Brevet FR2342419A1 — publié le 19770923

La presente invention a pour objet un ensemble formant verin ac tionné par fluide,notamment l'air comprimé, et comportant un dispositif detecteur de proximite, commutateur electronique, capable de détecter de façon nu mérique avec grande précision une position donnée de l'équipage tige piston mobile par rapport au corps du verin, par exemple, quand ce sous ensemble tige piston est en butée en position extrême de sa course dans le cylindre. Un premier groupe de dispositifs connu permet de detecter le moment ou l'équipage mobile, en général le sous ensemble tige piston - arrive en fin de course - par utilisation d'une prise de pression aménagée a l'extremi- té situee coté echappement. Lorsque le piston est arrivé en fin de course la pression de la chambre mise a l'échappement tombe au niveau de la pression de la pression atmosphérique et ce changement de niveau de pression est détecte exterieurement au vérin par une valve appropriée qui délivre alors un signal pneumatique ou electrique. Un tel dispositif n'est pas sans présenter d'inconvénients.Notamment si pour une cause mécanique diverse l'équipage mobile ne realise pas la totalité de sa course initialement prévue avant l'arrêt, le de détection émet tout de même le signal de fin de course1 car la pression d'echappement-sera retombée au niveau atmosphérique. Le second type de détecteur connu a commande par fluide permet de pallier å une partie des défauts précités, notamment de ne délivrer un signal qu'après la fin de course totale initialement prevue de l'équipage mobile dans le cylindre. Pour ce faire, de tels dispositifs comprennent une première prise de pression aménagée dans le cylindre et située de l'autre côté du piston côté chambre, mise en pression motrice. Le signal de sortie fin de course est alors émis par un dispositif valve pneumatique combinant simultanément, la présence d'une pression sur le second orifice. Les prises de pression ne sont généralement pas ajustables en position et de plus sont d'un diamètre minimum. En conséquence, d'une part la précision de detection ne peut être tres grande ( quelques millimètres au mieux ) et en certaines plages des cas d'arrêt de l'équipage mobile durand la course initialement prévue, des signaux parasites ou incertains peuvent être émis. Par ailleurs, lorsque les joints d'étanchéité du piston se trouvent en arrêt au droit du second orifice de pression le signal peut être emis ou non, d'ou une indétermination du résultat. De plus, lorsque l'equipage tige piston est équipé de deux joints a lé- vres, si l'arrêt fortuit se situe tel que, le second orifice de pression soit situé entre les deux lèvres, le niveau de signal émis est incertain . Enfin, I'emission d'un signal de nature electrique ne peut être réalisée que par un dispositif extérieur. D'autres dispositifs connus comprennent dans les extremités avant et arrière des verins, des organes mécaniques poussoirs actionnés par les pistons ou des pièces d'adaptation qui y sont liées. Lorsque ceux-ci viennent en fin de course, les dits poussoirs actionnent les organes, valves pneumatiques ou contacts electriques, delivrant des signaux de fin de course. De tels dispositifs ne sont pas sans présenter quelques inconvénients. En particulier d'une part l'emploi de pièces mécaniques en mouvement - poussoir ou dispositif d'etanchéité en plus de celui du verin de base - tant a réduire la durée de vie du dispositif, d'autre part, les réglages s' avèrent difficiles et les précisions de l'ordre de 0,5 mn ne peuvent pas être technologiquement atteintes ni reproductibles. Enfin d'autres dispositifs connus comprennent des detecteurs ma gnétiques disposés le plus généralement extérieurement au verin, fixés, réglables ou non sur le corps de celui-ci. L'equipage mobile, notamment le piston intérieur comporte alors nécessairement une partie en matériau particulièrement magnétique. De tels dispositifs ne sont pas sans présen- ter quelques inconvénients. En particulier ils nécessitent l'emploi de materiaux spéciaux amagnétiques pour le corps du cylindre, et des pièces particulièrement magnétiques sur l'équipage mobile tige piston. Le choix des materiaux de construction de base, est alors limitatif, de plus les précisions atteintes ne sont généralement pas meilleures que 2 ou 3 mil limètres en fin de course totale des dits verins. La présente invention a précisemment pour objet d'eliminer les inconvénients sus mentionnés, par la réalisation d'un ensemble verin mu par fluide - notamment pneumatique - comportant un dispositif detecteur de position ou de fin de course - par proximité - sans contact