Brevet FR2075948A1 — publié le 19711015

207S948 L'invention est relative à des dispositifs de commande pour le déplacement de charges substantielles sur des distances importantes. Les dispositifs de commande du genre auquel l'invention 5 se rapporte peuvent être utilisés, par exemple, pour le soulèvement ou le roulage de lourdes charges, la tension de câbles précontraints dans des structures de "béton, la rotation d'organes de machines contre les effets de couples adverses élevés, et autres applications semblables. 10 Beaucoup de dispositifs de commande relativement simples sont déjà connus pour le déplacement de lourdes charges sur de courtes distances, par exemple des vérins mécaniques ou hydrauliques, mais les dispositife de commande connus jusqu'à ce jour pour assurer un mouvement de translation sur une longue distance ou un 15 mouvement de rotation continu sont compliqués et par conséquent d'un prix de revient élevé. Un objet de l'invention est de proposer un dispositif de commande du genre en question de construction relativement simple et donc d'un faible prix de revient à la fabrication. 20 L'invention atteint cet objet en prévoyant deux cylin dres de vérins hydrauliques qui travaillent de concert et qui sont susceptibles de déplacer une charge suivant des gradients de déplacement, l'un des cylindres relayant l'autre à la fin de chaque gradient pour assurer un mouvement sensiblement continu. 25 Ainsi, l'invention consiste en un dispositif de comman de qui comporte un corps définissant deux cylindres de vérins ainsi que des conduites d'alimentation en fluide hydraulique sous pression et d'échappement desdila:cylindres de vérins, deux pistons disposés un par cylindre, une valve de commutation comman-30 dant l'alimentation en fluide et l'échappement desdits cylindres de façon à entraîner lesdits pistons dans des mouvements de va-et-vient selon des courses de travail et de retour, la course de travail d'un piston alternant avec celle de l'autre pratiquement sans intervalle de temps entre les courses de travail successi-35 ves, et des moyens de transmission de travail qui relient avec entraînement chaque piston à une charge à déplacer'durant la course de travail du piston mais libère chaque piston de la charge durant la course de retour du piston. Suivant l'invention, les moyens de transmission de tra-4-0 vail comportent un organe hélicoïdal, tel qu'un écrou ou une vis- 7t DO200 2 2075948 sans-fin qui coopère avec un organe chargé, tel qu'un arbre fileté ou une roue de vis-sans-fin, ainsi que des moyens pour faire tourner l'organe hélicoïdal durant la course de retour du piston correspondant afin de permettre à l'organe hélicoïdal de se dé-5 placer en translation par rapport à l'organe chargé. D'autre part, durant la course de travail du piston correspondant, l'organe hélicoïdal n'est pas entraîné en rotation et ainsi le mouvement de translation qui lui est communiqué par le piston correspondant entraîne le mouvement désiré de l'organe chargé, qui est transmis par ce dernier à la charge à déplacer. L'invention peut s'appliquer à la rotation d'une charge dans n'importe quel sens d'une façon contrôlée et irréversible. Par exemple elle peut être incorporée dans le dispositif d'entraînement pour le virage d'une grue de grande taille, pour la 15 rotation d'un tambour de treuil pu pour toute autre application semblable. Elle peut également s'appliquer pour fournir un mouvement linéaire continu à mai arbre de grande longueur. Certains modes de réalisation de l'invention seront maintenant décrits à titre d'exemples en référence aux dessins 20 annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation et coupe partielle d'un dispositif de commande destiné à un mouvement de rotation, - la figure 2 est une vue d'extrémité et en coupe par-25 tielle suivant 2-2 de la figure 1, - la figure 3 est une vue en élévation et coupe partielle d'un dispositif de commande destiné à un mouvement de translation, - et la figure 4 est une vue de côté suivant 4^4 de la 30 figure 3. En se référant aux figures 1 et 2, on voit que les moyens de transmission avec entraînement comportent un organe chargé - c'est-à-dire un organe qui supporte la charge à déplacer ou qui est relié à celle-ci - sous forme d'une roue de vis-sans-35 fin 5 susceptible de tourner autour d'un axe 6 fixe par rapport au corps 7 du dispositif de commande. Le corps 7 comportant la roue de vis-sans-fin