot mobile est non nulle et correspond à la vitesse de chute libre dudit chariot mobile. Successivement au contact de l’élément de guidage linéaire avec le sol, le moteur électrique du chariot mobile est piloté de manière à établir une vitesse de rotation qui corresponde, après transformation au niveau des moyens d’entrainement - comme il sera décrit ultérieurement - à la vitesse du chariot mobile. Ensuite, le dispositif d’embrayage est configuré dans sa configuration embrayée afin que le

-4moteur électrique entraîne en translation le chariot mobile le long de l’élément de guidage linéaire. Ainsi, durant la première et/ou la deuxième phase, le mouvement relatif du chariot mobile par rapport à l’élément de guidage linéaire conduit à un stockage d’énergie mécanique dans le ou les éléments de rappel élastique.

Consécutivement à la deuxième phase, l’énergie mécanique stockée dans le ou les éléments de rappel élastique est ensuite restituée au chariot mobile afin de générer un mouvement de translation le long de l’élément de guidage linéaire en direction d’une extrémité supérieure de l’élément de guidage linéaire ; puis l’énergie mécanique est transférée depuis le chariot mobile vers l’élément de guidage linéaire afin de le propulser loin du sol contre lequel il avait chuté.

Le système automatique conforme au premier aspect de l’invention permet ainsi d’amplifier ou d’entretenir ou de limiter les pertes d’énergie mécanique durant une phase de rebond dudit système automatique. De manière avantageuse, le système automatique permet d’entretenir un tel rebond pendant plusieurs minutes, en particulier pendant au moins 15 minutes.

Le système automatique conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :

— l’élément de guidage linéaire est indéformable : il possède des propriétés mécaniques et/ou une géométrie telles qu’il ne se déforme pas - au moins de manière macroscopique - lors des différents rebonds successifs, et notamment lors de la phase de contact. À titre d’exemples non limitatifs, l’élément de guidage linéaire est fait d’un matériau présentant un rapport résistance/masse élevé, tel que certains alliages de magnésium et/ou comprenant une charge de fibres de carbone par exemple, ou l’élément de guidage linéaire présente une section transverse carrée ou en forme de « H » par exemple ;

— l’élément de rappel élastique est configuré pour exercer une force de rappel sur le chariot mobile, relativement à l’élément de guidage linéaire, ladite force de rappel étant majoritairement orientée longitudinalement et en direction d’une extrémité supérieure dudit élément de guidage linaire. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, l’élément de rappel élastique prend la forme d’un ou plusieurs élastiques de rappel fixés

-5solidairement au chariot mobile d’une part, et à l’élément de guidage linéaire d’autre part ;

le système automatique conforme au premier aspect de l’invention comprend un organe de stockage d’énergie électrique relié électriquement au moins au module de contrôle et/ou au moteur électrique. A titre d’exemple non limitatif, l’organe de stockage d’énergie électrique prend la forme d’une batterie lithium-ion. Avantageusement, l’organe de stockage d’énergie électrique est embarqué dans le chariot mobile. Alternativement, l’organe de stockage d’énergie électrique n’est pas embarqué dans le chariot mobile et relié électriquement au module de contrôle et/ou au moteur électrique ;

selon un premier mode de réalisation, l’élément de guidage linéaire comprend une crémaillère qui s’étend suivant l’axe longitudinal, et dans lequel les moyens d’entrainement comprennent au moins une roue dentée collaborant avec ladite crémaillère, ladite roue dentée étant couplée en rotation avec l’arbre moteur du moteur électrique. Selon un deuxième mode de réalisation, l’élément de guidage linéaire comprend un rail qui s’étend suivant l’axe longitudinal, et dans lequel les moyens d’entrainement comprennent au moins une poulie en montage oméga via une courroie solidaire de l’élément de guidage linéaire, ladite au moins une poulie étant couplée en rotation avec l’arbre moteur du moteur électrique ;

les moyens d’entrainement comprennent des moyens d’appui du chariot mobile contre l’élément de guidage linéaire, lesdits moyens d’appui étant découplés de l’arbre moteur du moteur électrique. Cette configuration permet avantageusement de stabiliser le chariot mobile contre l’élément de guidage linéaire et d’éviter des mouvements parasites - tels que par exemple des mouvements de tangage - qui pourraient désolidariser le chariot mobile de l’élément de guidage linéaire et/ou le(s) endommager. À cet effet, les moyens d’appui du chariot mobile contre l’élément de guidage linéaire comprennent au moins une poulie d’appui en roue libre et en appui contre l’élément de guidage linéaire. Préférentiellement, les moyens d’appui du chariot mobile contre l’élément de guidage linéaire comprennent une première poulie d’appui située à une première extrémité longitudinale du chariot mobile - par exemple à une extrémité supérieure suivant l’axe

-6longitudinal - et une deuxième poulie d’appui située à une deuxième extrémité longitudinale du chariot mobile - par exemple à une extrémité inférieure suivant l’axe longitudinal. Préférentiellement encore, les moyens d’appui du chariot mobile contre l’élément de guidage linéaire comprennent une troisième poulie d’appui située d’un côté opposé aux première et deuxième poulies d’appui par rapport à l’élément de guidage linéaire. Cette configuration avantageuse permet d’améliorer le couplage entre l’élément de guidage linéaire et le chariot mobile. Eventuellement, les moyens d’appui du chariot mobile contre l’élément de guidage linéaire comprennent une quatrième poulie d’appui située du même côté que la troisième poulie d’appui. Dans le cas où les moyens d’appui du chariot mobile contre l’élément de guidage linéaire comprennent la troisième et la quatrième poulie d’appui, alors les troisième et quatrième poulies d’appui sont avantageusement situées collectivement entre les première et deuxième poulies d’appui. Cette configuration avantageuse permet de réduire des effets de tangage du chariot mobile lors de son déplacement le long de l’élément de guidage linéaire suivant l’axe longitudinal.

le dispositif d’embrayage est du type d’un embrayage frictionnel ou électromagnétique. Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif d’embrayage est un embrayage électromagnétique à friction ;

le système automatique conforme au premier aspect de l’invention comprend une butée d’arrêt longitudinal solidaire de l’élément de guidage linéaire, ladite butée d’arrêt longitudinal étant configurée pour limiter un déplacement longitudinal du chariot mobile le long dudit élément de guidage linéaire. La butée permet ainsi de réaliser un transfert d’énergie mécanique entre le chariot mobile en mouvement en direction de ladite butée et l’élément de guidage linéaire lorsque ledit chariot mobile heurte ladite butée. Ce transfert d’énergie mécanique permet de faire décoller le système automatique et d’entretenir le rebond, comme évoqué précédemment. La butée d’arrêt longitudinal est préférentiellement située sur une moitié supérieure de l’élément de guidage linéaire afin de limiter un déplacement longitudinal du chariot mobile vers une extrémité supérieure de l’élément de guidage linéaire ;

-7le système automatique conforme au premier aspect de l’invention comprend un volant d’inertie couplé en rotation à l’arbre moteur du moteur électrique. Le volant d’inertie permet ainsi de stocker une énergie cinétique produite par le moteur électrique entre deux rebonds successifs. Bien entendu, le volant d’inertie est embarqué sur le chariot mobile. Cette configuration avantageuse permet notamment de réduire la masse du chariot mobile et de réduire le dimensionnement et/ou la puissance du moteur électrique. De manière avantageuse, le volant d’inertie est situé entre le moteur électrique et le dispositif d’embrayage du système automatique conforme au premier aspect de l’invention.

