Brevet FR2101133A1 — publié le 19720331

La présente invention se rapporte d'une manière générale aux techniques de transport et de manutention, et concerne plus particulièrement un procédé pour le déplacement et le guidage d'un mobile selon lequel le frottement entre le mobile et son chemin de guidage est réduit par interposition de coussins d'air. L'invention a également pour objet des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'emploi de coussins d'air pour assurer la sustentation d'un mobile au-dessus d'une aire de déplacement est bien connu dans la technique, et a notamment permis la réalisation de véhicules autonomes destinés à circuler librement sur terre comme sur l'eau, ainsi que de véhicules astreints à circuler sur un chemin de guidage. Dans ces deux cas, l'air requis pour la formation des coussins d'air est comprimé à bord du véhicule, qui à cet effet comporte une source autonome d'énergie, telle qu'une turbine à-gaz, ou bien est alimentée par exemple à partir de conducteurs électriques incorporés à son chemin de guidage. les techniques susmentionnées ne peuvent évidemment pas être transposées à petite échelle, par exemple pour la manutention de petites pièces au cours de leur fabricatipn. I1 est certes connu d'utiliser des coussins d'air à petite échelle, par exemple pour la réalisation de paliers à gaz et pour le guidage d'une bande magnétique-sous des tetes d'enregistrement, de lecture et d'effacement. Dans ces applications, la formation des coussins d'air est toutefois assurée par voie dynamique, à savoir par un effet de coin lié à la vitesse relative de surfaces entre lesquelles se forment les coussins d'air. Ces derniers disparaissent donc en cas d'arret des organes mobiles, ce-qui interdit d'appliquer cette technique par exemple à la manutention de petites pièces en cours de fabrication, avançant pas à pas sur un chemin de guidage. La présente invention a précisément pour objet de pallier cette carence des techniques antérieurement-connues, en proposant un procédé et des dispositifs pour le déplacement et le guidage d'un mobile faisant emploi des coussins d'air dont la formation ne requiert aucune alimentation en énergie du mobile et est entièrement indépendante de sa vitesse. A cet effet, le procédé conforme à l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'un flux d'air sensiblement constant traverse, meme en l'absence de mobile, chaque élément de surface active du chemin de guidage en y subissant une forte perte de charge par rapport à sa pression résiduelle, laquelle reste suffisante pour assurer la formation d'un coussin d'air au passage d'un mobile. Selon d'autres caractéristiques du procédé de l'invention, le débit d'air par unité de surface active peut varier suivant la section droite de ladite surface pour induire un effet différentiel de sustentation ou de guidage du mobile, ou bien, ladite surface étant fermée et entourant étroitement le mobile, suivant les génératrices de ladite surface pour induire un effet différentiel de propulsion ou deBfreinage du mobile. Un dispositif conforme à l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est essentiellement caractérisé en ce que le chemin de guidage des mobiles présente au moins localement une surface active constituée par la face libre d'une paroi en matériau poreux sensiblement indéformable fermant une chambre sous-jacenMede distribution d'air sous pression. Selon d'autres caractéristiques du dispositif conforme à l'invention, le débit d'air par unité de surface active est déterminé soit par l'épaisseur ou la porosité locale de la paroi précitée, soit par la pression locale dans la chambre de distribution sous-jacente. Il apparaît immédiatement que l'invention permet d'assurer par des moyens simples et peu onéreux la sustentation et le guidage de mobilespassifsde dimensiorsquelconqueg et ce indépendamment de la vitesse desdits mobiles, qui par exemple peut varier le long d'un chemin de guidage incliné par le simple effet de la pesanteur ou bien peut etre localement déterminéepar des moyens d'entraînement auxiliaires.On remarquera qu a petite échelle au moins, l'entretien permanent du flux d'air traversant l'ensemble des surfaces actives du chemin de guidage n'implique pas une dépense d'énergie excessive, compte tenu de la naturg/du matériau constituant lesdites surfaces actives, dont la faible porosité crée des perte.s de charge telles que le débit d'air total reste raisonnable, ce qui ne serait pas le cas si lesdites surfaces actives étaient par exemple constituées par des tôles perforées. L'entretien permanent d'un flux d'air à travers l'ensemble des surfaces actives est avantageux dans certaines applications, telles que la manutention de petites