Brevet FR2152482A1 — publié le 19730427

La présente invention concerne un dispositif de commande de vérin, notamment pour l'actionnement d'outils tels que poinçons, bédanes..., du type comportant un vérin à double effet, une source de fluide sous pression et un distributeur intermédiaire à tiroir apte à occuper sélectivement plusieurs positions pour diriger le fluide d'un c8té ou de l'autre de la tête du piston du vérin, le distributeur comportant une entrée en communication avec ladite source de fluide sous pression, une sortie en communication avec le retour de fluide, un premier orifice en communication avec la chambre inférieure du vérin et un second orifice en communication avec la chambre supérieure du vérin. Le but de la présente invention est d'apporter des perfectionnements aux dispositifs de ce genre, en particulier de les rendre plus compacts et plus robustes et de les pourvoir d'un dispositif interne de remise au repos. En outre, un autre but de l'invention est d'élaborer des dispositifs de ce type qui soient portables, donc relativement légers et peu encombrants. Pour ce faire, un dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le tiroir dudit distributeur comporte deux segments d'étanchéité délimitant entre eux une chambre annulaire apte à mettre en communication, dans une pre miere position du tiroir, l'entrée et le premier orifice du distributeur d'une part, son second orifice et sa sortie d'autre part et à mettre en communication, dans une seconde position du tiroir, l'entrée, le premier et le second orifice, ledit tiroir comportant en outre un passage axial interne débouchant latéralement et apte à mettre en communication, dans une troisième position du tiroir, ledit premier orifice avec la sortie du distributeur, et en ce que le piston du vérin est muni d'un passage pourvu d'un clapet et reliant la chambre inférieure à la chambre supérieure, ledit clapet étant connecté à des moyens aptes à en provoquer l'ouverture lorsque le piston est dans sa position totalement rétractée. Dans la première position du tiroir du distributeur, l'entrée de fluide sous pression est donc mise en communication avec la chambre inférieure du vérin, et la chambre supérieure du vérin est mise en communication avec le retour de fluide ; le clapet est appliqué sur son siège. Par conséquent, le piston du vérin remonte à pleine puissance, assurant ainsi le retrait des outils. Lorsque le piston de vérin est rétracté au maximum, le clapet est ouvert, ce qui assure à la fois la mise en communication de la chambre inférieure du vérin avec le retour de fluide, la chambre supérieure restant elle aussi en communication avec le retour. Le fluide sous pression peut donc circuler dans le vérin, et celui-ci peut garder sa position d'attente rétractée aussi longtemps que le tiroir du distributeur reste dans sa première position ; le fluide sous pression parcourt en effet le circuit : entrée du tiroir-premier orifice du tiroir - chambre inférieure du vérin - passage du piston de vérin - chambre supérieure du vérin deuxième orifice du distributeur - retour d'huile. Lorsque le tiroir du distributeur est amené dans sa seconde position, ses premier et second orifices sont connectés à l'entrée de fluide sous pression et celui-ci est admis dans les deux chambres du vérin. Comme la surface supérieure de la tête du vérin est plus étendue que la surface inférieure de ladite tête, le piston de vérin descend. Le fluide chassé de la chambre inférieure de vérin parcourt le chemin : premier orifice - chambre annulaire du distributeur second orifice - chambre supérieure. Cette disposition essentielle du dispositif selon la présente invention est très avantageuse, car le fluide chassé de la chambre inférieure 5?ajoute à celui fourni par la pompe pour alimenter la chambre supérieure : la descente du piston de vérin est très rapide. Enfin, lorsque le tiroir du distributeur est amené dans sa troisième position, la chambre inférieure du vérin est mise en communication avec le retour de la source de fluide sous pression, en passant par le premier orifice et par le passage axial interne du tiroir. Par contre, le second orifice du distributeur reste relié à l'entrée de fluide sous pression, c'est-à-dire que la chambre supérieure du vérin reste alimentée. Le piston de vérin descend donc à pleine puissance, ce qui permet un travail très rapide des outils ; le clapet est alors fermé. On voit que l'invention apporte aux dispositifs déjà connus des avantages considérables : position d'attente du vérin lorsque le tiroir du distributeur est en position de repos, avec circulation