l’arbre moteur du moteur électrique est couplé en rotation avec un arbre secondaire par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission de couple, les moyens d’entrainement étant couplés en rotation à l’arbre secondaire. Dans ce cas, le dispositif d’embrayage est avantageusement situé entre l’arbre moteur du moteur électrique et l’arbre secondaire afin de pouvoir sélectivement coupler ou découpler l’arbre moteur de l’arbre secondaire ;

selon une première variante de réalisation, le dispositif de transmission de couple est configuré pour fournir un rapport de transmission constant. Cette configuration avantageuse permet de manière simple et efficace de transmettre le couple moteur produit par le moteur électrique à l’arbre secondaire - par l’intermédiaire du dispositif de transmission de couple - suivant un rapport de transmission prédéterminé et invariant. A titre d’exemple non limitatif, l’arbre moteur est couplé en rotation à l’arbre secondaire par l’intermédiaire d’un couplage par engrenage simple formant le dispositif de transmission de couple ;

selon une deuxième variante de réalisation alternative à la première variante de réalisation, le dispositif de transmission de couple est configuré pour fournir un rapport de transmission variable, ledit dispositif de transmission de couple étant piloté par le module de contrôle. Cette configuration avantageuse permet de mieux contrôler la vitesse de rotation de l’arbre secondaire par rapport à celle de l’arbre moteur. En particulier, cette configuration permet de mieux contrôler des accélérations du chariot mobile et/ou de maximiser le stockage d’énergie mécanique dans le volant d’inertie. Dans cette

-8deuxième variante de réalisation, le couple moteur produit par le moteur électrique est transmis à l’arbre secondaire - par l’intermédiaire du dispositif de transmission de couple - suivant un rapport de transmission choisi parmi une pluralité de rapports de transmission prédéterminés. En d’autres termes, dans cette variante de réalisation, le dispositif de transmission de couple prend la forme d’une boite de vitesses. Dans cette variante de réalisation, le module de contrôle est configuré pour piloter le dispositif de transmission de couple afin de pouvoir sélectionner l’un des rapports de transmission prédéterminé. A titre d’exemple non limitatif de cette variante de réalisation, l’arbre moteur est couplé en rotation à l’arbre secondaire par l’intermédiaire du dispositif de transmission de couple qui comprend une pluralité de couplages par engrenages présentant chacun des rapports de transmission différents, chaque couplage par engrenage pouvant être sélectivement activé par le module de contrôle afin de coupler l’arbre moteur à l’arbre secondaire selon un rapport de transmission prédéterminé ;

le système automatique conforme au premier aspect de l’invention comprend un capteur de position configuré pour déterminer une position du chariot mobile le long de l’axe longitudinal de l’élément de guidage linéaire. En particulier, le capteur est préférentiellement situé au niveau du chariot mobile, et il est configuré pour détecter une ou plusieurs marques situées sur l’élément de guidage linéaire, et notamment au niveau d’une partie inférieure de l’élément de guidage linéaire afin de pouvoir détecter une position longitudinale du chariot mobile le long de l’élément de guidage linéaire à un instant où l’élément de guidage linéaire - lâché préalablement en chute libre - entre en contact avec le sol. De manière préférentielle, l’élément de guidage linéaire comprend une seule marque au niveau de sa partie inférieure et configurée pour représenter la position du chariot mobile à laquelle l’élément de guidage linéaire touche la surface d’appui lors des rebonds successifs. À titre d’exemple non limitatif, il peut s’agir par exemple d’un capteur à effet Hall embarqué sur le chariot mobile et placé en regard de l’élément de guidage linéaire qui comprend des organes magnétiques qui collaborent avec le capteur à effet Hall afin de pouvoir détecter une pluralité de position du chariot mobile le long de l’élément de guidage. Selon un autre exemple, il peut s’agir d’un capteur optique embarqué sur le chariot mobile et placé en regard de l’élément de

-9guidage linéaire qui comprend des marquages qui collaborent avec le capteur optique afin de pouvoir détecter une pluralité de position du chariot mobile le long de l’élément de guidage ;

— le système automatique conforme au premier aspect de l’invention comprend un capteur de rotation configuré pour déterminer une vitesse de rotation de l’arbre moteur entraîné par le moteur électrique. Selon une variante avantageuse de l’invention, le système automatique comprend aussi un deuxième capteur de rotation configuré pour mesurer une vitesse de rotation de l’arbre secondaire, le capteur de rotation associé à l’arbre moteur formant un premier capteur de rotation. A titre d’exemple non limitatif, le premier et/ou le deuxième capteur de rotation sont du type d’un codeur optique ou d’un capteur à effet Hall.

Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un arrangement comprenant (i) un système automatique conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements et (ii) un dispositif de stabilisation du système automatique de manière à ce que ledit système automatique soit mobile en translation par rapport audit dispositif de stabilisation, relativement à l’axe longitudinal de l’élément de guidage linéaire du système automatique.

Dans l’arrangement conforme au deuxième aspect de l’invention, le dispositif de stabilisation du système automatique forme un bâtit autour du système automatique tel que décrit précédemment. Le dispositif de stabilisation est destiné à être posé sur une surface d’appui, telle quel par exemple le sol ; et le système automatique conforme au premier aspect de l’invention est mobile relativement au dispositif de stabilisation à la surface d’appui.

L’arrangement conforme au deuxième aspect de l’invention permet ainsi de mettre en œuvre plus facilement le système automatique conforme au premier aspect de l’invention, en contraignant un déplacement du système automatique et/ou du chariot mobile uniquement suivant la direction de l’axe longitudinal. En outre, l’arrangement conforme au deuxième aspect de l’invention permet de stabiliser le système automatique par rapport à l’axe longitudinal.

- 10L’arrangement conforme au deuxième aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :

— le dispositif de stabilisation comprend (i) au moins trois bras d’élongation longitudinale préférentiellement quatre - et situés en périphérie du système automatique et (ii) un organe de guidage linéaire porté par chacun des bras d’élongation longitudinale du dispositif de stabilisation, le système automatique étant porté par chaque organe de guidage linéaire du dispositif de stabilisation. De manière avantageuse, les bras d’élongation radiale du dispositif de stabilisation sont angulairement régulièrement répartis autour de l’élément de guidage linéaire du système automatique conforme au premier aspect de l’invention. Les bras d’élongation radiale s’étendent préférentiellement de manière parallèle à l’élément de guidage linéaire du système automatique et/ou suivant une direction verticale relativement à une surface d’appui horizontale vers laquelle le système automatique est lâché sous l’effet de son propre poids ;

— l’organe de guidage linéaire comprend une pluralité de liaisons mécaniques choisies parmi une glissière et/ou un pivot glissant et/ou une liaison linéaire annulaire, chaque bras d’élongation longitudinale collaborant avec l’une des liaisons mécaniques de l’organe de guidage linéaire.

Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un procédé de pilotage d’un système automatique conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements, le procédé de pilotage comprenant au moins une itération des étapes suivantes :

— une étape de stockage d’énergie mécanique dans l’au moins un élément de rappel élastique, durant laquelle le moteur électrique du système automatique est piloté de manière à déplacer longitudinalement le chariot mobile vers une extrémité longitudinale inférieure de l’élément de guidage linéaire, le dispositif d’embrayage étant configuré dans sa configuration embrayée ;

— une étape de rebond du système automatique durant laquelle l’énergie mécanique stockée est restituée à l’élément de guidage linéaire du système automatique, le dispositif d’embrayage étant configuré dans sa configuration débrayée afin de découpler l’arbre moteur des moyens d’entrainement.

Le procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention peut comprendre une pluralité d’itérations telles que définies ci-dessus, chaque itération dudit procédé de pilotage comprenant l’étape de stockage et l’étape de rebond. Il est ainsi possible d’entretenir le rebond du système automatique de manière plus durable par ces cycles successifs de stockage et de restitution d’énergie mécanique.

