Brevet FR2189655A1 — publié le 19740125

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Patrick GRAJEWSKI, a pour objet un bloc logique à entrées multiples pour circuits de commande pneumatique et concer- ne plus particulièrement un bloc logique mettant en oeuvre l'al gèbre logique pour la conception et la réalisation des installations pneumatiques d'automatisation de machines-outils. On sait que l'algèbre logique est essentiellement qualitative et traite des variables qui ne peuvent prendre que deux états (absence ou présence d'une qualité) à l'exclusion de tout autre. Dans le cas des circuits pneumatiques, les deux états sont obtenus en considérant qu'une partie déterminée du circuit est - soit reliée au réseau "pression, - soit reliée à l'atmosphère (échappement), et l'on suppose que si une partie d'un circuit n'est pas reliée au réseau pression, elle est obligatoirement reliée à l'atmossphère. On a déjà réalisé des installations pneumatiques d'automatisation à l'aide d'appareils conventionnels tels que des valves pneumatiques à tiroir ou clapet qui réalisent un certain nombre de fonctions logiques. Ces appareils usuellement destinés à l'industrie lourde sont mal adaptés aux installations d'automatisation faisant appel à la logique mathématique en raison de leur encombrement. Pour remédier à cet inconvénient, on a réalisé des relais reproduisant les fonctions logiques pneumatiques et utilisant des cellules à pièces mobiles travaillant à des pressions élevées de l'ordre de 2 à 7 bars. Ces relais utilisent un piston différentiel et un certain nombre d'orifices destinés à l'admission, utilisation, échappement et télécommande. Les liaisons entre les différents relais contribuent à augmenter l'en- combrement de l'installation. On connatt également des blocs logiques dans lesquels les organes d'obturation sont constitués par des membranes disposées entre un orifice de pilotage et des orifices d'entrée et de sortie. Cependant les membranes portent, en l'absence de commande de pilotage, sur un siège ou sur une cloison séparant l'orifice d'entr4ede l'orifice de sortie et le jet fonctionnel provenant de l'orifice d'entrée doit exercer une poussée sur la membrane pour la déformer, afin de regagner l'orifice de sortie. Dans le bloc logique suivant l'invention l'orifice d'entrée est relié directement à l'orifice de sortie, l'orga- ne d'obturation ne venant fermer l'orifice d'entrée que sous l'action d'une information du fluide de pilotage. De ce fait, le jet fonctionnel traverse le circuit des différents cavités sans rencontrer d'obstacles élastiques, contrairement au dispositif mentionné ci-dessus. Conformément à l'invention, le bloc logique pour dispositif de commande fluidique du type reliant entre eux ou séparant l'un de l'autre un conduit d'entrée du fluide et un conduit de sortie du fluide sous la dépendance de la pression dans un conduit de pilotage, ledit bloc comprenant un boitier présentant des cavités intérieures dans lesquelles débouchent le conduit d'entrée et le conduit de sortie, ainsi que le conduit de pilotage et dans lesquelles est monté un organe d'obturation soumis à la pression régnant dans le conduit de pilotage, est caractérisé en ce que l'organe d'obturation est disposé entre l'orifice du conduit de pilotage et une partie de la cavité assurant une liaison directe entre les orifices des conduits d'entrée et de sortie, ledit organe d'obturation étant susceptible de venir en position d'obturation sur l'orifice du conduit d'entrée en présence d'une pression de fluide dans le conduit pilote. Le bloc logique ainsi réalisé offre de multiples avantages dont une fabrication peu coûteuse, une insensibilité pratiquement totale aux dérangements ou aux perturbations et un contrôle aisé de la relation logique, cette dernière se réduisant au contrôle de l'état de fonctionnement du bloc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un bloc logique suivant l'invention. - La figure 2 est une vue en plan de dessus de la partie inférieure du bloc logique. - La figure 3 est une représentation symbolique du bloc logique de la figure 1. - La figure 4 est une vue en coupe d'une cellule active à la fonction OUI destinée à l'amplification du signal de sortie du bloc. - Les figures 5 à 8 sont des vues schématiques de circuits correspondant à la réalisation de plusieurs sommes et additions logiques. - Les figures 9 à 13 sont des vues en coupe de plusieurs modes de réalisation de l'organe d'obturation. Aux figures 1 et 2, on a représenté un mode de réalisation d'un bloc logique désigné par 1 dans son ensemble et qui est constitué par deux éléments 2, 3, reliés entre eux par des organes d'assemblage 4 tels que des vis. L'élément supérieur 2 comporte des conduits de pilotage 51, , 52' 59 qui débou- chent dans des cavités 61, 62,... 69, constituées par des lamages usinés à la surface de l'élément inférieur 3 du bloc. Dans chaque cavité 61 à 6 débouchent un conduit d'entrée 71 à 79 et 9. un conduit de sortie 81 à 89, qui sont prévus dans l'élément inférieur 3 du bloc. