Brevet FR2403491A1 — publié le 19790413

La présente invention se rapporte à un dispositif, pour freiner le mouvement d'mi objet avant qu'il atteigne sa position finale, comprenant un cylindre, un piston coulissant dans ce cylindre, une tige de piston pour transmettre le mouvement de ltobjet au piston et une broche conique fixée audit piston pour fermer partiellement une ouverture du cylindre afin de diminuer la section de fuite pour un fluide sous pression en fonction de la course de freinage0 Dans certaines machines-outils et, en particulier, dans les machines-outils automatiques utilisées dans l'industrie, il est nécessaire d'amener rapidement certains organes, par exemple, mi chariot, un porte-outils ou une griffe à mi certain endroit et de l'arrêter dans une position bien définie. L'arrêt à la position définie est réalisé à l'aide d'une butée qui stoppe le mouvement de organe. Pour ménager aussi bien l'organe lui#mAeme que la butée, il est connu de ralentir le mouvement de l'objet au moyen d'un dispositif de freinage afin qu'il ne heurte la butée qu'à une vitesse réduite qui doit permettre d'immobiliser l'organe en question à l'emplacement voulu. Par ailleurs, pour freiner ou pour amortir les mouvements de certains objets par exemple des chassis d'mi véhicule,il est connu d'utiliser des amortisseurs comprenant un piston se dépla ant dans un cylindre La chambre de travail de ce cylindre communique avec L'extérieur à travers un étranglement lorsque le fluide sous pression est de l'air, par exemple La section de fuite de cet étranglement est réglable, de sorte que l'action de freinage et la course de freinage peuvent autre adaptées au besoin. l'action de freinage de ces amortisseurs reste constante tout au long de la course de freinage, ce qui a pour conséquence soit mi trajet de freinage trop long, soit une action trop brusque. Pour remédier à cet inconvénient, on a également déjà proposé un dispositif dont le piston comporte une broche conique qui s'engage dans une ouverture de la paroi du cylindre située en face dudit piston.#insi, un déplacement du piston en direction de la paroi en question du cylindre a pour effet de diminuer la section de l'ouverture ce qui a pour conséquence d'augmenter l'action de freinage au fur et à mesure que le trajet de freinage stallonge. Ces dispositifs connus ont le défaut de nécessiter un temps relativement long pour que le piston revienne à sa position de départ après inversion du mouvement de ltobjet. Or, quand il s'agit de machines-outils rapides, il arrive souvent que l'objet revienne vers le dispositif avant même que le piston de ce dispositif connu ait eu le temps de revenir à sa position de départ. Il est bien évident que dans ces conditions, l'action de freinage devient aléatoire. lie but de la présente invention est d'apporter un dispositif du type spécifié ci-dessus qui présente mie action de freinage qui est fonction de la longueur de la course de freinage parcourue et qui, après que l'objet freiné s'est éloigné revient de façon accélérée à sa position de départ. le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'ouverture mentionnée est située dans un organe en forme de disque, en ce que cet organe est monté à mouvement axial limité à llintérieur du cylindre, en ce que la surface intérieure de la paroi du cylindre qui est en regard dudit organe forme, avec la surface frontale de l'organe opposé à ladite paroi, une soupape qui pendant 11 action de freinage se ferme automatiquement de sorte que le fluide sous pression contenu dans la chambre de travail ne peut s'échapper par une sortie du cylindre qu'en traversant la section de fuite mentionnéeO D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donné uniguement à titre dtexemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une représentation schématique d'une installation comportant deux dispositifs conformes à l'invention La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'mi premier exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention étant entendu que 1 'installation de la figure I en comporte deux identiques # La figure 3 est une vue en plan de l'un des composants du dispositif de la figure 2 La figure 4 est une vue schématique en coupe du récipient de pression de l1insta ] Iation de la figure I La figure 5 est une vue longitudinale, en