Le procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :

— le procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention comprend en outre (i) une étape d’initialisation préalable à toutes les itérations, durant laquelle le système automatique est placé à l’aplomb et à distance d’une surface d’appui et, successivement à l’étape d’initialisation, et (ii) une étape de chute libre faisant partie des itérations du procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention, ladite étape de chute libre étant préalable à l’étape de stockage. Durant l’étape de chute libre, le système automatique est soumis à l’effet de son propre poids et chute en direction de la surface d’appui, le dispositif d’embrayage étant configuré dans sa configuration débrayée. Seule l’étape d’initialisation est préalable à toutes les itérations du procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention. L’étape d’initialisation permet ainsi d’établir une énergie potentielle au système automatique, qui sera convertie en énergie cinétique et énergie mécanique durant l’étape de chute libre qui forme la première des itérations du procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention ;

— durant l’étape de chute libre, le module de contrôle pilote avantageusement le moteur électrique du système automatique suivant une consigne prédéterminée de vitesse de rotation. Au cours de la première itération des étapes du procédé de pilotage conforme au

- 12 troisième aspect de l’invention, la consigne prédéterminée est par exemple comprise entre 9000 tours par minutes et 11000 tours par minutes. Au cours des itérations suivantes des étapes du procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention, la consigne prédéterminée dépend avantageusement d’une vitesse de rotation de l’arbre secondaire du système automatique, ladite consigne prédéterminée étant par exemple comprise entre 80% et 120% de la vitesse de rotation de l’arbre secondaire à l’issue de l’étape de stockage ;

l’étape de chute libre dure tant que le système automatique n’a pas atteint la surface d’appui. En d’autres termes, l’étape de chute libre dure tant que l’élément de guidage linéaire du système automatique est situé à distance de la surface d’appui. De manière avantageuse, le procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention comprend une étape de détection d’un impact de l’élément de guidage linéaire contre la surface d’appui ;

l’étape de stockage d’énergie est avantageusement déclenchée successivement à l’étape de détection de l’impact du système automatique contre la surface d’appui ;

durant l’étape de rebond, le procédé de pilotage conforme au premier aspect de l’invention comprend une étape de stockage d’énergie mécanique dans un volant d’inertie du système automatique ;

le procédé de pilotage comprend une étape de synchronisation d’une vitesse de rotation de l’arbre moteur avec une vitesse de rotation de l’arbre secondaire durant l’étape de stockage, le dispositif d’embrayage étant configuré dans sa configuration débrayée. Durant cette période de synchronisation des vitesses, le moteur électrique est avantageusement piloté selon une régulation en vitesse par le module de contrôle ;

durant l’étape de stockage d’énergie, le module de contrôle pilote le moteur électrique suivant une régulation en couple ;

l’étape de stockage d’énergie dure tant qu’une condition n’est pas satisfaite par le système automatique. À titre d’exemples non limitatifs, la condition à satisfaire pour mettre un terme à l’étape de stockage du procédé de pilotage conforme au troisième aspect de

- 13l’invention est un couple moteur déterminé au niveau de l’arbre moteur entraîné par le moteur électrique supérieur ou égal à une valeur seuil de couple - par exemple égale à 0,2 N.m à 10 000 tours par minute - ou une vitesse de rotation de l’arbre moteur inférieure ou égale à 2500 tours par minute, ou une détection d’accélération nulle du chariot mobile associée à une vitesse de rotation de l’arbre secondaire inférieure à 800 tours par minute, ou la détection d’une position limite du chariot mobile le long de l’élément de guidage linéaire. La position limite du chariot mobile le long de l’élément de guidage linéaire correspond à la position limite inférieure dudit chariot mobile ;

— dès que la condition précédemment évoquée est satisfaite, alors le procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention bascule dans l’étape de rebond et le dispositif d’embrayage est configuré dans sa configuration débrayée ;

— durant l’étape de rebond, la vitesse de rotation de l’arbre secondaire du système automatique conforme au premier aspect de l’invention est avantageusement mesurée, et la vitesse de rotation dudit arbre secondaire mesurée à l’instant où le dispositif d’embrayage est configuré dans sa configuration débrayée - à l’issue de l’étape de stockage d’énergie - est avantageusement utilisée comme consigne durant l’étape de chute libre, comme précisé précédemment. Préférentiellement, la vitesse de rotation de l’arbre secondaire utilisée comme consigne lors de la prochaine étape de chute libre est acquise plus tard au moment du décollage de l’élément de guidage linéaire ;

— durant l’étape de rebond, le module de contrôle pilote le moteur électrique suivant une régulation en vitesse.

Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.

DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

— la FIGURE 1 illustre un exemple de réalisation du système automatique conforme au premier aspect de l’invention ;

— la FIGURE 2 illustre une vue de dessus du système automatique de la FIGURE 1 ;

— la FIGURE 3 illustre une vue de profil du système automatique de la FIGURE 1 ;

— la FIGURE 4 illustre un exemple de réalisation de l’arrangement conforme au deuxième aspect de l’invention ;

— la FIGURE 5 illustre un exemple de réalisation du procédé de pilotage du système automatique conforme au troisième aspect de l’invention ;

^_ les FIGURES 6A à 6E illustrent des chronogrammes représentants différents états du système automatique durant son pilotage.

Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION

En référence aux FIGURES 1 à 3, un exemple de réalisation d’un système automatique 2 conforme au premier aspect de l’invention va maintenant être décrit.

Un tel système automatique 2 comprend :

— un élément de guidage linéaire 22 suivant un axe longitudinal L de déplacement ;

— un chariot mobile 21 comprenant un boîtier 210 logeant :

- des moyens d’entrainement 219 le long de l’élément de guidage linéaire ;

- un moteur électrique 212 configuré pour générer un couple moteur à un arbre moteur 213 couplé en rotation avec les moyens d’entrainement 219 ;

- un dispositif d’embrayage 211 couplé en rotation avec l’arbre moteur 213 du moteur électrique 212 d’une part, et les moyens d’entrainement 219 d’autre part, ledit dispositif d’embrayage 211 pouvant être configuré dans une configuration comprise entre une configuration dite embrayée dans laquelle l’arbre moteur 213 du moteur électrique 212 est couplé en rotation avec les moyens d’entrainement 219, et une configuration dite débrayée dans laquelle l’arbre moteur 213 du moteur électrique 212 est découplé en rotation des moyens d’entrainement 219 ;

- un module de contrôle 218 configuré pour piloter le moteur électrique 212 et/ou le dispositif d’embrayage 211 ;

- au moins un élément de rappel élastique 223 du chariot mobile 21, relativement à l’élément de guidage linéaire 22.

L’élément de guidage linéaire 22 prend la forme d’un barreau rectiligne 221 de grande dimension longitudinale, une longueur dudit élément de guidage linéaire 22 étant préférentiellement comprise entre 50 cm et 120 cm. Dans l’exemple illustré sur les FIGURES 1 à 3, une section transverse du barreau 221 est préférentiellement rectangulaire, voire carré.

Afin de limiter le déplacement du chariot mobile 21 vers une extrémité supérieure de l’élément de guidage linéaire 22 et afin de transférer une énergie mécanique dudit chariot mobile audit élément de guidage linéaire 22, l’élément de guidage linéaire 22 comprend une butée d’arrêt 224 située au niveau d’une partie supérieure dudit élément de guidage linéaire 22. La butée d’arrêt 224 est configurée pour collaborer avec les moyens d’entrainement 219 du chariot mobile 21 afin d’interrompre leur déplacement le long de l’élément de guidage linéaire 22.

- 16Le chariot mobile 21 est configuré pour être mobile en translation le long de l’élément de guidage linéaire 22. A cet effet, l’élément de guidage linéaire 22 comprend une courroie 225 qui est solidaire dudit élément de guidage linéaire 22 et qui collabore avec les moyens d’entrainement 219, comme il sera décrit ultérieurement en référence à la FIGURE 3. Le chariot mobile 21 se déplace le long de l’élément de guidage linéaire vers une surface d’appui qui est située vers le bas sur les FIGURES 1 à 3, sous l’effet de son propre poids. En outre, le système automatique 2 illustré sur les FIGURES 1 à 3 comprend deux éléments de rappel élastiques 223 qui s’étendent entre le chariot mobile 21 d’une part et, d’autre part, au niveau d’une extrémité supérieure de l’élément de guidage linéaire 22. Plus particulièrement, le système automatique 2 comprend une potence 222 qui s’étend en travers du barreau 221, préférentiellement de manière perpendiculaire audit barreau 221.

