Brevet FR2060194A1 — publié le 19710618

-1 - 2060194 L'invention est relative à un composant bistable à mémoire pour circuits logiques à fluide sous pression, tels que les circuits pneumatiques et hydrauliques, comprenant un organe mobile dont les deux positions extrêmes de repos déterminent les deux états stables du composant. 5 En certains automatismes de la technique de l'informatique, on a besoin de conserver en mémoire une information en cas d'arrêt dû à,l'interruption de la source d'alimentation. Les mémoires possédant cette propriété sont dites "fidèles" ou "permanentes". Ce sont celles qui sont utilisées, par exemple pour la réalisation de circuits-registres dans le-squelles sont emmagasinées les in-10 formations codées permettant de contrôler le fonctionnement d'un ascenseur, d'un monte-charge, d'un convoyeur, ect. . . On utilise encore de tels mémoires dans certains automatismes séquentiels lorqu'on doit connaître à tous instants certaines positions respectives d'organes d'une machine ou lorsque l'on doit mettre en mémoire certaines phases d'un 15 cycle. Les mémoires, appelées parfois "mémoires esclaves" doivent pouvoir conserver l'information lorqu'une panne intervient dans l'alimentation de l'automatisme. Dans les machines électriques du traitement de l'information, les mémoires fidèles sont par exemple constituées par des relais à accrochage magnétique 20 (rémanence) ou mécanique. Dans les dispositifs électroniques, on compte des batteries d'accumulateurs en tampon sur l'alimentation de la machine, ou bien on utilise des mémoires à tore magnétique. Dans les machines hydrauliques ou pneumatiques5 on utilise à cet effet des 25 distributeurs à tiroir à double pilotage (à double effet) qui peuvent dans un certain sens être considérés comme remplissant le rôle d'une mémoire fidèle . En effet, grâce au frottement des joints d'étanchéité, l'équipage mobile des distributeurs restent en position lorsqu'il y a une coupure de l'alimentation, c'est-à-dire une baisse imprévue de la, pression d'alimentation d'une fuite hy-draulique ou pneumatique. On conçoit que ce positionnement n'est efficace et fiable qu'à condition que les frottemeit s des garnitures soient relativement importants, ce qui est au détriment de la sensibilité de la mémoire ; cette dernière ne change d'état que si le signal qu'on lui applique est cîun niveau de pression capable de vaincre les frottements et si la durée du signal est suffi-35 santé pour permettre à l'équipage mobile de parcourir la course de travail. 69 30923 ~2~ . 2060194 Ces mémoires paresseuses ont des temps de réponse importants et fonctionnent de façon aléatoire lorsqu'on lés commande à l'aide de signaux impul-sionnels de faible durée. Leur fiaHlité dépend de nombreux paramètres, tels que : ' - Etat d'usure des garnitures d'étanchéité - Mode de fixation de la mémoire (vertical, horizontal) - Présence de vibrations ou accélérations parasites capables de modifier le positionnement du tiroir qui n'est plus soumis à'aucune force de rappel en cas de coupure de l'alimentation. On pourrait imaginer des systèmes de verrouillage comportant des bon-hommes ou billes de verrouillage rentrani$.ans des gorges sous l'action de ressorts de poussée. Ces systèmes difficiles à régler sont trop ou pas assez efficaces. D'autre part, étant donné les cadence élevées du fonctionnement des mémoires en question, ils sont rapidement mis hors d'usage par usure. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de réaliser un composant plus stable pour circuits logiques pneumatiques ou hydrauliques présentant une grande fiabilité et sensibilité ; ayant un temps de réponse très court ; et pouvant assumer le rôle d'une mémoire fidèle. Le composant selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il cçmprend iin accumulateur d'énergie exerçant sur ledit organe mobile une force de rappel tendant à les solliciter positivement vers ses positions de repos à partir d'une position intermédiaire instable. Par son brevet français No 1568 057 et par sa demande de certificat d'addition à ce brevet No 6 905 964 déposée le 5 avril 1969, la