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les conduits 71 à 79 sont reliés par des conduits 20, alors que les conduits de sortie 81 à 89 sont reliés à l'atmosphère . Une membrane 9 est disposée entre les éléments 2 et 3 du bloc dans le plan de joint et constitue pour chaque cavité 6 à 6 un or 1 9 gane obturateur 91 à 99 séparant l'orifice du conduit de pilotage 51 d 59 des cavités 61 à 69, ladite membrane 91 à 99 étant susceptible d'obturer l'orifice du conduit d'entrée 71 à 79, lorsque le conduit de pilotage 51 à 59 est alimenté ; comme représenté en trait interrompu à la figure 1. L'élément inférieur 3 du bloc présente un conduit d'alimentation 21 en fluide comprimé muni d'un orifice calibré 11 et d'un filtre 10 par lequel il est relié à une source de fluide sous pression 19 par un conduit 22 prévu dans la partie supérieure du bloc. Le conduit 21 est relié aux conduits 7 à 79 par le conduit 20 et à un conduit 12 de pilotage d'une cellule logique active 13 amplifiant le signal de sortie. La cellule logique active 13 qui ne fait pas partie de l'invention et peut etre de tout type connu, sera de préférence une cellule active à fonction OUI. A la figure 4, on a représenté en coupe une cellule du commerce à fonction OUI qui comprend essentiellement un clapet 14, un conduit d'entrée 15, un conduit de sortie 16, un conduit de pilotage 17 et un conduit de mise à l'atmosphère 18. La cellule logique active 13 est fixée sur l'élément inférieur 3 du bloc, de telle sorte que les conduits de pilotage 12 et 17 soient en communication. Pour une raison de commodité d'utilisation, on fait déboucher les conduits d'entrée et de sortie 15, 16, dans des perçages 151 et 161 du bloc 1. Le bloc logique suivant l'invention fonctionne de la manière suivante Le fluide provenant de la source 19 passe au travers du filtre 10, de l'orifice calibré îl et se dirige vers les cavités 61 à 69 en suivant un chemin propre au bloc dont le circuit logique représenté à la figure 3 correspond à une cellule logique 23 à fonction ET et à neuf entrées. Avec ce circuit, il est nécessaire que les neuf conduits de pilotage 5 à 59 soient alimentés en meme temps, de telle sorte que les parties 9 à 99 1 9 de membrane viennent obturer les orifices des conduits d'entrée à å 79, comme représenté en trait interrompu à la figure 1, em- perchant ainsi le passage du fluide vers les conduits de fuite 81 à 89. I1 en résulte une augmentation progressive de la pression dans le conduit 20 reliant les conduits 71 à 79 et dans le conduit 12 pour atteindre la valeur de la pression de pilotage de la cellule active 13. La pression de pilotage de la cellule 13 s'exerce alors dans les conduits 12 et 17 et provoque la délivrance du signal de sortie de la cellule 13. Lorsque les conduits de pilotage 51 à 59 ne sont plus sous pression, la membrane 9 reprend la position de repos représentée en trait continu à la figure 1 et la pression dans le conduit 12 est égale à la pression dans les conduits de sortie 81 à 89 en communication avec l'at- oosphère. La cellule active 13 est au repos et sa pression d'entrée est mise à l'atmosphère. Aux figures 5 à 8, on a représenté d'autres types de schéma de branchement d'un bloc logique suivant l'invention, dans lequel on utilise trois cavités 61, 62 et 63. A la figure 5, les cellules 61, 62 et 63i sont montées en parallèle de façon analogue au montage décrit ci-dessus qui correspond à une cellule ET. A la figure 6, les cellules 61, 62 et 63, sont montées en série, le conduit de sortie 81 de la cavité 61 étant relié au conduit 72 de la cavité 62 et ainsi de suite. Cette forme de branchement correspond à une cellule à fonction OU à trois entrées. A la figure 7, on a représenté un autre mode de réalisation dans lequel les cellules 61 et 62 sont montées en parallèle entre elles et en série avec la cellule 62. A la figure 8, les cellules 61, 62, en série, sont montées en parallèle avec la cellule 63. Si lton désigne par P1, P2,... Pg, les différentes pressions de pilotage du bloc représenté aux figures 1 et 2 et qui s'exercent respectivement dans les conduites 51, et si lton désigne de plus par 11, 12, 13 - C1, C2, C3, les lignes et colonnes destinées aux repérages des divers lamages ; l'équation du bloc s'écrit : L = (P1.P2.P3) + (P4.P5.P6) + (P7.P8.P9) La figure 7 représente symboliquement une telle addition. Une variante de réalisation du bloc logique qui ne met pas en communication les lamages des colonnes C2 et C3 permet d'écrire la relation. . . . . . . L = (P1 +P4+P7). (P2 ( P5 + P8). (P3 + P6 + P9) La figure 8 représente symboliquement une telle addition. On voit, par conséquent, que le bloc logique permet bien la réalisation d'un certain nombre d'additions logiques et que la cellule active renforce avantageusement le signal de puissance pneumatique qui s'exerce dans l'orifice de pilotage 12 en amont de la cellule active 13. Bien que l'on ait mentionné ci-dessus un bloc logique comportant un organe d'obturation constitué par une membrane, il est bien évident que tout autre organe obturateur pourrait etre utilisé comme montré ci-après à titre indicatif. A la figure 9, on a représenté une cavité 6 dans laquelle est monté un clapet 24 soumis à l'action d'un ressort 25 agissant à l'encontre d'une pression de fluide dans le conduit de pilotage 51 qui tend à maintenir le clapet 24 en appui sur