du fluide ; descente très rapide du piston de vérin lorsque le tiroir est amené dans sa seconde position travail à pleine puissance du piston de vérin lorsque le tiroir est amené dans sa troisième position. Un dispositif selon l'invention peut encore être caractérisé en ce que lesdits moyens connectés au clapet sont constitués d'un poussoir solidaire de la partie mobile dudit clapet, monté mobile dans un logement longitudinal du piston de vérin et soumis à l'action d'un ressort de rappel apte à provoquer la fermeture du clapet, ledit poussoir présentant une partie saillante à l'extérieur de la tête du piston de vérin, laquelle partie saillante est adaptée à venir en appui sur le fond de la chambre supérieure, lorsque le piston est complètement rétracté, à l'encontre de la force exercée par le ressort. Ainsi, le clapet n'est ouvert que lorsque le piston de vérin est dans sa position entièrement rétractée, ce qui permet alors la mise en communication de la chambre inférieure du vérin avec la chambre supérieure (position d'attente). Un tel dispositif peut encore etre caractérisé en ce que la liaison entre la source de fluide sous pression et le distributeur est assurée par un flexible haute-pression connecté au distributeur au moyen d'un raccord, et en ce que la sortie dudit distributeur est reliée au retour de la source au moyen d'un flexible basse-pression connecté au distributeur par le même raccord et disposé autour du flexible haute-pression et coaxialement avec lui. Ainsi, letmoyens de liaison entre le corps du dispositif et la source de fluide sous pression sont extrêmement peu encombrants quoique robustes, tout en permettant une solidarisation ou une désolidarisation rapides avec le corps. Cette disposition a par ailleurs l'avantage supplémentaire de ne nuire en aucune façon à la maniabilité de l'ensemble. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux d'un dispositif selon l'invention, ce dispositif est encore caractérisé en ce que le flexible double d'alimentation et de retour, le distributeur, le vérin de travail, et le dispositif interne de remise au repos que constituent le clapet et ses moyens de commande sont assemblés en un seul bloc autonome portable. De préférence également, un dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le tiroir du distributeur comporte un ressort de rappel tendant à le ramener dans ladite première position, ledit ressort étant logé dans ledit passage axial interne du tiroir et prenant appui entre le fond dudit passage et la face fixe opposée du distributeur, et en ce que le tiroir comporte une saillie à l'extérieur du corps de distributeur, ladite saillie étant adaptée à coopérer avec une gâchette de commande articulée De la sorte, lorsque le tiroir du distributeur n'est pas actionné, la gâchette- restant au repos, le dispositif est automatiquement ramené dans sa position d'attente, de la manière décrite plus haut. De manière avantageuse, il est encore prévu que l'extrémité extérieure du piston de vérin comporte une assise destinée à recevoir les outils, tandis que le corps du vérin est conformé en une baïonnette permettant l'assujettissement d'un support, connu en soi, destiné à absorber la réaction de travail de l'outil. Un mode d'exécution de l'invention est représenté à titre d'exemple au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté à la figure , destiné par exemple à assurer la commande d'outils tels que poinçons, bédanes ou autres, comporte essentiellement un vérin à double effet I, une source d'huile sous pression non représentée, et un distributeur intermédiaire à tiroir II, relié à la source par un flexible double III. Le vérin I comporte un piston de vérin 1 dont la tête 2, munie d'un joint composite approprié 3 peut coulisser de façon étanche dans le corps 4 du vérin. Le guidage du piston est assuré par une douille 5, l'étanchéité à cet endroit étant fournie par un joint composite 6 du même type que le précédent. En outre, un racleur 7 empêche l'entrée de corps étrangers. L'extrémité inférieure du piston 1 comporte une assise 8 destinée à recevoir les outils non représentés.La douille 5, qui assure le guidage du piston 1, comporte une forme découpée en baronnette 9 qui permet l'assujettissement d'une enclume ou d'un vé, ou encore de tout autre support absorbant la réaction de travail de l'outil. Le corps 4 du vérin est quant à lui fixé sur le corps 10 du distributeur grâce à des vis non représentées. Deux autres vis non représentées, coopérant avec une fente 11 ménagée sur la douille 5, ont pour but d'immobiliser cette douille en position dans le corps 4 