pièces se succèdant à faible intervalle sur un meme chemin de guidage. Par ailleurs, l'emploi de parois en matériaux poreux a pour avantage de permettre d'ajuster avec la plus grande facilité le débit d'air par unité de surface active, par simple mofification de l'épaisseur ou de la porosité locale des parois, ou par réglage de la pression d'air régnant localement dans la chambre de distribution sous -jacente, le réglage qui peut par exemple etre obtenu en créant dans ladite chambre des pertes de charge appropriées.Ces variations locales du débit d'air permettent évidemment d'exercer sur les mobiles en chaque point de leur parcours uneystème de forces de sustentation, de guidage et éventuellement de propulsion ou freinage parfaitement adapté aux besoins locaux et aux caractéristiques du mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée de plusieurs exemples de mise en oeuvre non limitatifs illustrés par les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement en coupe. perspective partielle une glissière conforme à l'invention - la.figure 2 est une vue semblable illustrant une goulotte pour la manutention de petites pièces - la figure 3 et la figure 4 représentent en coupe perspective deux variantes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention puur l'acheminement d'éléments cylindriques - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'impulsion conforme à l'invention ; et - la figure 6 est une vue en coupe perspective d'un rail de guidage conforme à l'invention. La glissière 10 représentée sur la figure 1, utilisable par exemple pour la manutention de pièces ou colis de forme parallélépipédique, comprend essentiellement une ame 11 faite d'un profilé de section en L dont la branche horizontale supporte un autre profilé 12 également de section en X, de même orientation mais de moindres dimensions, de sorte que lesdits profilés délimitent une gouttière de guidage 17 de section rectangulaire dont la largeur 1 peut etre ajustée par déplacement transversal du profilé 12 sur l'aile horizontale du profilé 11. le fond et les flancs de la gouttière de guidage 17 sont essentiellement constitués par des plaques de matériau poreux désignées par les références 14, 15 et 16 respectivement, lesdites plaques étant montées à l'affleurement des faces concernées des profilés 11 et 12 dans des feuillures bordant des rainures larges et peu profondes pratiquées dans lesdites faces, et respectivement désignées par les références 17, 18 et 19. Ces rainures, fermées par les plaques poreuses, constituent des chambres de distribution alimentées en air comprimé sous haute pression ; d'une manière avantageuse, la pression d'alimentation P de la chambre inférieure 17 est plus élevée que la pression p de l'air comprimé fourni aux deux chambres latérales 18, 19, compte tenu de ce que la force nécessaire pour la sustentation des mobiles est supérieure à celle requise pour leur guidage ; pour cette raison, et comme représenté, la plaque de fond 14 est avantegeusement encastrée dans des feuillures en queue d'aronde, tandis que les plaques latérales 15 et 16 sont simplement collées dans des feuillures droites. Dans ces conditions, et afin de réduire le débit d'air requis pour l'alimentation des chambres de distribution, les plaques latérales 15 et 16 peuvent présenter une épaisseur moindre que celle de la plaque de fond 14, leur porosité réelle étant supposée identique. Pour le bon fonctionnement de la glissière décrite, il importe évidemment que la section de la gouttière 13 reste identique sur toute sa longueur, et que par suite le matériau poreux utilisé pour constituer les plaques 14, 15 et 16 soit relativement indéformable ; des matériaux céramiques, des matériaux frittés ou des matières plastiques de structure physique appropriée pourraient donc etre employés pour réaliser les plaques poreuses, dont l'état de surface est de peu d'importance, puisque l'entretien des coussins d'air permanents interdit tout contact avec les mobiles. En effet, l'air comprimé amené dans chacune des chambres de distribution 17, 18 et 19 est diffusé à travers la plaque poreuse correspondante14, 15 et 16 à une vitesse qui diminue en proportion inverse de la porosité du matériau constituant la plaque et en fonction exponentielle de l'épaisseur de cette dernière ; en conséquence, il sort en permanence des surfaces extérieures apparentes des plaques 14, 15 et 16, qui constituent les surfaces actives de la gouttière de guidage 15, un flux d'air dont le débit par unité de surface dépend des valeurs locales de la porosité et de l'épaisseur de la plaque concernée ; ce flux d'air s'éloigne normalement de la surface active de la plaque concernée à une vitesse peu élevée, correspondant