Brevet FR2203944A1 — publié le 19740517

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Pierre BURGUN, est relative à un dispositif de commande par poussoir. De tels dispositifs peuvent par exemple trouver une application sur-un appareillage de rejet de bouteilles non conformes sur une machine de contrôle devant s'intégrer dans une channe d'embouteillage. En effet, dans des asines d'embouteillage, les machines de contrôle opèrent en des temps très courts, de l'ordre de quelques millièmes de seconde; ceci est le cas des machines de contrôle de la propreté, mais également des machines de contrôle des irrégularités de paroi ou de vérification de l'état des bagues du goulot. La constation d'un défaut de conformité doit alors déclencher une commande de rejet dans les meilleures conditions de rapidité possibles, de façon à éviter un goulet d'étranglement ou freinage dans le circuit de la chaîne. Or, jusqu'à maintenant le temps de réponse a été environ dix fois plus grand que le temps de constatation du défaut et de transmission à partir de la machine de contrôle. Ces dispositifs de commande à poussoir pourraient également etre appliqués dans de nombreux autres eecteurs de l'industrie du conditionnement, par exemple pour les commandes de pilotage de modules fluidiques dans les organes de remplissage ou de dosaget les commandes d'indexage par poussoir mecanique, les doigts pilotes pourris automatiques ou encore les commandes d'aiguillages sur convoyeur. D'une façon plus générale encore, ces dispositifs peuvent etre utilisés sur toute commande d'asservissement faisant intervenir un solénoide dont l'excitation, déclenchée par le passage d'un courant dans un circuit électromagnétique qui se trouve fermé quand certaines conditions sont réalisées, fait mouvoir un poussoir, avec certaines contraintes de temps et de force. En effet, les lois de l'électromagnétisme et l'expErieBce acquise de ces phénomènes limitent pratiquement l'utilisation des électroaimants aux dispositifs où l'effort à transmettre en un délai court est également faible: par exemple de l'ordre de 1 daN pour un délai de 0,020 seconde, mais le délai passe à 0,070 seconde si l'effort à transmettre est doublé. Si donc, étant donné un effort à transmettre relativement important (de par exemple 5 daN), on désire garder un temps de réponse acceptable, on ne peut utiliser un électroaimant seul qui ne saurait fournir que des solutions non seulement très lourdes et inélégantes, mais de plus vraisemblable- ment impraticables. C'est pourquoi la présente invention a pour but de permettre d'obtenir, dans un dispositif de commande à poussoir, un temps de réponse faible pour un effort à transmettre important. A cet effet, leinvention a pour objet un dispositif de commande par poussoir, du type comprenant un poussoir et un électroaimant à axe à peu près vertical qui, lorsqu'il est excité, impartit un mouvement vertical à une partie dudit poussoir, caractérisé en ce que ladite partie du poussoir est constituée par une palette disposée en regard de l'une des extrémités horizontales de l'élec- troaimant et en ce qu'il comprend des moyens d'amenée de filets d'air contre la face de cette palette opposée à l'électroaimant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa rairont au cours de la description quifa suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en élévation et en coupe diamétrale d'un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention; la Fg. 2 est une vue analogue partielle montrant la disposition relative des pièces dans l'une des positions extrêmes du poussoir; la Fig. 3 est une vue analogue montrant la disposition relié tive des pièces dans l'autre position extrême du poussoir. Suivant l'exemple d'exécution représenté sur ces figures, un doigt ou poussoir P doit occuper une position haute (Fig. 2) ou une position basse (Fig. 3) séparées par une course c (qui dans un exemple de réalisation est de 2 mm) et passer de l'une à l'autre en un temps limité (de moins de 10 milliseconde dans l'exemple considéré) et en transmettant un effort-F à la montée (de .5 daN dans l'exemple). Le dispositif comprend cinq parties, à savoir le poussoir P,un électroaimant ou solénoïde S concentrique au poussoir P, une boite a dépression D fermée par une membrane battante M, une chambre d'aspiration A et une prise de vide V. Le poussoir P se compose d'un doigt ou tige cylindrique 1 appelé à occuper une position haute (Fig. 2) ou basse (Fig. 3) et une palette 2 de révolution de même axe que le doigt 1. Cette palette presenteosur la plus grande partie de sa hauteur, une surface cylindrique 3 et se termine, à a base, par un chanfrein tronconique 4 et une surface circulaire plane 5 perpendiculaire à son axe. L'épaisseur totale e de cette palette est déterminée expérimentalement de, façon à obtenir des conditions d'équilibre entre les différentes forces suceptibles de la mettre en mouvement, et des conditions de résonance sur lesquelles on reviendra plus loin au sujet du fonctionnement. L'électroaimant ou solénoïde