afin de prévenir tout desserrage intempestif en cours d'usage. Un logement axial 12 ménagé à l'intérieur du piston du vérin est obturé par un bouchon 13 maintenu en place par un circlip 14 et dans lequel est pratiqué un conduit 15, 16, 17, 18 permettant la mise en communication de la chambre inférieure 19 du vérin avec la chambre supérieure 20. Dans le passage 17, qui est axial, est monté coulissant un poussoir 21 muni à sa partie inférieure d'une saillie 22 formant clapet avec le siège formé par la jonction des passages 16 et 17. Le clapet ainsi constitué est rappelé en position de fermeture par un ressort de rappel 23 comprimé entre le fond du logement axial 12 et une plaquette d'appui 24 enfilée sur l'extrémité du poussoir et butant sur la saillie 22.En outre, le poussoir 21 présente une partie saillante 25, à l'extérieur de la tête 2 du piston de vérin, et adaptée à venir en appui sur le fond de la chambre supérieure 20 lorsque le piston de vérin est complètement rétracté, à l'encontre de la force exercée par le ressort 23. Le distributeur à tiroir II comporte un logement axial 26 dans lequel est monté coulissant un tiroir 27. Ce distributeur comporte une entrée 28 mise en communication avec la source d'huile sous pression par le flexible double IV, une sortie 29 mise en communication avec le retour d'huile, également par le flexible double, un premier orifice 30 en communication par un canal 31 avec la chambre inférieure 19 du vérin, et un second orifice 32, en communication par un canal 33 avec la chambre supérieure 20 du vérin.En outre, le tiroir 27 du distributeur comporte deux segments d'étanchéité 34 et 35, ménageant entre eux une chambre annulaire 36. Ces deux segments sont séparés par une distance supérieure à celle qui sépare les premier et second orifice, de sorte que pour une position basse du tiroir, seul l'orifice 30 communique avec la chambre annulaire 36, et par conséquent avec l'entrée 28, tandis que pour une position plus haute, les deux orifices 30 et 32 communiquent avec la chambre annulaire 36 et par conséquent communiquent à la fois entre eux et avec 28. De plus, le tiroir 27 comporte un passage axial interne 37 débouchant latéralement en 38 et apte à mettre en communication, pour une position encore plus haute du tiroir, le premier orifice 30 avec la sortie 29. Un ressort de rappel 39 est monté dans le passage axial interne du tiroir et est comprimé entre le fond du passage et la face fixe opposée 40 du distributeur. Le fond du passage vient par ailleurs en saillie à l'extérieur du corps 10, ladite saillie étant adaptée à coopérer avec une gâchette de commande 41 articulée sur le dispositif. Le flexible III est constitué de la manière suivante : l'huile sous pression provenant de la source est amenée au distributeur par un flexible haute-pression 42. Le retour à la source s'effectue par un espace 43 ménagé entre les faces d'un raccord haute-pression 44 et l'alésage d'un raccord basse-pression 45, puis par un espace annulaire 46 ménagé entre le flexible intérieur 42 et un flexible extérieur basse-pression 47. Le raccord 45 est de conception classique. Le raccord haute-pression 44 est disposé de sorte qu'il puisse être assujetti sur le flexible intérieur 42 tandis que celui-ci se trouve déjà à l'intérieur du flexible extérieur 47. Ce raccord comporte, à cet effet, une partie allongée 48 sur laquelle sont ménagés deux plats 49 permettant le serrage et un col 50 qui s'ajuste dans le corps 10 du distributeur. Cet ajustement est rendu étanche grâce à un joint 51. L'étanchéité entre le circuit de retour et l'extérieur est obtenu au niveau du filetage du raccord 45 sur le corps 10 par toute technique appropriée de bourrage dans le filetage, tel que filasse, ruban de téflon, loctite, etc... Enfin, comme cela apparat d'ailleurs sur la figure 1, le flexible double III d'alimentation, le distributeur II et le vérin de travail I, qui comprend son dispositif interne de remise au repos, sont assemblés en un seul bloc autonome portable. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante, le piston du vérin étant supposé en position basse : lorsque la gâchette 41 n'est pas actionnée, le tiroir 27 du distributeur II est amené dans sa position la plus basse (appelée plus haut première position), grâce à l'action du ressort de rappel 39. Dans cette position, qui est celle représentée à la figure l'entrée 28 du distributeur communique avec la chambre annulaire 36 et l'huile arrive dans la chambre inférieure 19 du vérin en passant par le premier orifice 30 et le canal 31. Par ailleurs, la chambre supérieure 20 est mise en communication avec le retour d'huile par le canal 33 et le second orifice 32, lequel communique alors avec la sortie 29. Par suite, le piston du vérin remonte dans le corps 4. Ce mouvement se poursuit aussi longtemps que le tiroir 27 du distributeur reste dans sa position la plus basse, position dans laquelle sa partie saillante vient en appui sur la gâchette 41, sous l'action du ressort de rappel 39. Lorsque la tête 2 du piston 1 arrive à proximité du fond du corps 4, la partie saillante 25 du poussoir 21 vient au contact dudit fond. Sous l'effet de la pression qui règne dans la chambre inférieure 19, la saillie 22 du poussoir est déCollée de son siège par compression du ressort de rappel 23. L'huile contenue dans la chambre inférieure 19 peut alors circuler en 18, 17, 16, 15,pour finalement aller au retour 29, en passant dans la chambre supérieure 20, dans le canal 33 puis par le second orifice 32. L'huile peut alors circuler de l'entrée 28 à la sortie 29, en traversant la tête 2 du piston 1 du vérin. Le vérin est donc en position d'attente aussi longtemps que la gâchette 41 n'est pas actionnée.Si, par exemple, le ressort de rappel 23 a une force de 40 daN 2 et si la section annulaire de la face inférieure de la tête 2 mesure 20 cm l'équilibre s'établit lorsque la pression d'huile dans la chambre inférieure 19 est de 2 bars. Lorsqu'à l'aide de la main supportant l'ensemble du dispositif par l'intermédiaire du flexible extérieur 47, on pousse la gâchette 41, on provoque une remontée du tiroir 27 du distributeur II, jusqu'à une position appelée plus haut "seconde position". Cette seconde position est séparée de la première par un espace d'environ 6 mm. Le premier orifice 30 et le second orifice 32 communiquent alors tous les deux avec la chambre annulaire 36 et par conséquent avec l'entrée 28. Dans ces conditions, la pression d'huile est pratiquement la même dans la chambre supérieure 20 du vérin et dans la chambre inférieure 19. L'aire de la face supérieure de la tête 2 du piston de vérin étant plus grande que celle de sa face inférieure, le piston descend. L'huile de la chambre inférieure 19 est refoulée dans la chambre annulaire 36 du distributeur et s'ajoute dans la chambre supérieure 20 à celle qui provient de la source. C'est ce débit accru qui, en passant par le canal 33, alimente donc la chambre supérieure 20 du vérin. La vitesse de descente du piston de vérin est donc plus grande que celle qui serait obtenue par le seul débit de la source. Lorsqu'on pousse complètement la gâchette 41, le tiroir 27 du distributeur II coulisse encore vers le haut et atteint une nouvelle position, appelée plus haut "troisième position". Cette troisième position est séparée de la seconde également par un espace d'environ 6 mm. Dès lors, l'huile de la chambre inférieure 19 du vérin communique avec le retour d'huile, en passant par le canal 31, le premier orifice 30, le passage 38, et le passage axial 37 du tiroir 27. L'alimentation de l'huile reste bien entendu en communication avec la chambre supérieure 20 du vérin, par la chambre annulaire 36, le second orifice 32 et le canal 33. Le poussoir 21 remonte par rapport au piston de vérin, ce qui provoque l'obturation du passage 17; la saillie 22 est en effet appliquée sur son siège par l'action du ressort de rappel 23 et surtout de la pression régnant dans la chambre supérieure 20 qui agit également dans le logement axial 12. Le piston de vérin peut alors exercer son plein effort. Par exemple, si 2 l'aire de la face supérieure de la tête du piston de vérin mesure 34 cm et si la source d'huile sous pression peut fournir 500 bars, l'effort exercé est d'environ 17 000 daN. Lorsque le travail de l'outil est terminé (poinçonnage, perçage, pliage, écrasement, etc...), on relâche la gâchette 41,et le ressort de rappel 39 ramène le tiroir 27 ainsi que la gâchette dans la position de repos représentée au dessin. La source d'huile sous pression est alors à nouveau reliée à la chambre inférieure du vérin et la chambre supérieure au retour d'huile. L'invention présente l'avantage supplémentaire d'éviter la détérioration des outils ou celle'de leur fixation lorsque les outils résistent à l'arrachement, du fait que la pression d'huile dans la chambre inférieure 19 du vérin est limitée. En effet, cette pression agit sur une surface annulaire dont l'aire est égale à la différence entre la section de la saillie 22 et celle du poussoir 21. Par exemple, si le diamètre de la saillie est de 7 mm et celui du poussoir 2 de 5 mm, l'aire de cette section annulaire est : 38 - 19 = 19 mm . Par suite, ltensemble s'abaisse