Les éléments de rappel élastiques 223 prennent avantageusement la forme de bandes élastiques. Selon un mode de réalisation particulier illustré sur la FIGURE 1, le système automatique 2 comprend une bande élastique dont les deux extrémités longitudinales sont fixées au chariot mobile 21 et dont une partie médiane est enroulée en partie autour de la potence 222.

Le chariot mobile 21 a une forme parallélépipédique. Il est préférentiellement formé par un assemblage de plaques métalliques à l’intérieur desquelles sont fixés les différents constituants qui permettent de le mettre en mouvement le long de l’élément de guidage linéaire 22.

Le moteur électrique 212 permet de générer un mouvement moteur du chariot mobile 21 le long de l’élément de guidage linéaire 22. Comme expliqué précédemment, le moteur électrique 212 est couplé en rotation à l’arbre moteur 213 afin de transmettre un couple moteur aux différents constituants du chariot mobile 21 et formant une chaîne de traction.

Afin de stocker l’énergie mécanique produite par le moteur électrique 212, le système automatique 2 illustré sur les FIGURES 1 à 3 comprend un volant d’inertie 214 couplé en rotation à l’arbre moteur 213. Cette configuration avantageuse permet notamment de réduire la masse du chariot mobile et de réduire le dimensionnement et/ou la puissance du moteur électrique 212.

- 17À une extrémité axiale de l’arbre moteur 213, située à l’opposé du moteur électrique 212 par rapport au volant d’inertie 214, le dispositif d’embrayage 211 permet de sélectivement coupler en rotation ou découpler un arbre secondaire 217 à l’arbre moteur 213. Comme détaillé précédemment, le dispositif d’embrayage 211 est avantageusement du type d’un embrayage électromagnétique. Préférentiellement, le dispositif d’embrayage 211 est un embrayage électromagnétique à friction. L’avantage de l’utilisation du dispositif d’embrayage 211 est qu’il permet au module de contrôle 218 de piloter le moteur électrique 212 sans que ce dernier ne soit couplé aux moyens d’entrainement 219, afin de lui faire atteindre une vitesse de rotation sensiblement égale à - modulo le rapport de transmission entre l’arbre moteur 213 et l’arbre secondaire 217 - la vitesse de l’arbre secondaire 328 correspondant à la vitesse de défilement du chariot mobile 21 le long de l’élément de guidage linéaire 221. Cette configuration avantageuse permet de synchroniser les vitesses de rotation de l’arbre primaire 213 avec l’arbre secondaire 217 avant la commutation du dispositif d’embrayage 211 dans sa configuration embrayée, permettant ainsi de réduire les frottements au niveau dudit dispositif d’embrayage 211 et de limiter ainsi son usure.

L’arbre moteur 213 du moteur électrique 212 est couplé en rotation avec l’arbre secondaire 217 par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission de couple 215 qui comprend un dispositif de transmission de couple 2151 et une courroie de transmission 2152 permettant de transmettre le couple moteur entre l’arbre moteur 213 et l’arbre secondaire 217.

De manière avantageuse, l’arbre primaire 213 est situé d’un premier côté par rapport à l’élément de guidage linéaire 22, et l’arbre secondaire est situé d’un deuxième côté par rapport audit élément de guidage linéaire 22, opposé audit élément de guidage linéaire 22 par rapport audit premier côté. Cette configuration avantageuse permet de stabiliser le chariot mobile le long de l’élément de guidage linéaire 22.

L’arbre secondaire 217 est couplé en rotation avec les moyens d’entrainement 219 afin que le couple moteur généré par le moteur électrique 212 soit transmis auxdits moyens d’entrainement 219. Les moyens d’entrainement 219 collaborent avec l’élément de guidage linéaire 22 afin de générer le déplacement du chariot mobile 21 le long dudit élément de guidage linéaire 22. Dans

- 18Γexemple illustré sur les FIGURES 1 à 3, les moyens d’entraînements 219 comprennent des poulies 2191, 2192, 2193 qui collaborent avec la courroie 225 fixée sur le barreau 221 préférentiellement au niveau des extrémités longitudinales de l’élément de guidage linéaire 22 par l’intermédiaire d’un dispositif de fixation - selon un montage dit oméga visible plus particulièrement sur la FIGURE 3.

Dans un tel montage, la première poulie 2191 du moyen d’entrainement 219 est entraînée en rotation par l’arbre secondaire 217. La courroie 225 est en prise dans une gorge ou un profil denté de la première poulie 2191. Dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale L, la première poulie 2191 est située dans une position distale à l’élément de guidage linéaire 22.

La deuxième 2192 et la troisième 2193 poulie des moyens d’entrainement 219 sont situées à une position proximale de l’élément de guidage linéaire 22 afin de plaquer le chariot mobile 21 contre ledit élément de guidage linéaire 22. En outre, dans la direction longitudinale L, la première poulie 2191 des moyens d’entrainement 219 est située dans une position intermédiaire entre les deuxièmes 2192 et troisièmes 2193 poulies desdits éléments d’entrainement 219. En d’autres termes, les axes de rotation 21921, 21931 des deuxième et troisième poulies sont situées - dans une direction perpendiculaire au barreau 221 de l’élément de guidage linéaire 22 - plus proche dudit élément de guidage linéaire 22 que l’arbre secondaire 217 entrainement la première poulie 2191 des moyens de d’entrainement 219. Ainsi, suivant cette configuration avantageuse, la courroie 225 qui collabore avec l’élément de guidage linéaire 22 est en prise avec la deuxième poulie 2192, s’enroule autour de la première poulie 2191 et est en prise avec la troisième poulie 2193 des moyens d’entrainement 219.

Bien entendu, les axes de rotation 21921, 21931 des deuxième et troisième poulies ne sont pas motorisés. En d’autres termes, les deuxièmes 2192 et troisièmes 2193 poulies des moyens d’entrainement 219 sont montées en roue libre et permettent de guider la courroie 225 au travers des moyens d’entrainement 219 du chariot mobile 21.

Le chariot mobile 21 est piloté par le module de contrôle 218 afin de contrôler le moteur électrique 212 et le dispositif d’embrayage 211. Dans l’exemple illustré sur les FIGURES 1 à 3, le

- 19module de contrôle 218 est embarqué sur le chariot mobile 21, sur une face supérieure dudit chariot mobile 21.

Le module de contrôle 218, le moteur électrique 212 et le dispositif de transmission 211 sont alimenté électriquement 211 par un dispositif non représenté sur les FIGURES. Le dispositif en question peut avantageusement être une batterie de stockage électrique embarquée sur le chariot mobile 21 ou déportée hors du chariot mobile 21 afin d’éviter d’augmenter la masse dudit chariot mobile 21.

Le système automatique 2 comprend des moyens d’appui 220 du chariot mobile 21 contre l’élément de guidage linéaire 22 afin de stabiliser ledit chariot mobile 21 contre le barreau 221 dudit élément de guidage linéaire 22. Les moyens d’appui 220 comprennent au moins une poulie 2201 montée en roue libre sur le chariot mobile 21 et en appui contre le barreau 221 de l’élément de guidage linéaire 22. En d’autres termes, les poulies 2201 formant les moyens d’appui 220 sont découplés de l’arbre moteur 213 du moteur électrique 212. Plus particulièrement, et comme visible sur la FIGURE 3, les moyens d’appui 220 du chariot mobile 21 contre l’élément de guidage linéaire 22 comprennent une première poulie d’appui 2201 située au niveau d’une face supérieure du chariot mobile 21 et une deuxième poulie d’appui 2201 située au niveau d’une face inférieure dudit chariot mobile 21. Chaque poulie d’appui 2201 est assemblée contre l’élément de guidage linéaire 22 par l’intermédiaire d’un axe 2203 en rotation libre dans un support 2202 fixée sur le chariot mobile 21. Alternativement, chaque poulie d’appui 2201 est montée sur l’axe 2203 par l’intermédiaire d’un palier de type roulement à billes par exemple.