à une pression résiduelle très faible par rapport à la pression initiale de l'air comprimé, compte tenu des fortes pertes de charge qu'implique la traversée de la plaque. le débit d'air total à travers chaque plaque reste ainsi limité à une valeur raisonnable. Au passage d'un mobile dans la gouttière 15, l'air issu des surfaces actives de chacune des plaques poreuses 14, 15 et 16 se trouve évidemment confiné entre lesdites surfaces et les surfaces correspondantes du mobile, ce qui provoque la formation de coussins d'air exerçant sur le mobile des forces de pression propres à en assurer la sustentation et le guidage latéral.Ceci suppose évidemment que le mobile présente au moins sur une partie de satongueur une section transversale correspondant étroitement à celle de la gouttière de guidage 13, ou plus simplement, des portées isolées venant en regard des surfaces actives correspondantes de la gouttière 15. Dans l'un ou l'autre cas, il importe que le périmètre de chaque coussin d'air soit grand par. rapport à sa hauteur, de manière à limiter les fuites périphériques. On remarquera qu'en raison du recouvrement partiel de la plaque de fond 14 par le profilé mobile 12, le débit d'air d'alimentation de la glissière se trouve automatiquement proportionné aux dimensions transversales, et par suite au poids, des pièces à acheminer. La figure 2 représente en coupe perspective une goulotte 20 destinée à être par exemple incorporée à un distributeur automatique de pièces estampées, telles que des ébauches de rivets R. Cette goulotte est simplement constituée d'un profilé métallique ouvert 21 à section sensiblement rectangulaire, dans lequel une bande 22 de matériau poreux relativement indéformable est sertie par ses rebords dans des rainures 25 formées par les ailes latérales du profilé,quisç'terminent par des rebords rabattus délimitant une fente supérieure médiane 24. le passage fermé compris entre la base du profilé et la plaque poreuse 22 est alimenté en air comprimé à la pression P, tandis que le passage ouvert situé au-dessus de ladite plaque présente une section droite correspondant à la forme de la tête des ébauches de rivets R, dont le fût ressort du profilé 21 par la fente 24. Les ébauches de rivets ainsi disposés, soutenues par le coussin-d'air formé entre leur tete et la surface active de la plaque poreuse 22, coulissent donc facilement dans la goulotte 20, par exemple sous le simple effet de la pesanteur, pour être acheminées d'un poste de travail au suivant. La simplicité de la structure de la goulotte 20 permet de la fabriquer à faible coût, tandis que la faible étendue de la surface active de la plaque poreuse 22 et la faible pression nécessaire pour soulever les ébauches de rivets R conduisent à des dépenses de fonctionnement peu élevées, ce qui permet d'automatiser intégralement dans des conditions avantageuses le transfert d'un poste de travail au suivant des rivets en cours de fabrication. De surcroit, au cas où la plaque 22 est faite d'une matière réfractaire, telle qu'une céramique ou un matériau métallique fritté, la goulotte 20 peut assurer sans refroidissement préalable l'acheminement de pièces fabriquées à température élevée, et par exemple estampées à chaud. les figures 3 et 4 représentent schématiquement en coupe perspective des variantes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention pour la manutention de petits objets 0 de forme générale cylindrique. Les dispositifs 30 et 40 respectivement représentés sur ces deux figures sont essentiellement constitués d'une enveloppe tubulaire 51, 41 comportant respectivement trois ailettes 52 également espacées et une ailette supérieure 42 assurant le maintien en disposition coaxiale d'un manchon poreux 33, 43 dont le canal central 34, 44 permet l'acheminement des objets 0. Dans le dispositif 30 de la figure 3, le passage 34 est situé sur l'axe du manchon 33, de sorte que l'épaisseur de la paroi dudit manchon est constante, mais les ailettes 32 délimitent une chambre inférieure 35 alimentée en air comprimé à la pression P, plus élevée que la pression e, de l'air d'alimentation des chambres latérales 36. De la sorte, et pour des raisons précédemment indiquées, le coussin d'air continu formé entre la surface active du manchon 33 et chacun des objets acheminés exerce sur ce dernier des forces possédant une résultante verticale propre à compenser le poids dudit objet, et par suite à en faciliter l'acheminement. le canal central 44 du manchon poreux 43 du dispositif 40 est par contre excentré vers le bas par rapport à l'axe dudit manchon, de sorte que l'épaisseur de sa paroi croit symétriquement de bas en haut, tandis qu'en raison de la présence d'une unique ailette 42, le