si : 19.Pr > , 40 daN, Pr étant la pression de rappel ré- gnant dans la chambre inférieure 19. Par conséquent, la pression Pr ne pourra dépasser approximativement 200 bars. Si l'aire de la face supérieure de la tête du piston est deux fois supérieure à celle de la face inférieure, on peut en déduire, étant donné que la pression de travail est de 500 bars, que le rapport de l'effort de rappel des outils à l'effort de travail est de i 200 ~ 1 2 x 500 - 5 Toutefois, avec ces valeurs, on obtient une vitesse de descente rapide qui correspond au débit de la source d'huile sur une section fictive égale à la différence entre l'aire de la face supérieure et celle de la face inférieure de la tête du piston de vérin. Si la première est égale à deux fois la seconde, cette section fictive est égale à l'aire de la face inférieure. Par conséquent, la vitesse est la mème pendant la descente rapide et pendant la remontée des outils. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de commande de vérin, notamment pour l'actionnement d'outils tels que poinçons, bédanes..., du type comportant un vérin à double effet, une source de fluide sous pression et un distributeur intermédiaire à tiroir apte à occuper sélectivement plusieurs positions pour diriger le fluide d'un c8té ou de l'autre de la tête du piston du vérin, le distributeur comportant une entrée en communication avec ladite source de fluide sous pression, une sortie en communication avec le retour de fluide, un premier orifice en communication avec la chambre inférieure du vérin et un second orifice en communication avec la chambre supérieure du vérin, caractérisé en ce que le tiroir dudit distributeur comporte deux segments d'étanchéité délimitant entre eux une chambre annulaire apte à mettre en communication, dans une première position du tiroir, l'entrée et le premier orifice du distributeur d'une part, son second orifice et sa sortie d'autre part et à mettre en communication, dans une seconde position du tiroir, l'entrée, le premier et le second orifice, ledit tiroir comportant en outre un passage axial interne débouchant latéralement et apte à mettre en communication, dans une troisième position du tiroir, ledit premier orifice avec la sortie du distributeur, et en ce que le piston du vérin est muni d'un passage pourvu d'un clapet et reliant la chambre inférieure à la chambre supérieure, ledit clapet étant connecté à des moyens aptes à en provoquer l'ouverture lorsque le piston est dans sa position totalement rétractée. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens connectés au clapet sont constitués d'un poussoir solidaire de la partie mobile dudit clapet, monté mobile dans un logement longitudinal du piston de vérin et soumis à l'action d'un ressort de rappel apte à provoquer la fermeture du clapet, ledit poussoir présentant une partie saillante à l'extérieur de la tête du piston de vérin, laquelle partie saillante est adaptée à venir en appui sur le fond de la chambre supérieure, lorsque le piston est complètement rétracté, à l'encontre de la force exercée par le ressort. 3. - Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison entre la source de fluide sous pression et le distributeur est assurée par un flexible haute-pression connecté au distributeur au moyen d'un raccord, et en ce que la sortie dudit distributeur est reliée au retour de la source au moyen d'un flexible basse-pression connecté au distributeur par le même raccord et disposé autour du flexible haute-pression et coaxialement avec lui. 4. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flexible double d'alimentation et de retour, le distributeur, le vérin de travail, et le dispositif interne de remise au repos que constituent le clapet et ses moyens de commande sont assemblés en un seul bloc autonome portable. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tiroir du distributeur comporte un ressort de rappel tendant à le ramener dans ladite première position, ledit ressort étant logé dans ledit passage axial interne du tiroir et prenant appui entre le fond dudit passage et la face fixe opposée du distributeur, et en ce que le tiroir comporte une saillie à l'extérieur du corps de distributeur, ladite saillie étant adaptée à coopérer avec une gâchette de commande articulée sur ledit corps. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité extérieure du piston de vérin comporte une assise destinée à recevoir les outils, tandis que le corps du vérin est conformé en une baïonnette permettant l'assujettissement d'un support, connu en soi, destiné à absorber la réaction de travail de l'outil.