Brevet FR2354484A1 — publié le 19780106

La présente invention, due à la ccllaboration de Monsieur henni BLANC se rapporte à un dispositif#equi- libreur d'organe mobile d'une machine déplaçable en hauteur, par ticuliercrnent adapte aux cas des organes de machines auxquels or désire pouvoir communiquer un déplacement rapide avec une commande sensible, comme par exemple des palpeurs de machines de contrôle dimensionnel à commande numérique, des têtes de soudure ou de découpage, des têtes de traçage pour machines à dessiner et, d'une façon générale, lorsque l'on souhaite commander un tel déplacement par un servo-moteur à commande numérique. Généralement de tels organes sont équilibrés par des contrepoids qui leur sont reliés par chaises et poulies, ou par une bande de feuillard. Cette solution classique double l'inertic de l'ensemble, et la course peut être limitée par la taille et l'encombrement du contrepoids. La présente invention a pour objet un dispositif permettant avantageusement d'équilibrer de tels organes sans inertie et frottement notables supplémentaires. Essentiellement à cet effet, le dispositif équilibreur selon l'invention d'un organe mobile de machine déplaçable en hauteur, est caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre pneumatique à simple effet dans lequel coulisse avec un certain jeu de fuite un piston qui est relié par un lien à l'organe mobile précité, ce cylindre pneumatique étant alimenté par l'intermédiaire d'un détendeur de pression réglable. On comprendra que le film d'air du jeu de fuite précité élimine tout frottement du piston dans le cylindre et que le piston est d'une taille et inertic bien inférieure à celle d'un contrepoids. Une telle élimination du frottement peut aussi être appliquée au passage du lien dans le fond de cylindre. En outre, en vue de satisfaire à toute exigence d'en combrement en hauteur, le cylindre pneumatique peut être disposé en parallèle a la course de l'organe mobile avec le lien passant sur au moins un organe rotatif de renvoi à faible frottement. D'autres particularités de l'invention appratront en outre dans la description qui va suivre d'un exemple de réalisation d'un tel dispositif équilibreur, représenté au dessin annexe, dans lequel - la figure i est une vue en élévation d'un cylindre pneumatique équilibreur accouplé à un organe de machine à déplacement vertical, le cylindre étant partiellement représenté en coupe - la figure 2 est une vue en coupe transversale du piston du cylindre de la figure 1, suivant Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une vue de détail en coupe suivant Ili-Til de la figure 1 Le dispositif représenté est destiné à équilibrer un organe de machine 1 à course verticale, pouvant être commandée de toute manière convenable, par exemple par une crémaillère 2 qu'il porte et un pignon d'entraînement 3 de celle-ci, monté sur le bâti de machine et entraîné par un motoréducteur schématisé en M . Cet organe de machine 1 peut de même être guidé dans son mouvement vertical de toute manière convenable, et notamment par patins et glissières à film d'air sous pression comme cela est prévu dans de nombreuses machines à commande numérique, en vue d réduire autant que possible les frottements. Le dispositif équilibreur comprend un cylindre pneumatique à simple effet 4 ici disposé en parallèle à la course de l'organe mobile 1. Les tuants usuels 5 d'assemblage des fonds de cylindres 6, 7 ont leurs extrémités filetées qui sont prolongées et traversent chacune une bride de fixation 8 du cylindre, comportant des passages 10 de vis de fixation sur le bâti de machine non représenté. Dans le cylindre 4 coulisse un piston il. Ce piston comprend deux pièces semi-cylindriques lia, iib assemblées et serrées par plusieurs vis 12 sur une bande de feuillard 13 qui traverse les fonds de cylindre 6, 7 et constitue le lien entre ce piston et l'organe de machine 1, ainsi qu'on le verra plus loin. Les deux pièces lia, llb constituent un moyeu qui est entouré d'un manchon lisse 11c formant le contour externe du piston et coulissant avec un léger jeu de fuite d'air dans le cylindre 4. Ce manchon est maintenu axialement par rapport au moyeu par l'intermédiaire d'anneaux d'arrêt axial usuels 14. Le piston il délimite dans le cylindre 4, en combi- nais on avec le fond de cylindre 6 et avec une bague intermédiaire 15 adjacente formant raccord d'admission d'air comprimé en lira, une chambre î destinée à être maintenue sous une pression régu- lée ajustable par l'intermédiaire d un détendeur de pression sehé- matisé en 17. La bande de feuillard 13 traverse le fond de cylindre 6 dans une fente correspondante avec uii léger jeu de fuite d'air, tandis qu'elle traverse le fond de cylindre 7 dans une plus ldrge fente 18 offrant un passage facile aux échanges d'air entre la chambre 19 du cylindre et l'atmosphère. A chacune des extrémités u cylindre 4 est disposé, pour la bande de feuillard 13, un organe rotatif de renvoi ici constitué par un galet 20 dont l'axe 21 tourillonne dans un étrier de support 22 rapporté en bout des fonds de cylindre. Chaque étrier 22 est monté libre sur les prolongements filetés des tirants 5 avec interposition, entre les écrous de maintien 23 des brides 8 et étrier lui-même, de rondelles Belleville 24 servant à maintenir la bande de feuillard 13 sous une tension prédéterminée. Chaque étrier présente une saillie cylindrique latérale 22a lui servant d'organe de centrage par rapport à la bride 8 correspondante. Des écrous 