En référence à la FIGURE 4, il est illustré un arrangement 3 conforme au deuxième aspect de l’invention et comprenant :

— le système automatique 2 conforme au premier aspect de l’invention et tel que décrit précédemment ;

— un dispositif de stabilisation 3 du système automatique 2 de manière à ce que ledit système automatique 2 soit mobile en translation par rapport audit dispositif de

-20stabilisation 3, relativement à l’axe longitudinal L de l’élément de guidage linéaire 22 du système automatique 2, ledit dispositif de stabilisation 3 comprenant :

o quatre bras 31 d’élongation longitudinale et situés en périphérie du système automatique 2 ; et o un organe de guidage linéaire 321 porté par chacun des bras 31 d’élongation longitudinale du dispositif de stabilisation, le système automatique 2 étant porté par chaque organe de guidage linéaire 321 du dispositif de stabilisation 3.

Plus particulièrement, le chariot mobile 21 est couplé en translation aux bras 31 du dispositif de stabilisation 3 par l’intermédiaire de quatre paires de roues collaborant avec lesdits bras 31, les huit roues formant l’organe de guidage linéaire 321. En d’autres termes, chaque paire de roue de l’organe de guidage linéaire 321 collabore avec l’un des bras 31 du dispositif de stabilisation 3. Chacune des roues de l’organe de guidage linéaire est montée en rotation libre, sans entrainement motorisé. Cette configuration avantageuse permet ainsi de stabiliser le chariot mobile 21 et l’élément de guidage linéaire 22 du système automatique 2 à l’intérieur du dispositif de stabilisation 3 de l’arrangement 1 conforme au deuxième aspect de l’invention.

Ainsi, lorsque le système automatique 2 est manipulé entre les bras 31 du dispositif de stabilisation 1, alors :

— l’élément de guidage linéaire 22 du système automatique 2 est mobile en translation à l’intérieur du dispositif de stabilisation 3 et par rapport audit dispositif de stabilisation 3 ;

— le chariot mobile 21 est mobile en translation par rapport à l’élément de guidage linéaire 22 ;

— le chariot mobile 21 est mobile en translation par rapport au dispositif de stabilisation 3.

En outre, l’arrangement 3 illustré sur la FIGURE 4 comprend un ou plusieurs balais à charbon 322 - et préférentiellement au moins deux - montés sur le chariot mobile 21 et en regard de l’un des bras 31 du dispositif de stabilisation 3. Une partie du bras 31 située en regard du balai à charbon 322 est avantageusement électriquement conductrice, constituée par exemple de cuivre ou de laiton. En particulier, dans l’exemple illustré sur la FIGURE 4, les bras 31 du dispositif de

-21 stabilisation 3 situés en regard des balais à charbon 322 portent chacun un rail électriquement conducteur en laiton ou en cuivre par exemple. Chaque balai à charbon 322 est en contact mécanique glissant avec la partie du bras 31 du dispositif de stabilisation 3 située en regard, permettant ainsi de transmettre au module de contrôle 218 et/ou au moteur électrique 212 et/ou au dispositif d’embrayage 211 et/ou au dispositif de transmission de couple 215 un courant électrique nécessaire à leur fonctionnement. En outre, chaque balai à charbon 322 est monté glissant sur le bras 31 en regard du dispositif de stabilisation 3, de manière à ce que les parties électriquement conductrices de chaque bras 31 ne soient pas en vis-à-vis les unes des autres, afin de réduire les risques de court-circuit entre les bras 31 via un élément conducteur extérieur.

En références aux FIGURES 5 et 6, un exemple de réalisation du procédé de pilotage 100 d’un système automatique 2 selon l’invention et tel que décrit précédemment va maintenant être décrit. En particulier, la FIGURE 5 illustre les différentes étapes du procédé de pilotage 100 ; et les FIGURES 6A à 6E illustrent différents chronogrammes du chariot mobile 21 et de certains de ses composants ou de pilotage afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’invention selon son troisième aspect :

— la FIGURE 6A illustre une évolution de la hauteur 601 (en mètres) du chariot mobile 21 en fonction du temps (en secondes) ;

— la FIGURE 6B illustre une évolution de la vitesse de rotation du moteur électrique 602, du dispositif d’embrayage 603 et de l’arbre secondaire 604 (en tours par minutes) en fonction du temps (en secondes) ;

— la FIGURE 6C illustre une évolution du couple de charge 605 au niveau de l’arbre secondaire (en Newton-mètre) en fonction du temps (en secondes) ;

— la FIGURE 6D illustre une évolution de la commande 606 du dispositif d’embrayage (ON=1, OFF=0) en fonction du temps (en secondes) ;

— la FIGURE 6E illustre une évolution d’une machine à état 607 du système automatique en fonction du temps (en secondes).

-22Conformément au troisième aspect de l’invention, le procédé de pilotage 100 comprend au moins une itération des étapes suivantes :

— une étape de stockage 104 d’énergie mécanique dans l’au moins un élément de rappel élastique 223, durant laquelle le moteur électrique 212 du système automatique 2 est piloté de manière à déplacer longitudinalement le chariot mobile 21 vers une extrémité longitudinale inférieure de l’élément de guidage linéaire 22, le dispositif d’embrayage 211 étant configuré dans sa configuration embrayée. Comme visible sur les FIGURES 6, l’étape de stockage 104 d’énergie mécanique correspond aux positions basses du chariot mobile 21, à partir de l’instant Ta auquel l’élément de guidage linéaire 22 a touché la surface d’appui S ;

— une étape de rebond 107 du système automatique 2 durant laquelle l’énergie mécanique stockée est restituée à l’élément de guidage linéaire 22 dudit système automatique 2, le dispositif d’embrayage 211 étant configuré dans sa configuration débrayée afin de découpler l’arbre moteur 213 des moyens d’entrainement 219. Comme visible sur les FIGURES 6, l’étape de de rebond 107 démarre à partir de l’instant Td où l’élément de guidage linéaire 22 redécolle de la surface d’appui S.

Afin d’initier le mouvement du système automatique, le procédé de pilotage 100 comprend en outre une étape d’initialisation 101 préalable à toutes les itérations dudit procédé de pilotage 100. Cette étape d’initialisation 101 est réalisée préférentiellement une seule fois, ledit système automatique 2 étant ensuite configuré pour être piloté de manière autonome par le procédé de pilotage 100 afin de contrôler ses rebonds successifs. Durant cette étape d’initialisation 101, le système automatique 2 est placé à l’aplomb et à distance d’une surface d’appui S, par tout moyen, par exemple par des moyens manuels ou par des actionneurs. L’étape d’initialisation 101 permet ainsi d’établir une énergie potentielle au système automatique 2, qui sera convertie en énergie cinétique et énergie mécanique durant l’étape de chute libre 102 qui forme la première des itérations du procédé de pilotage conforme au troisième aspect de l’invention.

Successivement à l’étape d’initialisation 101, le procédé de pilotage 100 comprend aussi une étape de chute libre 102 qui fait partie des itérations du procédé de pilotage 100. L’étape de

-23chute libre 102 est préalable à l’étape de stockage 104. Durant l’étape de chute libre 102, le système automatique 2 est soumis à l’effet de son propre poids et chute en direction de la surface d’appui S, le dispositif d’embrayage 211 étant configuré dans sa configuration débrayée. Durant l’étape de chute libre 102, le module de contrôle 108 pilote avantageusement le moteur électrique 212 du système automatique 2 suivant une consigne prédéterminée de vitesse de rotation qui est par exemple comprise entre 80% et 120% de la vitesse de rotation de l’arbre secondaire déterminée au plus tôt à l’issue de l’étape de stockage 104 du cycle précédent, et préférentiellement à l’instant Td durant l’étape de rebond 107 précédente.

L’étape de chute libre 102 dure tant que le système automatique 2 n’a pas atteint la surface d’appui S, c’est-à-dire jusqu’à l’instant Ta visible sur les FIGURES 6. En d’autres termes, l’étape de chute libre 102 dure tant que l’élément de guidage linéaire 22 du système automatique 2 est situé à distance non nulle de la surface d’appui S. Durant l’étape de chute libre 102, l’élément de guidage linéaire 22 et le chariot mobile 21 sont en chute libre en direction de la surface d’appui

S. Eventuellement, le chariot mobile 21 est en translation le long de l’élément de guidage linéaire 22, en direction de la surface d’appui S, sous l’effet de son propre poids.