demanderesse a fait connaître des modes d'execution particulièrement avantageux de relais pneumatiques ou hydrauliques utilisant des micros-distributeur s de types normalement ouverts et normalement fermés susceptibles de constituer des mémoires fidèles à application de la présente invention,» Ces mémoires qui peuvent être, soit un signal de marche, soit un signal d'arrêt prioritaire, peuvent par exemple être appliqués dans les automatismes séquentiels et notamment dans les machines où une panne de la source d'alimentation risque d'intervenir. Plusieurs modes de mise en oeuvre de l'invention seront maintenant décrits à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins annexés, dans lesquels : - La figure 1 montre en coupe axiale un relais de type "normalement 69 30923 - 3 - 2060194 fermé" commandé par un dispositif de positionnement selon l'invention représenté dans l'une de ses positions de repos, La figure 2 représente ce dispositif, le positionneur se trouvant dans la position de repos opposée ; III-III 5 La figure 3 est une coupe selon la ligne de la figure 2 ; La figure 4 est une coupe axiale d'un dispositif selon l'invention à deux volets jumelés avec interposition du positionneur se trouvant dans l'une de ses positions de repos ; La figure 5 représente ce dispositif, le positionneur se trouvant dans l'au-10 tre position de repos ; VI-Y1 La figure 6 montre une coupe axiale selon la ligne de la figure 7 d'un ressort annulaire de verrouillage du positionneur ; La figure 7 montre ce ressort en élévation ; Les figures 8 à 11 montrent des coupes de détail d'autres variantes du res-15 sort de verrouillage ; Les figures 12 à 15 montrent d'autres exemples, vus en coupe axiale du dispositif de verrouillage mécanique du positionneur. On se référera utilement au brevet français cité ci-dessus ainsi qu'à son certificat d'addition pour connaître d'autres détails des relais mis en oeuvre 20 dans la présente invention, ce présent exposé ne le décrivant que sommairement. Il est entendu que l'invention peut être appliquée à d'autres volets que ceux représentés et décrits, ces relais pouvant être du type normalement ouverts, normalement fermés, à inscription prioritaire, à arrêt prioritaire, ou d'un autre type susceptible d'être utilsé dans des machines de traitement de 25 l'information à circuits à fluide sous pression. Le dispositif représenté aux figures 1 à 3 est composé de deux parties essentielles : une partie 1 constituée par un relais normalement fermé et une partie 2 constituée par le positionneur de ce relais. Ces deux parties forment un bloc unique réalisé par assemblage de deux corps principaux 3 et 4 réunis 6 30 par une bague 5 fermée par un capot transparent assujetti sur le corps 4 par l'intermédiaire d'une bague 7. A l'intérieur de l'alésage central du corps 3 est logé un corps coulissant comportant deux clapets 8 et 9 coopérant respectivement avec un siège 10 et avec un siège 11 solidaires du corps 3, Les clapets 8 et 9 sont réunis par une tige axiale 12 qui est cannelée afin de permet-35 tre une communication entre les enfacts disposés de part et d'autre de la cloi 69 30923 - 4 - 2060194 son intermédiaire. La partie 2 est un positionneur à verrouillage mécanique dont le corps 3 a été alésé co-axialement en 14 et 15 suivant deux diamètres différents. Un piston étagé 16, est introduit par l'extrémité molletée 17 de sa queue 18 dans 5 le corps 3 du positionneur. Les étages 19 et 20 du piston 16, portent des garnitures 21 et 22 qui coulissent à frottements doux sur une partie des alésages 14 et 15 du corps du positionneur. Place est laissée au fluide de commande, par exemple en 23 et 24. L'extrémité non molletée du piston 16, porte dans une gorge 25 dans laquel-10 le s'appuient des doigts de verrouillage 26, par exemple au nombre de 3 (figure 3) exerçant sur le piston une poussée axiale, et recevant une poussée radiale par l'intermédiaire d'un nombre égal de sabots 27, eux-mêmes comprimés par un anneau circulaire 28 formant ressort. La mémoire est pourvue des différents orifices suivants permettant une 15 circulation rationnelle du fluide de commande : El : entrée passive du distributeur S : sortie du distributeur P : orifice de mise à l'atmosphère du circuit de sortie (purge) E2 : entrée de commande du distributeur 20 E3 : entrée de commande du positionneur Dans l'état de la mémoire représentée à la figure 2, un signal appliqué sur l'entrée E2 renvoie le piston de positionneur 16 par l'action du fluide pénétrant dans la chambre 24 en appuie sur la face 40 du fond de la bague 7. Cette position correspond à celle de la figure 1. Après disparition de ce signal, le 25 piston 16, repoussé par les doigts 26 qui transmettent l'effort de compression du ressort 28 reste en appuie sur la face 40 de la bague 7. A la figure 1, le plateau 41 du distributeur est ainsi repoussé par la membrane ressort 42. La tete à clapet 43 repose alors sur son siège 10, et au contraire le dapet 9 ne repose pas sur son siège 11» La sortie du distributeur 30 S est ainsi isolée de l'entrée passive El, mais elle est en communication avec l'atmosphère par l'orifice de purge P. On a alors S = O, Cet état de mise en mémoire représenté figure 1 est conservé aussi longtemps qu'un signal n'est pas appliqué sur l'entrée E3 du positionneur. Lorsque ce signal E3 apparaît, la pression du fluide agit sur la face arriè-35 re du plus grand diamètre du piston 16 qui est repoussé et vient occuper la 69 30923 - 5 - 2060194 position de la figure 2. Pendant ce déplacement du piston, les doigts 26 compriment d'avantage le ressort 28, et passent par une position dIéquilibre instable (plan de symétrie médian) puis occupe la position symétrique de la figure 1 définie à la figure 2. Liîextrémité 44 du piston 16 appuie alors sur le pla-5 teau 45 du clapet 9, Ce clapet 8 quitte alors son siège 10 et au contraire le clapet 9 coopère avec son siège 11. Dans cette nouvelle position stable telle que représentée à la figure 2, la sortie S est isolée de la purge P, mais est en communication avec l'entrée El du distributeur. On a alors S = El. Grâce aux deux sections différentielles des pistons étagés 10,, l1entrée E3 a priorité 10 sur lIentrée E2 pour un niveau de pression déterrriné. On a donc : S = Ex (S-Ë2 + E3) qui est l'équation booléenne drune mémoire à inscription prioritaire, ou E3 est le signal d'inscription et E2 le signal d'effacement. Si à la place du relais de la figure 1 du type normalement fermé, on avait 15 un relais de type normalement ouvert, l'équation booléenne de la mémoire à effacement prioritaire aurait été avec les mêmes conventions : s = e1(s + e2JË3 dans laquelle E3 représente le signal d'effacement et E2 le signal d'inscription, 20 Selon une autre réalisation, le dispositif selon l'invention peut s'incéer en tre deux relais du type normalement ouvert ou normalement fermé comme représenté aux figures 4 et 5, Les relais 1, sont adaptés aux deux extrémités du corps 46 cylindrique du positionneur 2. On a pratiqué, comme à l'exemple de la figure î deux alésages 25 47 et 48 de diamètres différents, qui permettent à un piston étage complémen-taire49 de coulisser sur les garnitures d'étanchéité 21 et 22. Deux membranes souples, 50 et 51, sont emmanchées à force par leur queue cylindrique 52 et 53 dans le piston 49. La gorge 25 qui maintient le dispositif de verrouillage a été pratiqué par exemple dans la pa.rtis médiane du piston sur son plus petit 30 diamètre. Le dispositif de verrouillage, est par exemple identique à celui de la figure 2 ou des figures 6 à 15. A la figure 4, on a représenté préférentiel-lement le dispositif de verrouillage de la figure 9» La surface utile présentée au fluide moteur par la membiane 50. Une surface utile supérieure à celle de la membrane 53, pour un niveau de 69 30923 - 6 - 2060194 pression déterminé Centrée E2 a donc priorité sur Centrée E3. Le fonctionnement de la mémoire est identique à celui précédemment décrit, Dans une position stable du positionneur, lIun des relais est en position de travail, Vautre en position de repos. Dans Vautre position stable du posi-5 Honneur les états des relais sont inversés. Les relais étant de mame nature, on a SI = S2 (sortie complémentaire). L'un réalise donc la