S comprend une bobine 6 alimentée par des fils d'arrivée de courant 7. Le courant utilisé est du courant continu. Son passage est déclenché par une information recueillie sur une machine de contrôle quelconque, extérieure au dispositif, et non représentée. Le solénoide comprend par ailleursun noyau magnétique 8 à section radiale en L, dont la cavité tournée vers l'extérieur du mécanisme et vers la palette 2, sert de logement à la'bobine 6. Ce noyau est percé suivant, son axe d'un passage 9, dans lequel peut coulisser le poussoir P. Ce solénoide S est enfermé dans un boîtier cylindrique 10 fermé à sa partie a supérieure par un couvercle 10a.Le jeu entre la paroi interne 11 de ce boîtier 10 et la paroi cylindrique 3 de la palette 2 est tel qu'il y ait guidage par coulissement sans coincement de la paitte 2 dans le boîtier 10. La hauteur de ce boîtier est telle qu'il existe, entre la face supérieure du noyau magnétique 8 et le couvercle 10a un volume libre 12 de hauteur 1. La plus grande partie de ce volume libre est occupée par un anneau isolant 13. Cet anneau isolant présente une cavité centrale 14 qui communique avec l'extérieur par un orifice 15 percé radialement dans cet anneau. A sa partie supérieure, la cavité centrale 14 est fermée par un élément 16, du genre presse-étoupe, qui protège l'ensemble de la cavité interne centrale du mécanisme contre les entrées de poussières. Le jeu de cet élément 16 autour du doigt 1 est juste suffisant pour assurer le guidage par coulissement sans coincement de ce doigt dans a cet élément. Par ailleurs, une échancrure 13a pratiquée radialement dans l'anneau 13, mais ne débouchant pas dans la cavité centrale 14, permet l'accès des fils d'arrivée du courant 7 à la bobine 6. Enfin, le boîtier 10 ménage entre son fond et la palette 2 la chambre d'aspiration A qui sera décrite plus loin. La boite à dépression D fermée par la membrane battante M comprend une boite proprement dite cylindrique 17 comportant un fond 18 circulaire et une paroi cylindrique 19 dont le bord est muni d'un joint de portée 20 en un élastomère approprié. La membrane M est une plaque circulaire en élastomère, par exemple en un élastomère polyuréthane de marque Vulkollan. Cette membrane M est portée en son centre par une tige 21 fixée au centre du fond 17 et plus haute que la paroi 19; le joint entre la portée 20 et la membrane M est assuré dans des conditions qui seront précisées plus loin au sujet du fonctionnement. La boîte D présente, dans son fond 17, un trou cylindrique 22 qui est relié par un petit conduit cylindrique 23 avec la chambre d'aspiration A. Cette chambre d'aspiration A est ménagée, ainsi qu'il a déjà été dit, entre le fond du boîtier 10 et la palette 2. La hauteur libre c entre cette palette en position haute et le fond 24 du boîtier est égale à la course c du doigt 1 entre ses deux positions extrêmes. Par ailleurs,la chambre A est délimitée latéralement par la surface cylindrique interne 11 du boîtier 10 et c'est dans cette chambre que débouche radialement le conduit'23 qui communique avec la boite à dépression p. Vers le haut enfin, cette chambre est délimitée par le chanfrein 4 et la paroi circulaire plane inférieure 5 de la palette 2. La prise de vide V est unôrifice très étroit percé au fond de la chambre d'aspiration A, dans l'axe du poussoir P. Son diamètre est très inférieur (environ trois fois dans l'exemple d'application considéré plus haut) à celui du conduit 23 de communication entre la boite à dépression D et la chambre d'aspiration A. La source de vide à laquelle est reliée cette prise de vide est d'un débit moyen, d'environ 50 1/minutie dans l'exemple d'application considéré. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est le suivant: La position de repos du poussoir P est celle représentée par la Fig. 3 sur laquelle le poussoir P est en position basse, palette au contact du fond 24 du boîtier, le solénolde S n'est pas excité, aucun courant n'arrivant par les fils 7, et la boite à dépression D est en communication avec l'atmosphère, la membrane battante M étant en position plane. Lorsqu'une tnformation, envoyée par la machine de contre, nécessite le passage en position haute du poussoir P, cette information, du type impulsionnel, à flancs très raides, établit tout d'abord un courant variable dans les fils 7 d'alimentation du solénoïde S. Celui-ci sollicite alors la montée vers son noyau 8 de la palette 2, mais celle-ci est retenue en position basse par son poids. Ces deux sollicitations contraires exercées sur la palette 2 engendrent une vibration qui la fait décoller du fond 24, avec une certaine fréquence de résonance résultant des paramètres électromagnétiques définissant le solénoide S et du poids de la palette. Dans l'exemple considéré, cette fréquence est de 100 000 Hz. Ces décollements établissent une circulation de petites veines d'air du fait de la libération de l'orifice de la prise de vide V: il en résulte une aspiration qui partir de la chambre A remonte à travers le conduit 23 vers la boite à