25 disposés aux extrémités des tirants permettent de soumettre les rondelles Belleville 24 à une certaine précontrainte avant fixation de la bande de feuillard 13 avec l'organe de machine 1, cette fixation des extrémités de la bande 13 avec une pièce d'attache 26 solidaire de l'organe 1 étant ici prévue à l'aide de vis 27 et patins de serrage 28. La précontrainte donnée aux rondelles Belleville 24 peut alors être reportée sur la bande 13 en desserrant les écrous 25. On comprendra que la mise sous tension de la bande de feuillard garantit une bonne rigidité axiale de ltéquilibreur. De même, ltéquilibrage proprement dit peut être assuré d'une façon très sensible par dosage de la pression régulée par le détendeur 17, étant à noter que le débit d'air de fuite au niveau du piston 11 et de la fente de traversée de la bande 13 dans le fond de cylindre 6 font que ces deux organes se trouvent c#r;- trés sur film d'air et que leur déDlacement est pratiquemen. exempt de frottements. Les seuls frottements intervenaiit ici sont ceux de roulement des galets 20. Les seules masses ajoutées à celle de l;organe 1 se trouvent en tous cas réduites à celles du piston il et de la bande 13. De préférence, les galets 20 utilisés sont d'une surface périphérique légèrerlent bombée ce qui favorise le centrage de la bande de feuillard 13 maintenue sous tension et réduit donc les tensions s'exerçant dans ses zones de bordure-, en lui conférant ainsi une diminution des risques de craquelures en bordure et une bonne tenue en fatigue. Bien entendu, l'emploi de galets de renvoi peut être éliminé tout en restant dans le cadre de l'invention lorsque l'encombrement d'ensemble ne s'oppose pas à ce que le vérin équilibreur soit directement implanté au dessus de l'organe mobile 1 et dans le prolongement de sa course. En outre, il est ici prévu, à la partie supérieure du brin de suspension de l'organe 1, un dispositif de blocage par pincement de la bande de feuillard 13 en cas de rupture de la pression d'équilibrage dans la chambre 16, accidentelle ou volontaire. Ce dispositif est schématisé comme étant constitué de deux patins de serrage 29 et 30, l'un solidaire d'un support 31 du dispositif fixé sur le bâti de machine, l'autre solidaire de tirants 32 coulissant dans le support 31 et réunis par une plaque d'appui 33 de rondelles Belleville 34 entourant les tirants et pouvant être soumises à une précontrainte de serrage de la bande 13 par la manoeuvre des écrous 35 disposés en bout de tige filetée des tirants 32. Un vérin pneumatique de desserragE 36 à simple effet est int#rnosé entre le support 31,sur lequel est fixé le cylindre 36a\et la plaque 33, à laquelle est attachée en liaison de tracion, la tige de piston 36b, de sorte que les patins peuvent être desserrés pneumatiquement à l'encontre de leur solliritation de serrage assurée par les rondelles Belleville. Le vérin de ce dispositif de serrage peut être alimenté par une dérivation prise après le détendeur 17, c'est-à-dire être soumis à la pression d'équilibrage, outre alimenté à partir de la source de pression alimentant le détendeur, par l'intermé- diaire d'une électrovanne actionnable par un contact manomètrique branché entre le détendeur 17 et la chambre 16. Bien entendu, d'autres variantes peuvent être imaginées sans pour autant sortir du domaine de 1'invention.. REVENDICATINS 1. Dispositif équilibreur d'organe mobile d'une r:#chi- ne déplaçable en hauteur, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre pneumatique à simple effet dans lequel coulisse avec E certain jeu de fuite un piston qui est relié par un lien à l'or- gane mobile précité, ce cylindre pneumatique étant alimenté par l'intermédiaire d'un détendeur de -pression réglable. 2. Dispositif équilibreur selon la revendicacion 1, caractérisé en ce que le lien traverse le fond de cylindre souris à ladite pression avec un certain jeu de fuite. 3. Dispositif équilibreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre pneumatique est disposé en parallèle à la course de l'organe mobile et que le, lien passe sur au moins un organe rotatif de renvoi. 4. Dispositif équilibreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le lien constitue une boucle fermée entre piston et organe mobile passant sur deux organes rotatifs de renvoi aux deux extrémités du cylindre. 5.~Dispositif équilibreur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en tension du lien. 6. Dispositif équilibreur selon lesrevendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens de mise en tension sont constitués par des éléments à ressort interposés entre le cylindre et des supports desdits organes rotatifs mobiles par rapport à celui-ci. 7. Dispositif équilibreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le lien est une bande de feuillard et que les organes rotatifs de renvoi sont des galets à surface périphérique lègèrement bombée. 8. Dispositif équilibreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le passage du lien dans le fond de cylindre non soumis à ladite pression est prévu de grandeur telle qu'il ne freine pas les échanges d'air aver l'atmosphère lors du déplacement du piston. 9. Dispositif équilibreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de blocage par pincement de la partie supérieure du lien assurant la suspension de l'organe mobile précité, ce dispositif étant sollicité au pincement par ressorts et actionné pneumatiquement au desserrage en réponse à la pression d'équilibrage établie dans le cylindre.