a commande electronique pouvant être fabriqué de manière industrielle en grande série. Selon l'invention, des ouvertures cylindriques, notamment tarau dées, sont aménagées sur les extrémites, nez et fond, d'obturation du vé- rin, lesquelles ouvertures sont en liaison directe avec les chambres d'admission et d'echappement des dits verins. Dans ces ouvertures sont montés par les moyens mécaniques appropriés, notamment filetage et contre-ecrous des détecteurs de proximité, commutateurs electroniques sans pièce mobile. Ltetancheite entre les extrémités du vérin et les détecteurs ainsi positionnés est realisee par des moyens connus, par joints toriques dans un logement lamé et maintenus par rondelles et contre-écrous. Le détecteur, commutateur electronique est constitué d'un corps, notamment cylindrique, assurant la protection des éléments internes et la fixation sur tous matériaux, notamment les extrémités du vérin, le dit corps pouvant dans l'une des exécutions être fileté sur tout ou partie de sa longueur pour la dite-fixation et réglages, d'une extrémité avant comportant les elements internes de detection sensibles, notamment d'une cellule inductive sensible a tout matériau metallique situé dans son champs axial, d'une partie centrale comprenant un circuit electronique de modulation et de commutation et d'un amplificateur, enfin d'une extrémité en rapport avec les fils de connections et raccordements extérieurs, généralement au nombre de 3 : un fil commun, un fil d'alimentation électrique et un troisième de sortie. L'extrémité active du détecteur est placée dans une position - telle que, tant par rapport a la face d'appui interne du piston, sur l'extrémité de fermeture du cylindre, que par rapport a 1 'axe principal de mouvement lorsque l'équipage mobile tige piston du dit verin a effectué sa course totale, en butee sur l'extrémité correspondante du vérin, nez ou fond, l'une des pièces métalliques du dit equipage mobile vient å proximité de la dite extrémité active du détecteur.En ce point precis de la course, le détecteur en sa partie active, l'extrémité située a l'intérieur du vérin, généralement côte chambre mis à ltechappement, détecte par proximité > sans contact mécanique, la présence de la dite piece de l'équipage mobile tige piston. Cette detection entraine une modification de lletat du circuit electronique interne au corps du dit détecteur, rend ce circuit a l'état passant - s'il ne l'était pas au préalable ou a l'état bloqué, non passant, s'il l'était antérieurement - et par amplification interne au détecteur, délivre un signal de sortie numerique de niveau différent de celui de l'état antérieur a la présence de la pièce de l'équipage mobile, c'est a dire, avant I'exécution de la fin de course totale jusqu'en butee de l'équipage mobile tige piston. Le reglage transversal du détecteur par rapport a la pièce de l'équipage mobile à détecter, notamment lorsque celle-ci présente une forme appropriée permet d'ajuster avec un grande précision le point de détection avant ou coçncidant au point de butée du piston sur l'extrémité du corps du verin. Ce point peut, notamment être reglé à moins de 0,5 mm du point de butée avec une grande répétitivité au cours du fonctionnement alterné du verin. Un tel dispositif peut être réalisé sur l'une ou l'autre des extrémités du verin ou simultanément sur les deux, afin de fournir un signal de detection fin de course totale, en position extrême sur l'un ou l'autre côté ou sur les deux extrémités de la course du vérin. L'invention sera mieux comprise et des caracteristiques secondaires ainsi que ses avantages apparaitront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous a titre d'exemple On a choisi pour expliquer l'invention plus clairement un cas d'utilisation simple qui n'implique,bien entendu, aucune intention limitative. On se réferera aux desseins de la planche unique annexée, dans laquelle - La figure 1 est une vue en elevation et en coupe du verin equipé de deux detecteurs, conforme a l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe transversale. Le verin pneumatique double effet, simple tige a amortissement pneumatique et avec detecteur qui fait l'objet de l'invention, representé en elevation et en coupe à la figure 1 , est constitue, d'un coprs comprenant essentiellement le cylindre 1 et les extrémites de fermeture avant dite nez 2 et arrière dite fond 3. A l'intérieur de ce corps est monte, coulissant dans les deux sens, selon l'axe principal 4, le sous ensemble équipage tige piston constitué essentiellement d'une tige 5 et d'un piston 6, comprenant de façon monobloc avec le piston ou la tige ou de