dépression D, la membrane M a tendance à fermer cette botte en se déformant et en appliquant son pourtour sur la portée 20. La palette 2 et le doigt I du poussoir p se trouvent alors pratiquement libérés de l'effet de la pesanteur; en effet, les filets d'air arrivant sous la palette exercent sur elle-une action de soulèvement très importante par rapport au poids de l'ensemble du poussoir.L'action du solénolde S peut alors jouer librement et totalement pour faire monter en un temps très court la palette 2 et donc le doigt 1, tout en transmettant vers le haut l'effort d'impact nécessaire sur l'organe que doit commander le poussoir. Ûés que le poussoir ne doit plus ?tre en position haute, le courant cesse de passer dans les fils 7 d'alimentation du solénoïde S. La palette 2 retombe alors sous l'action du poids du poussoir, renforcée par celle du vide entretenu par la prise V. Par ailleurs, les fuites entre la membrane M qui ferme la boite à dépression D et la portée 20 snt suffisantes pour que l'absence d'aspiration, lorsque la prise de vide V est referme, cette boite à dépression se remette à l'atmosphère. L'élasticité de la membrane intervient également à cet effet, afn qu'elle reprenne la forme plane correspondant à la mise à l'atmosphère de la botte. On réserve ainsi l'essentiel de l'énergie électrique au libre jeu de l'électroaimant, un appoint d'énergie mécanique déchargeant cet électroaimant du travail contre la pesanteur. L'un des intérêts essentiels de ce dispositif est de permettre une réponse rapide (moins de 0,005 seconde dans l'exemple considéré) tout en ayant un effort transmis par le poussoir qui soit notable (supérieur à 5 daN dans ce cas). En l'absence de ce dispositif, une telle rapidité de déclenchement ne serait pas possible au-delà d'un effort limité (ici de 0,25 daN). Ceci permet, dans l'exemple d'application considéré, de disposer d'un "facteur de marche" de 900 coups par minute, ce qui est largement suffisant pour suivre par exemple la cadence d'une machine d'inspection de bouteilles. - REVEN-DICATIONS - 1.- Dispositif de commande par poussoir, du type comprenant un poussoir et un électroaimant à axe a peu pres vertical qui, lorsqu'il est excité-, impartit un mouvement vertical a une partie dudit poussoir, caractérisé en ce que ladite partie du poussoir (P) est consttuée par une palette (2) disposée en regard de l'une des extrémités horizontales de l'électroaimant (S) et en ce qu'il comprend des moyens (V-A-D-M) d'amenée de filets d'air contre la face (4-5) de cette palette opposée à l'électroaimant. Z.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la palette (2) est disposée dans un boîtier (10) avec lequel sa face (4-5) opposée à l'électroaimant (5) délimite une chambre d'aspiration (A)- et qui présente un orifice d'entrée d'air (23) et un orifice de sortie d'air (V) débouchant tous deux dans cette chambre. 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la face (4-5) de la palette opposée à l'électroaimant (S) présente une surface (5) disposée en regard de l'orifice de sortie d'air (V) et en ce que celui-ci est relié à une source de vide. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface (5) de la palette disposée en regard de l'orifice de sortie (V) est perpendiculaire à la direction de déplacement du poussoir (P) et en ce que l'orifice de sortie (V) est ménagé dans un fond (24) du boîtier parallèle à cette surface (5) de la palette. 5.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la face (4-5) de la palette opposée à l'électroaimant (S) présente une surface (4) disposée en regard de l'orifice d'entrée d'air (23). 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la surface (4) de la palette disposée en regard de l'orifice d'entrée (23) est une surface tronconique dont l'axe est l'axe de déplacement du poussoir (P). 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caËactérisé en ce que l'orifice d'entrée d'air (23) communique avec l'intérieur d'une cavité ménagée dans une chambre de dépression (D) qui communique avec l'atmosphère et peut être fermée par un organe (M). 8.- Dispositif. suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre de dépression (D) est constituée par un boîtier (17) présentant une ouverture et en ce que l'organe de fermeture de cette chambre est une membrane souple (M) dont la périphérie ménage un passage avec le bord (20) de l'ouverture du boîtier et qui peut venir s'appliquer contre ce bord. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la palette (2) est montée coulissante dans le boîtier (10) et en ce qu'il est prévu un passaqe (14-15) faisant communiquer avec l'atmosphère la face de la palette disposée en regard de l'électroaimant. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le poussoir (P) comprend une tige (1) à l'extrémité de laquelle est fixée la palette (2) et qui traverse l'électroaimant (S) suivant son axe. 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la palette (2) est disposée en regard de la face horizontale inférieure de l'électroaimant (S).