contient des paires de cylindres de vérins tels que 8 et 9 dont les extrémités sont fermées et dont les axes sont tangents à la roue de 4-® vis-sans—fin 5 et dans le même plan que celle-ci. Pour assurer 71 00200 3 2075948 une rotation continue de la roue de vis-sans-fin avec un couple ininterrompu, on doit prévoir au moins deux paires de tels cylindres, mais tout nombre supérieur de ces paires peut être utilisé afin d'augmenter le couple d'entraînement pour une charge maxima-5 le donnée des dents de la vis-sans-fin, ce nombre étant seulement limité par l'espace périphérique disponible autour de la roue de vis-sans-fin. Pour simplifier la description, on supposera que l'on n'emploie que deux paires de cylindres. Une paire de pistons de vérins 10 et 11 est respective-10 ment disposée dans les cylindres 8 et 9» le piston possède à chaque extrémité une tête de piston coulissant de façon étanche dans le cylindre. La portion centrale des pistons est de forme hélicoïdale telle qu'une vis-sans-fin 12 engrenant avec les dents de la roue de vis-sans-fin. De préférence, la vis-sans-fin possède 15 un seul filet et est irréversible. Chaque paire de pistons possède une liaison avec entraînement coulissante telle que 13 qui traverse un passage étanche tel que 14 dans la paroi d'extrémité du cylindre 9» constituant des moyens pour entraîner en rotation la vis-sans-fin 12 lors de sa course de retour non chargée. 20 Dans un but purement descriptif, lorsqu'il sera néces saire de les distinguer entre eux, la paire de cylindres 8 et 9, leurs pistons correspondants, leur arbre d'entraînement et les autres organes correspondants seront appelés "premiers", et l'autre paire de cylindres, les pistons correspondants, l'arbre d'entraî-25 nement et les autres organes correspondants contenus dans le logement 15 seront appelés "seconds". Le corps 7 porte également des conduites pour l'alimentation en fluide sous pression des ex-trémitéa fermées des cylindres et pour l'échappement de ce fluide. Une extrémité de la seconds paire de cylindres possède 30 une conduite B. L'extrémité adjacente de la première paire de cylindres possède une conduite C. Les extrémités opposées de ces paires de cylindres sont adjacentes l'une à l'autre et sont reliées à une conduite commune A. Pour un certain sens d'entraînement, la conduite B est 35 à haute pression de façon continue et la conduite C est à basse pression de façon continue. Ces pressions sont inversées pour un entraînement en sens contraire. ■ La conduite A est reliée à toute valve automatique convenable (non représentée), susceptible d'osciller entre la mise 40 sous pression et la mise en échappement de la conduite. La valve 71 00200 4 2075948 10 automatique peut être une valve électrique actionnée par un solé-noïde en réponse à l'action d'un microrupteur 16 à double action entraîné par la tige libre d'arrêt de mouvement 17 à chaque extrémité de la course du piston 10, mais elle peut être constituée par toute autre forme de valve à action instantanée, actionnée à chaque extrémité de la course du piston. Les microrupteurs, ou d'autres dispositifs d'actionnement, sont nécessaires pour une seule paire de pistons, la première paire dans le cas présent. Puisque la valve automatique est actionnée à chaque extrémité de la course de la première paire de pistons, on doit permettre un certain excès de^aouvement à ces pistons pour assurer l'actiarmement de la valve avant que le piston 10 n'atteigne les limites de ces mouvements. On supposera qu' on désire une rotation de la roue de 15 vis-sans-fin dans le sens des aiguilles d'une montre et ceci est assuré lorsque la conduite B est à haute pression et la conduite C à basse pression. Lorsque la conduite A s'échappe à basse pression à travers la valve automatique, la pression de la conduite B entraîne 20 le second piston axialement de manière à faire tourner la roue de vis-sans-fin dans le sens des aiguilles d'une montre, les dents de la vis-sans-fin jouant le rôle des dents d'une crémaillère au cours de ce mouvement. Durant cette opération aucune différence de pression n'apparaît pour la première paire de pistons. 