Brevet FR2391844A1 — publié le 19781222

La présente invention est relative aux vérins hydrauliques utilisés dans les presses en général pour commander ltentrainement d'un organe mobile n'effectuant une course utile ou de travail que pendant une partie de son déplacement. Dans l'application ci-dessus, on sait qu'il est important de pouvoir disposer d'un déplacement rapide en approche et en retrait et d'un déplacement lent en course de travail aller et éventuellement retour dans le cas d'application aux presses à injecter les matières plastiques pour lesquelles la course de travail aller et retour considérée correspond aux phases de verrouillage et de déverrouillage d'un moule. Pour résoudre le problème ci-dessus, on a proposé des vérins de commande comportant un piston admettant, sur une partie de sa course, un transfert interne d'huile et associé à une tige de piston double. Une telle construction présente l'inconvénient d'exiger, pour la corrsiitution du vérin, la présence de deux cylindres bout à bout encomllrants et la présence d'une tige double de grande longueur, difficile et onéreuse à réaliser. On a proposé également des vérins ne comportant qu'une seule tige mobile travaillant en extension lors de la course d'approche ou de fermeture rapide et formant un piston libre sur une partie de sa course de façon à assurer un transfert d'huile entre les deux chambres qu'il délimite. Dans une telle construction, la tige de piston est enfilée, par un alésage interne, sur une tige creuse portée par le fond du cylindre opposé à la tige de piston. La tige creuse débouche dans l'alésage de la tige de piston qui coopère avec un piston porté par la tige creuse, lequel délimite ainsi dans l'alésage une chambre à volume variable et forme avec la tige de piston un vérin interne auxi liaire, à simple effet utilisé pour commander la course de rétraction de la tige de piston, c'est-à-dire la course d'ouverture rapide. Outre qu'une telle solution est onéreuse de fabrication puisqu'elle implique le rodage obligatoire de l'alésage de la tige de piston pour la coopération avec le piston de la tige creuse, il faut noter quelle conduit obligatoirement, du fait de sa conception, à une différence importante entre les sections de tige de piston mobile et de tige fixe. Un tel résultat n'est pas favorable à l'obtention d'un déplacement rapide en course de fermeture ou d'approche pour un débit donné de fluide. En outre, la différence de sections ci-dessus est toujours supérieure à la section utile du vérin auxiliaire assu mant la fonction de course de retour rapide.Il en résulte que pour un débit donné, la course de retour sera toujours plus rapide que la course d'approche, ce qui est un résultat inverse de celui habituellement recherché dans les commandes de presse pour lesquelles la course de retour doit s'effectuer normalement de façon moins rapide que la course d'approche ou de fermeture pour tenir compte du dégagement ou de lléjection de la pièce formée. La présente invention vise à remédier aux inconvénients ci-dessus en créant un vérin hydraulique à courses différentielles de retour et d'appro che rapides et de travail aller et retour lentes, présentant un encombrement relativement faible et pouvant être mis en oeuvre en ne faisant intervenir que des composants hydrauliques de contrôle et de régulation de faible encombrement et d'un prix de revient particlllieremellt bas. La conceptioll de l'oDjeí de l'invention permet d'obtenir, en contrepartie des courses de travail aller et retour de forte puissance et à vitesse lente présentant supplémentairement l'avantage d'entre amorties en fin de course. Conformément à l'invention, le vérin à courses différentielles du type comportant un corps formant un cylindre contenant un piston coulissant qui délimite deux capacités à volume variable opposées et qui est associé à une tige de piston traversant l'un des fonds du cylindre dont l'autre fond est prolongé intérieurement par une tige creuse fixe pénétrant en permanence dans un alésage borgne offert par l'ensemble piston-tige, ladite tige débouchant à la fois extérieurement au cylindre et dans l'alésage borgne, est caractérisé en ce que le cylindre présente un premier alésage de section supérieure à celle du piston s'étendant sur la majeure partie de sa longueur, et raccordé à un second alésage de section correspondant au piston et délimité à proximité du fond prolongé par la tige creuse fixe et en ce que, en combinaison, ladite tige creuse fixe présente une section supérieure à celle d'une partie de la tige de piston prolongeant la partie délimitant l'alésage borgne et traversant le fond correspondant du cylindre. Diverses autres caractéristiques ressortent de la descr/ption ci-dessous faite en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-éléyation du vérin conforme à l'invention. Les fig. 2 à 5 sont des vues schématiques illustrant différentes phases de fonctionnement de l'objet conforme à l'invention. Le vérin conforme à l'invention comprend un corps 1 qui est constitué par une enveloppe tubulaire 2 dont les extrémités portent deux fonds 3 et 