Le procédé de pilotage 100 conforme au troisième aspect de l’invention comprend une étape de détection 103 d’un impact de l’élément de guidage linéaire contre la surface d’appui. Sur les FIGURES 6, l’étape de détection 103 a lieu à l’instant Ta d’impact de l’élément de guidage linéaire 22 sur la surface d’appui S. L’étape de stockage 104 d’énergie est avantageusement déclenchée successivement à l’étape de détection 103 de l’impact du système automatique contre la surface d’appui, si l’impact avec la surface d’appui S est détecté.

Durant l’étape de stockage 104 d’énergie, le module de contrôle 108 pilote le moteur électrique 212 suivant une régulation en couple. Le chariot mobile 21 est alors entraîné en translation le long de l’élément de guidage linéaire 22, en direction de la surface d’appui S, sous l’effet du pilotage du moteur électrique 212 par le module de contrôle 218, et entraîne une contrainte élastique dans les moyens de rappel élastique 223 qui conduit justement à un stockage d’énergie mécanique dans lesdits moyens de rappel élastique 223.

-24Au début de l’étape de stockage 104 d’énergie, si le dispositif d’embrayage 211 n’est pas configuré dans sa configuration embrayée avant un temps d’activation - préférentiellement égale à 100 ms - alors ledit dispositif d’embrayage est désactivé et le module de contrôle 218 configure le dispositif d’embrayage 211 dans sa configuration débrayée. En particulier, si l’arbre moteur 113 entraîné par le moteur électrique 112 ne parvient pas à atteindre la consigne de vitesse avant le temps d’activation, alors le module de contrôle 218 considère que les vitesses ne sont pas synchronisées et le dispositif d’embrayage 211 est configuré dans sa configuration débrayée afin d’éviter d’endommager le dispositif d’embrayage 211 et/ou le système automatique 2.

Comme visible sur la FIGURE 6B, au début de l’étape de stockage 104 d’énergie mécanique, le dispositif d’embrayage 211 est embrayée de manière à entraîner en rotation l’arbre secondaire 217 : la vitesse de rotation du dispositif d’embrayage 603 croît jusqu’à atteindre la vitesse de rotation de l’arbre moteur 602, entraînant consécutivement en rotation l’arbre secondaire suivant une vitesse de rotation 604 moindre en fonction du rapport de transmission. Comme visible sur la FIGURE 6C, le couple de charge 605 au niveau de l’arbre secondaire 217 croît tout au long de l’étape de stockage 104 : la vitesse de l’arbre secondaire 217 croît d’abord du fait d’un déplacement relatif du chariot mobile 21 le long de l’élément de guidage linéaire 22 - durant moins de 50 ms - puis, lorsque la vitesse de rotation de l’arbre moteur 213 est synchronisée ou quasiment synchronisée avec la vitesse de rotation de l’arbre secondaire 217, l’arbre moteur 213 est couplé audit arbre secondaire 217. Comme visible sur la FIGURE 6D, le dispositif d’embrayage 211 est configuré dans sa configuration embrayée durant l’étape de stockage 104 ; et il est configuré dans sa configuration débrayée durant les autres étapes du procédé de pilotage 100.

Durant l’étape de stockage 104 d’énergie, une vitesse de rotation de l’arbre secondaire est avantageusement mesurée à l’aide d’un capteur de rotation afin de vérifier que la vitesse de rotation de l’arbre secondaire est supérieure à 2000 tours par minute. Dans ce cas, le module de contrôle est configuré pour acquérir des signaux de mesure provenant du capteur de rotation, et pour faire commuter le pilotage du moteur électrique 212 suivant une consigne de régulation de couple.

-25L’étape de stockage 104 d’énergie dure tant qu’une condition n’est pas satisfaite par le système automatique 2. A titre d’exemples non limitatifs, la condition à satisfaire pour mettre un terme à l’étape de stockage 104 du procédé de pilotage 100 conforme au troisième aspect de l’invention est un couple moteur mesuré au niveau de l’arbre moteur 213 entraîné par le moteur électrique 212 supérieur ou égal à une valeur seuil de couple - par exemple égale à 0,2 N.m à 10 000 tours par minute - ou une vitesse de rotation de l’arbre moteur 213 inférieure ou égale à 2500 tours par minute, ou une détection d’accélération nulle du chariot mobile 21 associée à une vitesse de rotation de l’arbre secondaire 217 inférieure à 800 tours par minute, ou la détection d’une position limite du chariot mobile 21 le long de l’élément de guidage linéaire 22. Le procédé de pilotage 100 comprend ainsi une étape de vérification 103 d’une telle condition. Comme visible sur les FIGURES 6, le dispositif d’embrayage est configuré dans sa configuration embrayée uniquement durant l’étape de stockage 104 d’énergie mécanique (voir notamment la courbe 606 de la FIGURE 6D).

Dès que la condition précédemment évoquée est satisfaite, alors le procédé de pilotage 100 conforme au troisième aspect de l’invention bascule dans l’étape de rebond 107 successivement à une étape de désembrayage du dispositif d’embrayage 211 durant laquelle ledit dispositif d’embrayage 211 est configuré dans sa configuration débrayée.

Le chariot mobile 21 est alors propulsé en direction d’une extrémité supérieure de l’élément de guidage linéaire 22 sous l’effet des moyens de rappel élastiques qui restituent sous la forme d’une énergie cinétique l’énergie mécanique qu’ils avaient emmagasinée. Comme visible sur la FIGURE 6A, la hauteur du chariot mobile 601 croît à nouveau. En outre, comme visible sur la FIGURE 6B, la vitesse de rotation du moteur électrique 602 et de l’arbre secondaire 604 croissent aussi à nouveau.

Durant l’étape de rebond 107, la vitesse de rotation de l’arbre secondaire 217 du système automatique 2 conforme au premier aspect de l’invention est avantageusement mesurée, et la vitesse de rotation dudit arbre secondaire 217 mesurée à l’instant où le dispositif d’embrayage 211 est configuré dans sa configuration débrayée - au plus tôt à l’issue de l’étape de stockage 104 d’énergie, et préférentiellement à l’instant Td auquel l’élément de guidage linéaire 22 décolle de

-26la surface d’appui S - est avantageusement utilisée comme consigne durant l’étape de chute libre 102, comme précisé précédemment.

Lorsque le chariot mobile 21 arrive au niveau de la butée d’arrêt 224, le chariot mobile 21 est stoppé dans sa course et l’énergie cinétique associée à son mouvement est transmise à l’élément de guidage linéaire 22 qui est propulsé à distance de la surface d’appui S. Cette configuration avantageuse permet ainsi de faire décoller l’élément de guidage linéaire 22 par rapport à la surface d’appui S. Cet instant particulier est représenté par la référence Td sur les FIGURES 6.