25 Lorsque la conduite A est mise sous pression à travers la valve automatique, aucune différence de pression n'apparait pour la seconde paire de pistons, et le premier piston est entraîné' axialement de manière à faire tourner la roue de vis-sans-fin dans le sens des aiguilles d'une montre, les dents de la vis-30 sans-fin jouant le rôle des dents d'une crémaillère au cours de ce mouvement. Durant la période au cours de laquelle l'une des paires de pistons est entraînée axialement de manière à faire tourner la roue de vis-sans-fin, l'autre paire de pistnns doit revenir à 35 son point de départ afin d'être prête pour la prochaine course de travail. Ceci est assuré en faisant tourner les pistons avec leur vis-sans-fin correspondante de manière à ce qu'ils se dévissent jusqu'à leur point de départ. Les pistons ne sont soumis à aucune charge durant leur course de retour de sorte qu'ils peuvent être mis en rotation avec une alimentation de puissance relativement 40 71 00200 5 2075948 faible. Cette rotation peut être assurée par de petits moteurs électriques ou hydrauliques, tels que le moteur hydraulique 18, mais les pistons doivent avoir achevé leur retour avant que les pistons de l'autre paire n'aient atteint la fin de leur course 5 de travail, de façon à assurer un fonctionnement continu. Le sens de rotation du ou des moteurs qui entraînent les pistons pour leurs courses de retour doit être inversé pour assurer une rotation en sens contraire de la roue de via-sans-fin. Puisque le mécanisme commutateur de la valve automati-10 que est associé à la seule première paire de pistons, cette paire de pistons fonctionnera, toujours à pleine course. Pour une vitesse donnée de la roue de vis-sans-fin, la course des pistons de la seconde paire dépendra de la vitesse de retour des pistons de la première paire qui doivent actionner la valve automatique avant 15 que les pistons de la seconde" paire n'atteignent la limite de leur course de travail. Au lieu d'utiliser un moteur séparé pour entraîner en rotation chaque paire de pistons pour la course de retour, un seul moteur (non représenté) peut entraîner les deux paires de pistons à travers un engrenage différentiel (non repré-20 senté). Puisque 1'entraînement d® la vis-sans-fin est irréversible, la roue de vis-sans-fin est empêchée de tourner lorsque la puissance est coupée. Si l'on désire maintenir la roue de vis-sans-fin sans 25 aucun jeu, l'un des deux moteurs d'entraînement en rotation des pistons peut être inversé, l'autre ne l'étant pas, ou la valve automatique peut être empêchée de fonctionner. Dans les deux cas, les deux paires de pistons se déplaceront jusqu'à leurs arrêts voisins qui empêcheront la rotation de la roue de vis-sans-fin ■30 dans les deux sens. Suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention, on propose un dispositif de commande linéaire représenté aux figures 3 et 4. Dans cet exemple, les deux pistons de vérins peuvent 35 revêtir la forme d'écrous 19 et 20 montés sur un arbre fileté 21 qui constitue l'organe hélicoïdal auquel est reliée la charge à déplacer. • Le corps 22 entoure l'arbre fileté qui traverse coaxia-lement les deux cylindres de vérins 23 et 24. Les cylindres peu-40 vent être des portions terminales opposées d'une cavité cylindri 7t 00200 6 2075948 que unique et les deux pistons peuvent posséder des jupes 25 et 26 respectivement qui les prolongent axialement dans des manchons étanches ménagés aux extrémités externes de la cavité cylindrique. En outre, les pistons peuvent posséder des jupes dirigées vers 5 l'intérieur, coulissant de façon télescopique dans le logemenl|22, et possédant chacune des joints d'étanchéité pour éviter toute fuite de fluide des cylindres vers 1'arbre fileté. Chaque piston peut posséder un engrenage droit, respectivement 30 et 31 disposé sur sa jupe externe à l'extérieur de 10 l'espace du cylindre et ces engrenages droits peuvent engrêner respectivement avec des pignons tels que 32 entraînés par des moteurs de retour, comme décrit dans le premier mode de réalisation de l'invention. . Comme dams ce premier mode de réalisation, la conduite 15 a débouche dans l'espace situé entre les deux pistons, la conduite B dans l'une des extrémités fermées du cylindre, la conduite C dans l'autre extrémité fermée du cylindre. Le microrupteur à double action 27» ou tout autre mécanisme d'actionnement (non représenté) de la valve automatique, 20 peut être actionné aux extrémités des courses du premier piston, comme décrit précédemment pour le premier exemple de réalisation de l'invention. Gomme décrit dans ce premier mode de réalisation, les deux moteurs de retour peuvent être remplacés par un seul moteur 25 entraînant en rotation les deux