manchon 43 est entouré par une seule chambre 45 de distribution d'air comprimé sous la pression P ; de la sorte, comme précédemment et pour les raisos déjà évoquées, chaque objet 0 reçoit une pcussée verticale de bas en haut prcpr-e E en équilibrer le poids. Un perfectionnement intéressant du dispositif 40 de la figure 4 consisterait à monter dans la chambre 45 un piston annulaire fendu sur une seule face duquel serait appliquée la pression P. En conséquence, l'air comprimé ne pouvant traverser le manchon 43 que derrière ce piston, l'objet 0 serait astreint à en suivre le déplacement, sans pouvoir le dépasser puis il serait alors privé de toute sustentation. le dispositif 50 schématiquement représenté sur la figure 5, inséré entre deux conduits alignés 51, 52 dans lesquels circulent des objets cylindriques 0, est destiné à exercer une impulsion longitudinale d'accélération ou de freinage sur chaque objet passant de l'un à ltautre conduit. Ce dispositif comprend essentiellement un boîtier 53 dans lequel deux compartiments 54, 55 sont séparés par une cloison 56 perpendiculaire à l'axe des conduits 51, 52 auxquels elle est respectivement raccordée par des manchons 58, 59 en matériau poreux. Chacun de ces manchons comporte un passage axiale sensiblement conique raccordant un ouverture centrale 57 de la cloison 56 au passage axial de chacun des conduits 51, 52. le compartiment gauche 54 étant supposé alimenté er air comprimé sous une pression p inférieure à la pression P de l'air d'alimentation du compartiment droit 55, chaque objet 0 provenant du conduit 51 reçoit lors de son passage dans le dispositif 50 une impulsion de freinage correspondant à la différence des pressions d'alimentation P et , compte tenu des pertes de charge créées par les manchons 58 et 59 et de la section.droite de l'objet 0 à laquelle se conforme étroitement la section de l'orifice 57. le rail de.guidage 60 montré sur la figure 6 est constitué d'une semelle 61 en forme de U supportant un profilé 62 en matériau poreux par lequel est délimitéçune chambre 63 alimentée en air comprimé. Le profilé 62 comporte une nervure médiane 64 dont l'espace intérieur est partiellement comblé par un matériau poreux 65 plus perméable que celui constituant le profilé 62. En raison des pertes de charge supplémentaires créées par la présence du matériau de remplissage 65, le débit d'air comprimé par unité de surface active du profilé 62 est plus grand dans ses portions horizontales que sur les fLancs de la nervure 64, ce qui permet de proportionner axbesoinsla valeur relative des forces de sustentation et de guidage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Eu contraire, l'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques de ceux décrits et représentés, considérés séparément ou en combinaison et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour le déplacement et le guidage d'un mobile, et notamment pour la manutention de petites pièces, selon lequel le frottement entre le mobile et son chemin de guidage est réduit par irterposition ae coussins d'air, caractérisé en ce qu'un flux d'air sensiblement constant traverse, même en l'absence de mobile, chaque élément de surface active du chemin de guidage en y subissant une forte perte de charge par rapport à sa pression résiduelle, laquelle reste suffisante pour assurer la formation d'un coussin d'air au passage d'un mobile. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit d'air par unité de surface active varie suivant la section droite de ladite surface pour induire un effet différentiel de sustentation ou de guidage de mobile. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, le chemin de guidage comportant au moins localement une surface active fermée entourant étroitement le mobile, le débit d'air par unité de surface active varie suivant les génératrices de ladite surface pour induire un effet différentiel de propulsion ou de freinage de mobile. 4. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chemin de guidage des mobiles présénte au moins localement une surface active constituée par la face libre d'une paroi en matériau poreux sensiblement indéformable fermant une chambre sous-jacente de distribution d'air sous pression. 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le débit d'air par unité de surface active est déterminé par l'épaisseur ou la porosité locale de la paroi précitée, la pression dans la chambre de distribution sous-jacente étant sensiblement uniforme. 6. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le débit d'air par unité de surface active est déterminé par la pression locale dans la chambre de distribution sous-jacente, l'épaisseur et la porositéde la paroi précitée étant uniformes.