La FIGURE 6E illustre un chronogramme des états fonctionnels du système automatique 2 :

— l’état fonctionnel 0 correspond à une phase aérienne du système automatique 2 : elle débute soit par la phase d’initialisation 101 telle que décrite précédemment, soit après l’instant Td décrit. Comme visible sur la FIGURE 6D, le dispositif d’embrayage 211 est configuré dans sa configuration débrayée durant l’état fonctionnel 0 ;

— l’état fonctionnel 1 comprend la période qui suit directement l’instant Ta décrit précédemment : il s’agit d’une période durant laquelle l’arbre moteur 213 entraîné par le moteur électrique 212 est couplé à l’arbre secondaire 217 afin de transmettre le couple moteur aux moyens d’entrainement 219, comme visible sur les FIGURES 6B et 6C. A titre d’exemple, l’état fonctionnel ne dure que quelques dizaines de millisecondes, avantageusement 100 ms ;

— l’état fonctionnel 2 débute lorsque l’arbre secondaire 217 a acquis une vitesse de rotation supérieure ou égale à une valeur seuil, comme décrit précédemment, préférentiellement égale à 2000 tours par minute. Pendant cet état fonctionnel, le système automatique 2 tente de synchroniser l’arbre moteur 213 entraîné par le moteur électrique 212 à l’arbre secondaire 217, pendant une durée de synchronisation délimitée, par exemple égale à 50 ms comme décrit précédemment ;

— l’état fonctionnel 3 correspond à un pilotage suivant une consigne de couple du moteur électrique 212 afin de stocker l’énergie mécanique dans les éléments de rappel élastique 223 du système automatique 2. Cet état fonctionnel dure jusqu’à l’obtention d’une condition particulière, telle que décrite précédemment ;

-27— l’état fonctionnel 4 correspond à une phase de décompression des éléments de rappel élastique 223 : le dispositif d’embrayage est configuré dans sa configuration débrayée et l’arbre secondaire 217 est découplé de l’arbre moteur 213 : l’énergie mécanique emmagasinée dans les éléments de rappel élastique 223 est retransmises au chariot mobile 21 par l’intermédiaire des moyens d’entrainement 219 afin de le faire remonter vers une extrémité supérieure de l’élément de guidage linéaire 22 - comme visible sur la FIGURE 6A. à l’instant Td, le chariot mobile 21 heurte la butée d’arrêt 224 et l’énergie cinétique du chariot mobile 21 est alors transférée à l’élément de guidage linéaire 22 qui décolle de la surface d’appui S pour une nouvelle phase de rebond, préalable à un nouveau cycle de pilotage du système automatique 2.

En synthèse, l’invention concerne un système automatique 2 qui permet d’entretenir le rebond d’un élément de guidage linéaire 22 sur une surface d’appui S sous l’impulsion d’un chariot mobile 21 dont le mouvement longitudinal le long dudit élément de guidage linéaire 22 est contrôlé par le module de contrôle 218. Le chariot mobile 21 est d’abord piloté vers une extrémité inférieure de l’élément de guidage linaire 22 pour contraindre des éléments de rappel élastique 223 afin d’y stocker une énergie mécanique qui sera ensuite restituée à l’élément de guidage linéaire 22 dans une deuxième partie du mouvement au cours de laquelle le chariot mobile 21 est propulsé en direction d’une extrémité supérieure de l’élément de guidage 22 sous l’effet des moyens de rappel élastique 223. Le transfert d’énergie mécanique depuis le chariot mobile vers l’élément de guidage linéaire 22 est assuré par l’intermédiaire d’une butée d’arrêt 224 qui interrompt le mouvement de translation du chariot mobile 21 durant la deuxième partie de son mouvement.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Système automatique (2) comprenant :

   — un élément de guidage linéaire (22) suivant un axe longitudinal (L) de déplacement ;

   — un chariot mobile (21) comprenant :

   o des moyens d’entrainement (219) le long de l’élément de guidage linéaire (22) ;

   o un moteur électrique (212) configuré pour générer un couple moteur à un arbre moteur (213) couplé en rotation avec les moyens d’entrainement (219) ;

   o un dispositif d’embrayage (211) couplé en rotation avec l’arbre moteur (213) du moteur électrique (212) d’une part, et les moyens d’entrainement (219) d’autre part, ledit dispositif d’embrayage (211) pouvant être configuré dans une configuration comprise entre :

   - une configuration dite embrayée dans laquelle l’arbre moteur (213) du moteur électrique (212) est couplé en rotation avec les moyens d’entrainement (219) ; et

   - une configuration dite débrayée dans laquelle l’arbre moteur (213) du moteur électrique (212) est découplé en rotation des moyens d’entrainement (219) ;

   o un module de contrôle (218) configuré pour piloter le moteur électrique (212) et/ou le dispositif d’embrayage (211) ;

   o au moins un élément de rappel élastique (223) du chariot mobile (21), relativement à l’élément de guidage linéaire (22).
2. 2. Système automatique (2) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de guidage linéaire (22) comprend un rail qui s’étend suivant l’axe longitudinal (L), et dans lequel les moyens d’entrainement (219) comprennent au moins une poulie (2191, 2192, 2193) en montage oméga via une courroie (225) solidaire de l’élément de guidage linéaire (22), ladite au moins une poulie (2191, 2192, 2193) étant couplée en rotation avec l’arbre moteur (213) du moteur électrique (212).
3. 3. Système automatique (2) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d’entrainement (219) comprennent des moyens d’appui (220) du chariot mobile (21) contre l’élément de guidage linéaire (22), lesdits moyens d’appui (220) étant découplés de l’arbre moteur (213) du moteur électrique (212).
4. 4. Système automatique (2) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d’appui (220) du chariot mobile (21) contre l’élément de guidage linéaire (22) comprennent au moins une poulie d’appui (2201) en roue libre et en appui contre l’élément de guidage linéaire (22).
5. 5. Système automatique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système automatique (2) comprend un volant d’inertie (214) couplé en rotation à l’arbre moteur (213) du moteur électrique (212).
6. 6. Système automatique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’arbre moteur (213) du moteur électrique (212) est couplé en rotation avec un arbre secondaire (217) par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission de couple (215), les moyens d’entrainement (219) étant couplés en rotation à l’arbre secondaire (217).
7. 7. Système automatique (2) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de transmission de couple (215) est configuré pour fournir un rapport de transmission constant.
8. 8. Système automatique (2) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de transmission de couple (215) est configuré pour fournir un rapport de transmission variable, ledit dispositif de transmission de couple (215) étant piloté par le module de contrôle (218).
9. 9. Arrangement (1) comprenant :

   — un système automatique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes ;

   — un dispositif de stabilisation (3) du système automatique (2) de manière à ce que ledit système automatique (2) soit mobile en translation par rapport audit dispositif de

   -30stabilisation, relativement à l’axe longitudinal (L) de l’élément de guidage linéaire (22) du système automatique (2), ledit dispositif de stabilisation (3) comprenant :

   o au moins trois bras (31) d’élongation longitudinale et situés en périphérie du système automatique (2) ; et o un organe de guidage linéaire (32) porté par chacun des bras (31) d’élongation longitudinale du dispositif de stabilisation, le système automatique (2) étant porté par chaque organe de guidage linéaire (32) du dispositif de stabilisation (3), ledit organe de guidage linéaire (32) comprenant une pluralité de liaisons mécaniques choisies parmi une glissière et/ou un pivot glissant et/ou une liaison linéaire annulaire, chaque bras d’élongation longitudinale collaborant avec l’une des liaisons mécaniques de l’organe de guidage linéaire (32).
10. 10. Procédé de pilotage (100) d’un système automatique (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé de pilotage comprenant au moins une itération des étapes suivantes :

    — une étape de stockage (104) d’énergie mécanique dans l’au moins un élément de rappel élastique (223), durant laquelle le moteur électrique (212) du système automatique (2) est piloté de manière à déplacer longitudinalement le chariot mobile (21) vers une extrémité longitudinale inférieure de l’élément de guidage linéaire (22), le dispositif d’embrayage (211) étant configuré dans sa configuration embrayée ;

    — une étape de rebond (107) du système automatique (2) durant laquelle l’énergie mécanique stockée est restituée à l’élément de guidage linéaire (22) du système automatique (2), le dispositif d’embrayage (211) étant configuré dans sa configuration débrayée afin de découpler l’arbre moteur (213) des moyens d’entrainement (219).
11. 11. Procédé de pilotage (100) selon la revendication précédente et pris en combinaison avec le système automatique (2) selon la revendication 5, dans lequel, durant l’étape de rebond (107), le procédé de pilotage (100) comprend une étape de stockage d’énergie mécanique dans un volant d’inertie (214) du système automatique (2).
12. 12. Procédé de pilotage (100) selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11 et pris en combinaison avec le système automatique (2) selon la revendication 6, dans lequel le procédé de pilotage (100) comprend une étape de synchronisation d’une vitesse de rotation de l’arbre moteur (213) avec une vitesse de rotation de l’arbre secondaire (217) durant l’étape de 5 stockage (104), le dispositif d’embrayage (211) étant configuré dans sa configuration débrayée.