façon rapportee, des parties appelées amortisseurs avant 7 et arrière 8 .Dans les nez et fonds sont aménages des orifices tel celui 9 de la figure 2, reliés a un distributeur de commande de fluide extérieur au dispositif et non représente, susceptible d'alimenter ou de mettre à l'echappement alternativement les deux chambres 10 et 11 qui sont delimitees dans le cylindre 1 de part et d'autre du piston 6. Dans ces mêmes nez et fonds sont aménagées deux autres ouvertures 12, 13, taraudees dans l'exemple. L'ouverture avant, 12 est en communication directe avec la chambre avant IO du vérin, et l'ouverture arrière 13 avec la chambre arriere 11. Dans ces ouvertures 12 et 13 sont placés des détecteurs de proximité sans contact a commande electronique I4 et 15.Chaque detecteur de proximité est constitué selon cette figure 2 d'un corps 16, notamment cylindrique et fileté sur tout ou partie de sa longueur, comprenant enrobé dans une résine synthétique, une cellule inductive en son extrémité 17 et 17.a. figures 1 et 2, sensible a toute proximité immédiate d'un corps métallique selon l'axe principal 18 du corps du dit détecteur, un circuit électronique à transistor de modulation et de commutation 19, un amplificateur 20 et des fils de connection extérieurs a son autre extrémité au nombre de trois 21, l'un commun à l'alimentation et la sortie, le second pour l'ali- mentation en tension appropriée, le troisième de sortie de signal numérique directement utilisable sans amplificateur ou relais exterieur annexe.Les détecteurs 14 et 15 sont directement visses dans les orifices 12 et 13 et leur position est déterminée par blocage des contre-ecrous 24 et 25 . Les figures 1 et 2 montrent clairement que les extrémités de détection 17 et I7.a. se trouvent directement dans les chambres 10 et 11 du vérin, donc soumises au seul contact du fluide moteur et aux pressions de ce dernier à l'exclusion de tout contact mécanique. Lletancheite entre les ouvertures 12 et 13 et les détecteurs 14 et 15 en communication directe avec le fluide des chambres 10 et 11, est réalisée & l'aide de joints toriques 26 et 27 placés dans des lamages et a l'aide de rondelle 28 et 29. Sur la figure 1 relativement à la partie arrière 3 du vérin, l'axe 18 d'implantation du détecteur 15 et la profondeur de reglage du dit détecteur dans l'extrémité 3 sont tels que l'extrémité en forme notamment de tronc de cône 30 de la partie métallique 8 solidaire de l'équipage mobile tige piston 5 et 6 soit dans le champs de detection de la partie sensible 17 du dit detecteurt lorsque le vérin est en position tige piston rentrez, cas de la figure 1.De mène relativement a la partie avant nez 2 du vérin, l'axe 31 d'implantation du détecteur 14 et la profondeur de réglage du dit détecteur sont tels que l'extrémité 32, de la partie metallique amortisseur 7 solidaire de l'équipage tige piston 5 et 6 soit dans le champs de detection de la partie sensible 17.a. du dit detecteur lorsque le vérin est en position tige piston 5 et 6 sortie, c'est à dire, piston 6 en appui sur la face 33 de l'extrémité nez 2. Le fonctionnement du dispositif est exposé ci-après. L'appareil dans la position représentée par la figure 1, et correctement raccordé et alimenté tant en fluide que du point de vue electrique, est en position dite tige piston rentrée fin de course arrière. Le piston 6 est alors en appui sur la face 34 de l'extrémité fond 3. La partie en tronc de cône 30 de l'amortisseur 8 solidaire de l'équipage tige piston 5 et 6 se trouve alors dans le champs de detection de la partie sensible 17 du détecteur 15. Ce detecteur émet alors un signal fin de course totale arrière. En cet etat pour la partie avant 2 la partie 32 de l'amortisseur avant 7 ne se trouve pas dans le champs de la partie sensible 17.a. du detecteur 14.Ce détecteur se trouve alors dans un état tel qu'il délivre un signal opposé au précédent, de non fin de course avant, c'est à dire, une information indiquant que l'équipage mobile tige piston n'est pas en position tige sortie, le piston 6 n'etant pas en appui sur la face 33 de l'extrémité avant 2. Lorsque la chambre 10 est mise a l'échappement et que la chambre 11 est alimentee convenablement en pression par l'orifice principal 9, sous l'effet de la dite pression l'équipage mobile tige piston se déplace vers la gauche, la tige 5 sorti du nez 2. En fin de course totale et uniquement lorsque le piston vient en butée sur la face 33 de l'extrémité avant 2, la partie 32 de l'amortisseur 7 se trouve alors dans le champs de détection de la partie active I7.a. du détecteur 14. Celui-ci émet alors un signal numérique opposé au précédent, c'est