pistons pour leurs courses de retour, à travers un engrenage différentiel. Le fonctionnement est semblable à celui qui a été décrit pour la première réalisation. La conduite A est à haute pression lorsque les pistons sont le plus rapprochés et à basse pression 30 lorsque les pistons sont le plus éloignés. Lorsque la conduite A est à haute pression la face opposée du premier piston est à basse pression et ce piston entraîne axialement l'arbre fileté; la face opposée du second piston est à haute pression, de sorte qu'il n'y a aucune différence de pression et que ce piston est 35 entraîné en rotation, se vissant sur l'arbre jusqu'à l'arrêt, où le premier piston actionne le microrupteur. La conduite A passe alors à basse pression, entraînant le second piston sur l'arbre et permettant au premier piston de tourner en se vissant sur l'arbre jusqu'à ce qu'il actionne le microrupteur pour répéter le 40 cycle de fonctionnement. 71 00200 7 2075948 Lorsque plusieur dispositifs de commande rotative, tels que décrits dans le premier exemple, ou plusieurs dispositifs de commande linéaire, tels que décrits dans le second exemple, doivent fonctionner en parallèle et en phase l'un avec l'au-5 tre, il est préférable d'utiliser des valves automatiques actionnées par un solénoïde, avec des microrupteurs actionnés par les mouvements des deux pistons de vérins. Dans ce cas, les microrupteurs de chaque dispositif de commande sont reliés en série par paires, et les paires de tous les dispositifs sont reliées en sé-10 rie pour actionner une seule valve automatique, ou n'importe quel nombre de valves automatiques. Cette disposition assure le fonctionnement de tous les pistons à pleine course ainsi que le fonctionnement des différents dispositifs en phase les uns avec les autres, quelles que soient les différences de charges, dans les 15 limites d'une course de piston. 71 00200 8 2075948 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande caractérise en ce qu'il comporte un corps définissant deux cylindres de vérins ainsi que des conduites d'alimentation en fluide hydraulique sous pression 5 et d'échappement desdits cylindres de vérins, deux pistons disposés un par cylindre, une valve de commutation commandant l'alimentation en fluide et l'échappement desdits cylindres de façon à entraîner lesdits pistons dans des mouvements de va-et-vient selon des courses de travail et de retour, la course de travail 10 d'un piston alternant avec celle de l'autre pratiquement sans intervalle de temps entre les courses de travail successives, et des moyens de transmission de travail qui relient avec entraînement chaque piston à une. charge à déplacer cterant la course de travail du piston mais libère chaque piston de la charge durant 15 la course de retour du piston. 2 - Dispositif de commande suivant la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission de travail comportent un organe hélicoïdal, tel qu'un arbre fileté pour un mouvement linéaire, ou une roue de vis-sans-fin pour un mouve- 20 ment rotatif. 3 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pistons possèdent une portion hélicoïdale sous forme d'un filetage coopérant avec l'arbre fileté d'un organe de commande linéaire, ou sous forme d'une 25 vis-sans-fin coopérant avec les dents de la roue de vis-sans-fin d'un, organe de commande rotatif. 4 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lesdits pistons de vérins possèdent une liaison avec entraînement traversant un passage étan- 30 che, ladite liaison étant susceptible de tourner dwant la course de retour non-chargée desdits pistons. 5 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce qu'un certain nombre desdits cylindres est disposé dans l'espace périphérique disponible autour de 35 ladite roue de vis-sans-fin. 6 - Dispositif de comi/iande suivant la revendication 5 caractérisé en ce qu'une valve automatique répondant à l'action de moyens détecteurs de limite de trajet à chaque extrémité de la course de l'un desdits pistons est susceptible de mettre sous pression et en échappement lesdites conduites successivement par 40 71 00200 9 2075948 une action oscillaite, aucune différence de pression n'apparaissant ainsi pour une paire desdits pistons tandis qu'une autre paire desdits pistons est entraînée axialement de manière à faire tourner ladite roue de vis-sans-fin, ou à déplacer axialement un organe de commande linéaire par rapport à un arbre fileté.