fonction d'une mémoire à inscription prioritaire, tandis que l'autre réalise la fonction d'une mémoire à arrêt prioritaire. L'invention prévoit en variante, plusieurs modes de réalisation non limitait) tifs de la liaison mécanique du verrouilleur bistable. Les figures 6 et 7, décrivent un ressort annulaire 29, fendu axialement en 30, qui joue en même temps le rôle de sabot ; c'est la cavité 31 de dimension appropriée qui maintient les doigts de verrouillage 26. La figure 8 montre un ressort 32, constitué par un joint métallique trans-15 mettant une compression au sabot 27. A la figure 9, un ressort 33 constitué par un anneau torique en caoutchouc ou en élastomère transmet son effort au sabot 27. La figure 10 montre quant à elle l'action d'un ressort à boudin 34. A la figure 11, le ressort est constitué par un jonc métallique, plat. 20 A la figure 12, l'effort de poussée radiale est transmis à deux doigts de verrouillage 26 par deux ressorts 36 disposés de part et d'aut re du piston 16 du positionneur. A la figure 13, les doigts de verrouillage 37 réalisés en acier à ressort suivant une forme appropriée sont capables de subir une déformation élastique 25 leur permettant d'occuper deux positions stables constituées de part et d'autre d'une position médiane instable. A la figure 14 des éléments élastiques 38 constitués par exemple par des ressorts cambrés jouant en même temps le rôle de sabot transmettait une poussée radiale aux doigts de verrouillage. 30 La figure 15 montre un ressort à boudins jouant en même temps le rôle de doigts de verrouillage, enroulés suivant une surface conique et qui transmet directement une poiissée axiale au piston du positionneur. Ce ressort est capable d'occuper deux états stables. 69 30923 7 2060194 REVENDICATIONS I„ Composant bistable à mémoire pour circuits logiques à fluide sous pression comprenant un organe mobile dont les deux positions extrêmes de repos déterminent les deux états stables du composant, caractérisé par le fait qu'il comprend un accumulateur d'énergie exerçant sur ledit organe mo-5 bile une force de rappel tendant à la solliciter positivement vers ses positions de repos à partir d'une position intermédiaire instable. 2. Composant selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des éléments radiaux d'arc-boutement s'appuyant sur ledit organe mobile, d'une part, et sur un organe élastique périphérique d'autre part. 10 3. Composant selon la revendication 1 comprenant un poussoir coulissant de commande piloté par une pression de fluide, caractérisé par le fait que ledit accumulateur comprend un organe/deformable fixe prenant appui sur ledit poussoir constituant ledit organe irobile, ladite déformation résultant de la translation dudit poussoir. 15 4. Composant selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ledit poussoir agit sur l'équipage mobile d'un relais monostable à fluide sous pression, cet équipage étant constamment rappelé en direction dudit poussoir de commande. 5. Composant selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit 20 poussoir agit sur l'équipage mobile de deux relais monostables à fluide sous pression disposés de part et d'autre du poussoir, les deux équipages mobiles étant des deux relais/constamment rappelés en direction dudit poussoir de commande, 6. Composant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit 25 organe élastique est constitué par un ressort annulaire fixe agissant sur des doigts radiaux prenant appui dans une gorge dudit poussoir. 7. Composant selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit organe élastique est constitué par un ressort à boudin enroulé suivant une surface conique. 8. Composant selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit organe élastique comprend des éléments radiaux cambrés déformables. 9. Composant selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit poussoir comprend un piston différentiel. 10. Composant selon la revendication 3 ou 9, caractérisé par le fait que 69 30923 -8- 2060194 ledit poussoir présente une queue de signalisation visible à travers une fenêtre transparente dudit boîtier.