a dire un signal de fin de course totale effective avant, le sous ensemble tige piston en butée sur la face 33 du nez 2.En cet etat, et depuis le démarrage effectué en ce sens de déplacement, la partie 30 de l'amortisseur 8 a quitte le champs de détection de la partie sensible I7 du detecteur arrière 15. Ce dernier détecteur délivre alors en sortie, le signal numerique opposé au cas de la figure 1 réprésentée, c'est å dire un signal numérique indiquant que l'équipage mobile tige piston 5 et 6 n'est plus en position fin de course arrière, le piston 6 n'etant plus en butée sur la face 34 de l'extrémité fond 3. Un avantage notable de l'invention reside dans le fait selon lequel la détection de fin de course arriere par exemple, piston 6 en butée sur le fond 3, est très prise, de l'ordre du dixième de millimètre. En particulier, l'extrémité 30 de l'amortisseur 8 etant en forme de tronc de cône, un réglage fin de la profondeur du detecteur 15, selon son axe 18, est realisable aisément à l'aide de son corps fileté et permet d'ajuster avec précision de l'ordre du dizieme de millimètre le point voulu de detec- tion, soit au point précis de contact du piston 6 sur le fond 3, soit en un point situé dans les deux ou trois derniers millimètres de fin de course, avant contact du piston sur le fond 3. Il en est de même pour les pièces constitutives avant. De nombreuses variantes peuvent être apportées a la réalisation décrite et presentée uniquement à titre d'exemple. La description precedente concerne un verin avec dispositif d'amortissement pneumatique de fin de course reglable avant et arrière, comprenant notamment les joints d'amortissement 35 et 36, un dispositif de réglage d'amortissement par vis 37 et les amortisseurs déjà décrits 7 et 8. Le dispositif objet de l'invention s'applique egalement a des ensembles verins ne comportant pas de dispositifs d'amortissement fin de course pneu matique, En ce cas les pièces 7 et 8 peuvent ne plus être, pour la détection, que de simples ecrous de forme d'assemblage tige piston et d'entretoises. La figure 1 illustre un exemple de vérin simple tige. L'objet de l'invention s'applique egalement à d'autres modes d'exécution de verins, notamment, verins a double tige traversant le fond 3, verin simple effet comprenant par exemple un ressort de rappel dans la chambre 10 et 11. L'exemple figure 1 n'etant pas limitatif quant la disposition des detecteurs 14 et 15, ce dernier peut en variante être implante ou complets par un autre détecteur selon 38 suivant un axe voisin ou confondu avec l'axe principal du vérin 4, l'extrémité sensible du detecteur 38 detectant alors frontalement soit directement l'extrémité de la tige 6, soit l'ex tremité de forme appropriee de la pièce 8 ou encore la face du piston 6. Dans une variante de l'application du dispositif, le verin peut encore comporter un detecteur 39 en position intermédiaire de sa course totale afin de detecter non plus la fin de course totale, mais par exemple un passage en une position donnée du piston, ou une position d'arrêt consécutive a une possibilité de reglage de la course du verin par butée mécanique appropriée. La forme du corps du détecteur ainsi que son mode de fixation sur le corps-du verin ne sont pas limitatifs, en variante ce detecteur peut être en partie sphérique ou polygonale et etre monté et réglé par ajustement et bride. De meme selon une variante du dispositif, le verin peut comporter un detecteur tel que decrit précédemnent, ne comportant que la partie sensible inductive et qu'une partie du circuit de modulation de commutation et d'amplification, ces fonctions etant alors réalisées par des organes annexes extérieurs conventionnels non décrits. En variante, les circuits electroniques internes, la sortie des détecteurs peut ne comporter que deux fils pour alimentation et sortie combinées d'un seul signal, ou quatre fils pour alimentation et sorties digitales complémentaires séparées. L'exemple decrit pour la compréhension concerne un verin pneumatique mu par air comprimé . Par extension le dispositif objet de l'invention s'applique aux verins muent par tous fluides, gazeux notamment azote, gaz neutre, ou liquides notamment huiles hydrauliques et eau. Le dispositif, objet de l'invention peut être utilisé dans les cas ou un organe mécanique quelconque, ou une pièce, ou tout deplacement peut être assure par un verin à commande par fluide, et necessitant une grande précision et une sécurité de l'obtention de signaux, de position extrème de deplacement total ou de position de passage intermédiaire. il peut être utilise dans les montages de laboratoires, et sur installations