4. L'enveloppe 2 délimite intérieurement un cylindre 5 dans lequel est disposé un piston 6 porté par une tige 7 montée, avec possibilité de coulissement étanche, dans le fond 3 qui en assure le centrage. Selon l'invention, le cylindre 5 présente, sur la majeure partie de sa longueur, un alésage 8 d'un diamètre supérieur à celui du piston 6. L'alésage 8 est raccordé par un congé 9 à un alésage 10 réalisé pour recevoir le piston 6 aMec coulissement étanche. L'alésage 10 s'étend à partir du fond 4 opposé au fond 3 assurant le guidage et le centrage de la tige 7.Le piston 6 délimite ainsi dans le cylindre 5 deux capacités à volume variable A et B qui présentent la particularité d'etre en intercommunication lorsque le piston 6 est disposé à l'intérieur de l'alésage 8, comme cela est représenté dans l'état de fonctionnement selon la fig. 1. Les capaci-tés à volume variable A et B communiquent avec des puits de raccordement 11 et 12 respectivement formés ou délimités par le fond 4 et l'enveloppe 2 dans le cas illustré. Ainsi que cela apparat dans ce qui suit, les puits ll et 12 sont destinés à permettre le raccordement du vérin à une installation d'alimentation hydraulique décrite ci-après.Les capacités à volume variable A et B sont prévues pour être placées soit en intercommunication, soit en état totalement isolé l'une de l'autre lorsque le piston 6 coopère avec l'alésage 10 qui présente, à cette fin, dans la paroi périphérique le délimitant, une garniture d'étanchéité 13 amovible. Selon une autre disposition constructive de l'invention, le fond 4, opposé au fond 3 assurant le guidage de la tige de piston 7, supporte ou forme, intérieurement à l'enveloppe 2, une tige fixe cylindrique 14 s'étendant concentriquement à l'enveloppe 2 et co-axialement à la tige 7. La tige 14 présente intérieurement un alésage 15 qui est en relation permanente avec un puits de raccordement 16 débouchant à l'extérieur du fond 4 pour permettre le raccordement à un circuit d'alimentation. Dans la forme de réalisation représentée, la tige fixe cylindrique 14 est rapportée sur le fond 4 mais il est évident qu'une disposition structurelle autre pourrait être envisagée et que notamment la tige 14 pourrait entre formée directement par le fond 4. La tige fixe 14 constitue un organe de coulissement et de centrage sur lequel le piston 6 est monté coulissant avec interposition d'une bague d'étan chéité. La tige 14 présente une longueur choisie pour que le piston 6 reste enfilé sur elle, quelle que soit sa position à l'intérieur de l'enveloppe 2. La tige 14 reste ainsi engagée en permanence dans une chambre axiale C délimitée par une partie 7a de la tige 7, laquelle est prolongée par une partie 7b de section effective plus faible que la tige 14 et traversant le fond 3 audelà duquel elle s'étend, La chambre C présente un diamètre légèrement supérieur à celui de la tige 14. L'exemple décrit ci-dessus concerne un vérin hydraulique destiné à faire effectuer à un élément mobile, non représenté aux dessins, une course d'approche dans le sens de rétraction de la tige 7, une course ou une phase de travail aller correspondant à la fin de course de rétraction de la tige " puis, dans le sens contraire, c'est-à-dire d'extension de la tige T, une course de travail retour 8 suivie dune course de retrait ou de retour, ces quatre courses représentant un cycle complet.A cet effet, le vérin est raccordé à un circuit hydraulique d'alimentation comprenant une pompe 17 puisant dans une banche 18 et assurant l'alimentation, par deux canalisations de dérivation 19 et 20, d'un distributeur principal 21 du type électro-niagnétique à trois positions et d'un distributeur secondaire 22 du type électro-magné- tique à deux positions. Le distributeur 21 est branché par ailleurs à un retour à la bâche 23, à une canaLisation 24 menant au puits 12 ainsi qu'à une canalisation 25 menant au puits de raccordement 16. Le distributeur 22 est branché à un retour 26 menant à la bâche 18, ainsi qu'à une canalisation 27 raccordée au puits 11. Le vérin décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante Dans la position représentée à la fig. 1, le vérin occupe un état de repos et les distributeurs 21 et 22 isolent totalement les capacités A, B et la chambre C de toute circulation de fluide. Le début d'un cycle de fonctionnement,efvue de commander une course d'approche rapide de l'organe mobile entraidé par la tige 7,est déclenché par tout moyen convenable ne faisant pas partie directement de l'objet de l'invention et plaçant les distributeurs 21 et 22 dans la position représentée à la fig. 2. Dans cet état, le fluide hydraulique traverse le dis tributeu i 21 et emprunte la canalisation 24 pour etre délivré dans la capacité B. SilnultaI1é- ment, le fluide hydraulique traverse le distributeur 22 pour être conduit par la canalisation 27 dans la capacité A qui est en intercommunication avec la capacité B, étant donné la position du piston 6 à l'intérieur de l'enveloppe 2. Compte tenu de la différence de section entre la tige 14 etla partie 7b de la tige 7, l'action du fluide introduit dans l'enveloppe 2 