    1/6

    

    2/6

    210 215 2152

    

    2192 22, 221 ξ

    21921 224 2202 212

    3/6

    

    4/6

    

    5/6

    

    Fig. 5

    6/6

    

    

    

    

    RÉPUBLIQUE FRANÇAISE irai

    I INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE

    RAPPORT DE RECHERCHE

    PRÉLIMINAIRE PARTIEL établi sur la base des dernières revendications déposées avant le commencement de la recherche voir FEUILLE(S) SUPPLÉMENTAIRE(S)

    N° d'enregistrement national

    FA 856770

    FR 1857502

    EPO FORM 1503 12.99 (P04C35)

    DOCUMENTS CONSIDÉRÉS COMME PERTINENTS Revendications concernées Classement attribué à l'invention par ΙΊΝΡΙ Catégorie Citation du document avec indication, en cas de besoin, des parties pertinentes X X X X CN 204 137 152 U (UNIV GUILIN ELECTRONIC TECH) 4 février 2015 (2015-02-04) * le document en entier * DE 10 2010 019681 Al (BOSCH GMBH ROBERT [DE]) 10 novembre 2011 (2011-11-10) * figure 2 * DE 201 15 647 U1 (BAHR MODULTECHNIK GMBH [DE]) 10 janvier 2002 (2002-01-10) * alinéa [0002] * JP 2006 055375 A (SANO SHOGO) 2 mars 2006 (2006-03-02) * abrégé * * alinéas [0004] - [0007] * * figure 1 * 1,6,7, 10,12 1-4,6,7 1-4,6,7 1,6,7, 10,12 B25J9/16 DOMAINES TECHNIQUES RECHERCHÉS (IPC) B25J A63H A63B Date d'achèvement de la recherche Examinateur 16 avril 2019 Dbrre, Thorsten CATÉGORIE DES DOCUMENTS CITES T : théorie ou principe à la base de l'invention E : document de brevet bénéficiant d'une date antérieure X : particulièrement pertinent à lui seul à la date de dépôt et qui n'a été publié qu'à cette date Y : particulièrement pertinent en combinaison avec un de dépôt ou qu'à une date postérieure. autre document de la même catégorie D ; cité dans la demande A : arrière-plan technologique L : cité pour d'autres raisons O : divulgation non-écrite P : document intercalaire & : membre de la même famille, document correspondant

    Numéro de la demande

    ABSENCE D'UNITÉ D'INVENTION

    FEUILLE SUPPLÉMENTAIRE B FA 856770

    FR 1857502

    La division de la recherche estime que la présente demande de brevet ne satisfait pas à l'exigence relative à l'unité d'invention et concerne plusieurs inventions ou pluralités d'inventions, à savoir :

    1. revendications: 1-4, 6, 7, 10, 12

    Guidage linéaire d'un chariot mobile avec entraînement oméga et procédé de rebond associé

    2. revendications: 5, 11

    Guidage linéaire d'un chariot mobile avec volant d'inertie et procédé de stockage d'énergie mécanique associé

    3. revendication: 8

    Guidage linéaire d'un chariot mobile avec rapport de transmission variable

    4. revendication: 9

    Guidage linéaire d'un chariot mobile avec dispositif de stabi1i sation

    EPO FORM P0418

    La première invention a été recherchée.

    Les caractéristiques communes desdits groupes d'inventions sont les caractéristiques des revendications 1, 6 et 10.

    Ces caractéristiques communes sont divulguées dans le document DI qui montre :

    Concernant la revendication 1:

    Système automatique (voir traduction, page 1, ligne 2, hopping robot) comprenant :

    - un élément de guidage linéaire suivant un axe longitudinal de déplacement (voir la figure 1, référence 4, piston rod);

    - un chariot mobile (voir la figure 1, référence 2, infrabasal plate) comprenant :

    - des moyens d'entraînement le long de l'élément de guidage linéaire (voir la figure 1, référence 5, 6, gear, tooth bar) ;

    - un moteur électrique configuré pour générer un couple moteur à un arbre moteur couplé en rotation avec les moyens d'entraînement (voir la figure 1, référence 8, motor) ;

    - un dispositif d'embrayage couplé en rotation avec l'arbre moteur du moteur électrique d'une part, et les moyens d'entraînement d'autre part (voir la figure 1, référence 11, magnetic clutch), ledit dispositif d'embrayage pouvant être configuré dans une configuration comprise entre

    - une configuration dite embrayée dans laquelle l'arbre moteur du moteur électrique est couplé en rotation avec les moyens d'entraînement ; et

    - une configuration dite débrayée dans laquelle l'arbre moteur du moteur électrique est découplé en rotation des moyens d'entraînement page 1 de 3

    ABSENCE D'UNITÉ D'INVENTION FEUILLE SUPPLÉMENTAIRE B

    Numéro de la demande

    FA 856770

    FR 1857502

    EPO FORM P0418

    La division de la recherche estime que la présente demande de brevet ne satisfait pas à l'exigence relative à l'unité d'invention et concerne plusieurs inventions ou pluralités d'inventions, à savoir :

    (caractéristiques inhérentes d'un embrayage, voir aussi traduction, page 4, deuxième paragraphe, The left and right toothed disc of described magnetic clutch 11 is coaxial respectively connects energy storage motor 8 output shaft and gear 5 rotating shaft) ;

    - un module de contrôle configuré pour piloter le moteur électrique et/ou le dispositif d'embrayage (la présence d'un moteur et d'un embrayage implique nécessairement la présence d'un dispositif de contrôle desdites unités) ;

    - au moins un élément de rappel élastique du chariot mobile, relativement à l'élément de guidage linéaire (voir la figure 1, référence 3, Compress spring).

    Concernant la revendication 6:

    L'arbre moteur du moteur électrique (voir traduction, page 2, pénultième paragraphe, motor output shaft) étant couplé en rotation avec un arbre secondaire (left [...] toothed disc coaxial rotating shaft) par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de couple (voir la figure 1, référence 11, magnetic clutch), les moyens d'entraînement étant couplés en rotation à l'arbre secondaire (voir la figure 1).

    Concernant la revendication 10:

    Procédé de pilotage d'un système automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 (voir traduction, page 1, ligne 2, hopping robot impliquant un procédé de pilotage), le procédé de pilotage comprenant au moins une itération (voir traduction, page 3, paragraphe 4, repeatedly continuous vertical jump) des étapes suivantes :

    - une étape de stockage d'énergie mécanique dans 1'au moins un élément de rappel élastique, durant laquelle le moteur électrique du système automatique est piloté de manière à déplacer longitudinalement le chariot mobile vers une extrémité longitudinale inférieure de l'élément de guidage linéaire (voir traduction, page 1, premier paragraphe, motor-driven gear tooth bar motion traction upper and lower base plate and compression elastic element), le dispositif d'embrayage étant configuré dans sa configuration embrayée (nécessairement le cas, sinon le moteur ne saurait pas transmettre de couple envers le pignon 5 en phase stockage d'énergie) ;

    - une étape de rebond du système automatique durant laquelle l'énergie mécanique stockée est restituée à l'élément de guidage linéaire du système automatique (voir traduction, page 1, premier paragraphe, After robot lands during secondary take-off, the ratchet of ratchet magnet control ratchet device is separated with ratchet, and compression elastic element return completes the release of energy), le dispositif d'embrayage étant configuré dans sa configuration débrayée afin de découpler l'arbre moteur des moyens d'entraînement (nécessairement le cas, sinon l'embrayage 11 ne remplirait aucune fonction).

    Ainsi, le document DI divulgue toutes les caractéristiques des revendications 1, 6 et 10. Par conséquent, aucune de ces caractéristiques ne peut être considérée comme un élément technique particulier.

    Les problème que se proposent de résoudre les objets desdits groupes d'inventions sont les suivants :