automatisées, dans lessinductries variées telles que , mécaniquels, agricoles, alimentaires, textiles, chimiques et nucléaires. Des applications particulièrement intéressantes peuvent se rencontrer pour des commandes de deplacement, précis avec contrôle de sécurité de position, de pièces entrant dans la composition des coeurs de reacteurs nucléaires. Bien entendu, l'invention n'est nullement limite aux modes de mise en oeuvre decrits et illustres qui n'ont ete donnés qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les moyens constituants des equivalents techniques de ceux decrits et illustrés ainsi que toute adaptation et modification a la portée de l'homme de l'art, considérées séparément ou en combinaison et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 - Dispositif formant verin actionne par fluide et comportant dans des logements des detecteurs de proximité electroniques réglables de précision dont les champs de détection des extrémités desquels détecteurs sont situés dans le corps du verin en une position telle qu'ils puissent détecter et émettre un signal lorsque l'équipage mobile tige piston du dit vérin est en certaine position précise en fin de course totale pour lesquels le dit verin a été conçu ou en position intermédiaire donnée. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités de détection des dits détecteurs se trouvent dans les chambres avant et arrière du dit vérin soumises directement aux pressions du fluide de comnande et protégés de tout contact extérieur. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les détecteurs de position du dit verin sont électroniques, statiques, sans aucune piece mobile et travaille sans aucun contact mais par détection de proximite d'une pièce métallique de l'équipage mobile tige piston du dit vérin. 4 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les détecteurs délivrent des signaux de position très précise, de l'équipage mobile tige piston lorsque celui-ci est en une position extrème en butée sur les extrémités du corps du cylindre, uniquement par détection de proximité, sans contact, d'une partie métallique d'extrémité de forme de préférence, tronc cônique et solidaire de l'ensemble mobile tige piston, laquelle pièce mobile est solidaire de l'ensemble tige piston. 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le corps des détecteurs cylindriques filetés extérieurement permettent dans les orifices qui les reçoivent, un réglage très précis du point de détection de la position de l'équipage mobile tige piston tant au point précis de contact du piston sur ltune ou l'autre extrémités du corps du cylindre que en un point precis situé à quelques millimètres de cette extrémité. 6 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les détecteurs peuvent également avoir des formes diverses polygonales ou semisphériques et être montés selon toutes dispositions conformes aux règles de l'art, notamment par ajustement et brides. 7 - Dispositif selon les revendications 2 à 4 > caractérisé en ce que les détecteurs délivrent des signaux numériques de position, de nature électrique de niveau utilisable par des circuits de commandes industriel les sans l'aide de contacteur ou d'amplificateur extérieurs. 8 - Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'axe des détecteurs peut être sensiblement perpendiculaire a l'axe principal du mouvement du sous ensemble tige piston du vérin ou être sis tué frontalement sensiblement parallèlement au dit axe de mouvement. 9 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que un ou plusieurs détecteurs peuvent être placés sur le corps du cylindre de manière à delivrer des signaux de detection de passage ou d'arrêt en position particulière intermédiaire de l'équipage mobile tige piston. IO - Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que le ou les détecteurs du dit vérin peuvent ne comporter que la partie active sensible de détection avant avec ou sans partie des circuits électroniques de modulation, commutation et amplification. II - Dispositif selon les revendications I,3,4 et 7, caractérise en ce que les pièces de l'équipage mobile tige piston, détectées par le détecteur sont construites en un matériau métallique quelconque, massives ou non. I2 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisés en ce que le vérin å commande par fluide est a amortissement pneumatique ou non, simple ou double tige traversante, et simple ou double effet. I3 - Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que le verin avec détecteur peut etre mu par, tout fluide, gazeux, air comprimé, azote gaz neutre... ou liquide, huile hydraulique, eau ...