soumet la tige 7 et le piston 6 à un déplacement dans le sens de la flèche fl, lequel s'effectue de façon extrêmement rapide étant donné le débit double amené dans le cylindre 5 par les canalisations 24 et 27 et l'intercommunication existant entre les capacités A et B. Au cours de ce déplacement, la chambre C est soumise à une réduction de volume et le fluide liquide contenu est refoulé par l'alésage 15 et la canalisation 25 pour traverser le distributeur 21 et etre conduit à la bâche 18. Lorsque le piston 6 pénètre dans l'alésage 10 et vient coopérer avec la garniture d'étanchéité 13, il forme alors lme cloison isolant les capacités A et B, sans qu'il en résulte immédiatement une perturbation du fonctionnement décrit ci-dessus. En effet, l'action prépondérante du fluide régnant dans la capacité B sollicite toujours le piston dans le sens de la flèche fl, ce qui a pour effet de refouler alors le fluide occupant la capacité A par l'intermédiaire de la canalisation 27 et du distributeur 22 dans la canalisation de dérivation 19. Il se produit ainsi un amortissement de la fin de course rapide d'approche. Lorsque la phase de fonctionnement décrite ci-dessus est atteinte, telle que représentée par la fig. 3, un palpeur ou doigt 28. par exemple monté sur la partie 7b de la tige extérieure au corps 1 vient actionner un contacteur 29 chargé de commander le changement de position du distributeur 22. Dans cet état, la capacité A n'est plus alimentée, de sorte que tout le fluide hydraulique est dirigé vers la capacité B en ayant pour effet de maintenir le déplacement du piston 6 et de la tige 7 dans le sens de la flèche fi sur la faible distance axiale de la capacité A en développant une pression maximale correspondant à la course de travail aller telle que celle de formage ou de verrouillage d'un moule. Lorsque la pression régnant dans la capacité B atteint une valeur prédéterminée, un contact manométrique 30 vient alors commander le retour du distributeur 21 dans la position neutre représentée à la fig. 1. il y a lieu de remarquer que les deux phases de fonctionnement décrites ci-dessus et correspondant à la course d'approche suivie de la course de la course de travail aller s'effectuent au moyen d'une course de rétraction de la tige de piston 7. Après la phase ci-dessus, les distributeurs 21 et 22 sont commandés, par l'intermédiaire du programmateur général, de façon à occuper la position représentée à la fig. 4. Dans cet état, le distributeur 22 amène du fluide sous pression dans la capacité A, alors que le distributeur 21 amène du fluide sous pression par la canalisation 25 dans la chambre C en établissant simultanément la liaison entre le retour à la boche et la capacité B. Le fluide sous pression délivré déplace le piston 6 et la tige 7 dans le sens de la flèche f (fig. 4) jusqu'au moment où le doigt 28 vient actionner de nouveau le contacteur 29 qui commande l'inversion de position du distributeur 22.Le distributeur 22 se trouve alors placé dans la position représentée à la fig. 5 selon laquelle la capacité A est mise en relation avec le retour à la banche, de meme d'ailleurs que la capacité B, tandis que la chambre C reçoit la totalité du fluide sous pression délivré, lequel ent retient le déplacement dans le sens de la flèche f2 jusqu'au moment où le doigt 28 est par exemple amené à agir sur un contacteur de fin de course 31 ayant pour effet de commander le retour des distributeurs dans la position stable de repos représentée à la fig. 1. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, dans la course d'approche, le fluide agit sur une faible surface utile représentée par la différence de section entre les tiges 14 et 7b, de sorte que se réalise un déplacement à grande vitesse. Par contre, lorsque le piston 6 est introduit dans l'alésage 10, le fluide délivré agit alors sur la section utile maximale disponible du piston moins la section utile de la partie 7b, de sorte que la pression maximale est alors développée pour réaliser une phase de travail aller. Inversement, la pression maximale est également développée dans la capacité A et la chambre C pour produire la course de travail retour alors que lorsque le piston 6 est de nouveau sorti de l'alésage 10, tout le fluide débité est délivré dans le volume relativement faible de la chambre C, ce qui permet de bénéficier alors d'une course de retour rapide. De la sorte, le vérin selon l'invention permet de disposer de courses d'approche et de retour se déroulant de façon plus rapide que les courses de travail. Un autre avantage découlant de la conception structurelle de ltobjet de l'invention réside dans le fait que la capacité A définie par l'alésage 10 est située dans le cylindre 5 à proximité du fond 4 opposé à la tige de piston 7 travaillant en rétraction. Cette conception permet de conférer à la tige de piston 7 une section effective inférieure à la section de la tige creuse fixe 14 par la partie 7b traversant le fond 3 et d'obtenir ainsi une vitesse d'approche rapide plus rapide que la vitesse de retour rapide obtenue par l'action du fluide sur la section effective de la