le siège 26 pour obturer l'orifice du conduit d'entrée 71 et empêchant le passage du fluide vers le conduit de sortie 81. Le clapet 24 est en matière souple, assurant ainsi une bonne étanchéité sur le siège. A la figure 10, on a représenté un organe d'obturation constitué par une poche 27 en matière élastique ; le col 28 est serti entre les plaques 29 et 30. La partie gonfiable présente une hauteur h inférieure à la cote de profondeur de la cavité 61 ; ainsi au repos, le passage entre les conduits 71 à 81 est libre. L'intérieur de la poche 27 étant en communication avec le conduit de pilotage 5 il en résulte lors de l'apparition d'un signal pilote, un allongement de la poche qui vient obturer l'orifice du conduit A la figure 11, on a représenté un organe d'obturation constitué par un soufflet 31 muni intérieurement d'un doigt de guidage 32 muni d'un conduit en communication avec le conduit pilote 51. Suivant un autre mode de réalisation représenté à la figure 12, l'élément mobile est constitué par un piston étanche 33 à joint torique prolongé par une aiguille 34 permettant l'obturation de l'orifice du conduit d'entrée 71 lorsqu'un fluide sous pression dans le conduit 51 agit sur le piston 33. Au repos, le piston 33 soumis à l'action d'un ressort 35, dégage l'orifice du conduit d'entrée 71 Enfin à la figure 13, on a représenté un organe d'obturation dit bouton de faux col" constitué par un bouton 36 solidaire d'une membrane déformable 37 dont les bords sont maintenus serrés entre les éléments supérieur et inférieur du bloc. Sous l'action d'un signal de pression en 51 la membrane 37 se déforme et le bouton 36 vient obturer l'orifice du conduit 71 d'entrée. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'etre décrits uniquement à titres d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Bloc logique pour dispositif de commande fluidique du type reliant entre eux ou séparant l'un de l'autre un conduit d'entrée du fluide et un conduit de sortie du fluide sous la dépendance de la pression dans un conduit de pilotage, ledit bloc comprenant un bottier présentant des cavités intérieures dans lesquelles débouchent le conduit d'entrée et le conduit de sortie ainsi que le conduit de pilotage et dans lesquelles est monté un organe d'obturation soumis à la pression régnant dans le conduit de pilotage, caractérisé en ce que l'organe d'obturation 9 à 99 est disposé entre l'orifice du conduit de pilotage 51 à 59 et une partie de la cavité 61 à 69 assurant une liaison directe entre les orifices des conduits d'entrée 7 à 79 et de sortie 81 à 89, ledit organe d'obturation étant susceptible de venir en position d'obturation sur l'orifice du conduit d'entrée 71 à 79 en présence d'une pression de fluide dans le conduit pilote 51 à 59. 2) Bloc logique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits d'entrée 71 à 79 et de sortie 81 à 89 sont reliés de manière à réaliser un couplage déterminé des cavités 61 à 69 qui peut etre un couplage en parallèle, en série, en parallèle série ou en série parallèle. 3) Bloc logique, suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une source de fluide sous pression 19 est reliée directement à un conduit de sortie 12 par un conduit 21 sur lequel est branché en dérivation un circuit de jet fonctionnel ou de fuite relié à l'atmosphère et comprenant plusieurs cavités 61 à 69 couplées suivant un circuit déterminé. 4) Bloc logique, suivant la revendication 3, caractérisé en ce que sur l'orifice de sortie du conduit 12 est branchée une cellule logique active 13 d'amplification du signal de sortie notamment à fonction OUI. 5) Bloc logique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation est constitué par une membrane élastique 9 disposée entre l'orifice du conduit de pilotage et la cavité, ladite membrane 9 étant située dans le plan de joint des deux éléments 2, 3 du bloc. 6) Bloc logique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation est constitué par un clapet 24 soumis à l'action d'un organe élastique 25 agissant à l'encontre du fluide sous pression du conduit de pilotage 51 à 59, ledit clapet 24 étant susceptible de venir en contact avec un siège disposé autour de l'orifice d'entrée. 7) Bloc logique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation est constitué par une poche 27 en matière élastique sertie entre les éléments constituant le bloc et dont l'enceinte intérieure est en communication avec le conduit de pilotage 51 à 59. 8) Bloc logique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation est constitué par un soufflet 31 guidé intérieurement par un doigt 32 et en communication avec le conduit de pilotage. 9) Bloc logique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation est consitué par un piston 33 soumis sur l'une de ses faces à l'action du fluide de pilotage et portant sur l'autre face une aiguille 34 ou pointeau susceptible de venir obturer l'orifice d'entrée. 10) Bloc logique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation est constitué par une membrane déformable 37 soumise sur l'une de ses faces à l'action du fluide de pilotage et présentant sur l'autre face un bouton 36 susceptible de venir obturer l'orifice d'entrée.