tige fixe 14. Un autre avantage de l'objet de l'invention réside dans le fait que la conception structurelle adoptée permet de réaliser un bon guidage ainsi qu'un bon centrage de la tige 7 et du piston, meme lorsque ce dernier occupe l'alésage 8. En outre, le fait de conférer à la chambre C un diamètre supérieur au diamètre extérieur de la tige 14 permet de limiter les frottements et, par conséquent, l'énergie consommée par le vérin lors de son fonctionnement. Un gain sur le melne plan est obtenu par la disposition constructive consistant à réaliser une intercommunication interne entre les capacités A et B par l'alésage 8. Ceci permet, par conséquent, de réduire notablement les frottements et de diminuer la puissance absorbée par le vérin. Un autre avantage de l'objet de l'invention réside dans le fait que lors de l'engagement du piston dans l'alésage 10, la capacité A se trouve encore placée en état d'alimentation en fluide sous pression. Il se produit ainsi un effet d'amortissement qui a pour effet de freiner la course rapide avant le passage à la course 30 de travail. Un avantage analogue est également obtenu en fin de course de retour en mettant à profit la différence de section existant entre la partie 7a et la partie 7b de la tige 7, laquelle différence de section formant un épaulement 32 destiné à venir pénétrer en fin de course de retour dans un évidement annulaire borgne 33 délimité dans le fond 3 concentriquement à la tige 7.L'évidement annulaire 33 est en relation par un ajutage 34 avec la capacité B de manière que le fluide emprisonné dans cet évidement lors de la pénétration de l'épaulement 32, forme un amortisseur hydraulique freinant la fin de course rapide de retour avant l'actionnement du contacteur de fin de course 31. Un autre avantage de l'invention tient au fait que le vérin possède des formes extérieures, pour le cylindre et la tige, identiques aux vérins classiques, sauf en ce qui concerne la longueur du cylindre qui est augmentée de la valeur de la course. Cet inconvénient apparent est en réalisé un avan tage car ceci permet, par la présence de la tige fixe 14 d'assurer le guidage et la stabilité de la tige de piston 7 en extension maximale; L'invention n'est pas limitée à exemple de réalisation représenté et décrit en détail car diverses modiftcations peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Vérin à courses différentielles du type comportant un corps formant un cylindre contenant un piston coulissant qui délimite deux capacités à volume variable opposées et qui est associé à une tige de piston traversant l'un des fonds du cylindre dont l'autre fond est prolongé intérieurement par une tige creuse fixe pénétrant en permanence dans un alésage borgne offert par l'ensemble piston-tige, ladite tige débouchant à la fois extérieurement au cylindre et dans l'alésage borgne, vérin caractérisé en ce que le cylindre présente un premier alésage de section supérieure à celle du piston,s'étendant sur la majeure partie de sa longueur et raccordé à un second alésage de section correspondant au piston et délimité à proximité du fond prolongé par la tige creuse fixe et en ce que, en combinaison, ladite tige creuse fixe présente une section supérieure à celle d'une partie de la tige de piston nrolongeant la partie délimitant l'alésage borgne et traversant le fond correspondant du cylindre. 2 - Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de piston est formée d'une premièrefpaertie délimitant intérieurement un alésage borgne de réception de la tige/qui délimite un conduit interne débouchant dans ledit alésage et dans un puits de raccordement extérieur au second fond et d'une seconde partie de diamètre inférieur à celui de la tige fixe, raccordée par un épaulement à la première partie et s'étendant en permanence, à l'opposé de la tige fixe,dans la capacité à volume variable délimité par le piston et le fond du cylindre traversé par la tige de piston. 3 - Vérin suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est associé à un distributeur principal contrôlant l'amenée de fluide, soit dans la capacité à volume variable correspondant à la tige de piston, soit dans la chambre à volume variable interne à ladite tige et à un distributeur secondaire contrôlant l'amenée de fluide dans la capacité à volume variable correspondant à la tige fixe. 4 - Vérin suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaulement de raccordement entre les deux sections de la tige de piston constitue, d'une part, une section d'appui pour le fluide lorsque le piston est disposé dans l'alésage de plus grand diamètre en établissant l'intercommunication entre les deux capacités et, d'autre part, un piston destiné à pénétrer dans un évidement annulaire délimité par le fond traversé par la tige et communi quant avec la capacité correspondante par un ajutage calibré. 5 - Vérin suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tige fixe présente une longueur choisie pour etre toujours engagée en coulissement étanche dans l'alésage borgne du piston et de sa tige, quelle que soit la position dudit piston dans le cylindre.