coupe, d'un second exemple de réalisation d'mi dispositif selon l'invention. En se référant à la figure 1, on voit une installation, relativement simple, comportant deux dispositif#s 1 et 2,conformes à l'invention pour freiner-le mouvement d'un objet,tel qu'un organe 3 de machine, avant que celui-ci atteigne l'mie quel conque de ses deux positions esssr8aesO L'organe de machine 3 peut être déplacé le long d'un guide 4 par mi dispositif d'actionnement mécanique, pneumatique ou hydraulique qui le transfère d'une position extrême à l'autre. De préférence, ces positions extrêmes sont fixées de façon précise par des butées 5 et 6, réglables de préférence.Pour que la machine comportant organe 3 puisse travailler rationnellement, il faut que cet organe puisse être transféré le plus rapidement possible d'mie position extrême à l'autre. Peu avant que l'organe 3 atteigne sa position finale, il est freiné parle dispositif 1 ou 2 au point qu'il ne risque pas d'endommager la butée 5 ou 6 ni d'être endommagé par elle . Un impact trop violent de l'organe de machine 3 contre les butées 5 et 6 affecterait la précision du réglage de ces dernières et, de ce fait, les positions finales déterminées par ces butées. le mouvement de l'organe de machine 3 ne commence à autre freiné que lorsqu' un prolongement 7 de celui-ci rencontre l'un des deux dispositifs 1 ou 2.Dans ce cas, un fluide hydraulique 8, qui est refoulé dans le dispositif de freinage actionné de la manière décrite plus en détail par la suite gagne par mi conduit 9 ou 10 un récipient de pression 11. Le récipient de pression Il n'est rempli que partiellement avec le fluide hydraulique 8. En effet,au-dessus de la surface de ce fluide s'étend un coussin 12 de gaz ou d'un mélange de gaz, de préférence d'air. Ce coussin pneumatique 12 résulte du fait qu'on a introduit sous pression un gaz ou de l'air dans le récipient Il par un clapet anti-retour 13 indiqué schématiquement sur la figure 1.Lorsque la machine considérée possède plusieurs organes mobiles 3,il est préférable de raccorder tous les dispositifs de freinage des mouvements de ces organes à un ferme récipient de pression 11 qui, à cette fin, peut autre pourvu d'une multiplicité de raccords pour les tubulures correspondantes. La figure 2 est une vue longitudinale, partiellement en coupe, d'un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'inven tion. Gelui-ci comprend un cylindre 14 dont Alune des extrémités se prolonge par une partie tubulaire 15 de diamètre réduit et à l'autre extrémité duquel est fixée une plaque frontale 16e ltin- térieur du cylindre 14 est monté à coulissement axial un piston 17. D'mi coté du piston 17 est fixée une tige 18, qui traverse la pièce tubulaire 15, tandis que de l'autre coté est fixée une broche 19 conique qui pointe vers la plaque frontale 16. La plaque frontale 16 est percée d'mie ouverture centrale taraudée 20 dans laquelle est vissé un raccord coudé 21, par exemple pour le conduit 9 tandis que son extrémité extérieure présente une collerette 22 qui stapplique contre un premier épaulement 23 du cylindre 14 et est maintenue par un circlips 24 qui est logé , en partie, dans une gorge 25 du cylindre 14. La collerette 22 et le circlips 24 fixent la plaque frontale 16 à l'intérieur du cylindre 14. La plaque frontale 16 présente une gorge 26 dans- laquelle est logé un joint annulaire 27. le cylindre 14 présente, intérieurement, un second épaulement 28. Entre cet épaulement 28 et la face intérieure plane de la plaque frontale 16 est interpose un disque 29. l'épaisseur du disque 29 et l'espacement entre les surfaces intérieures planes de la plaque frontale 16 et du second épaulement 28 sont calculés pour que le disque 29 puisse se déplacer axialement d'environ 1 millimètre par rapport au cylindre 14. le disque 29 est percé d'une ouverture centrale 30 qui coopère avec la broche conique 19.La face du disque 29 orientée vers la plaque frontale 16 est formée de telle manière que son épaisseur décrit radialement vers l'extérieur et radialement vers ltintérieur à partir d'mi cercle 31, la diSposition étant telle que les parties les plus épaisses du disque 29 forment avec la surface intérieure plane de la plaque frontale 16 une soupape qui est fermée quand le disque 29 s'applique contre la surface intérieure en question et qui est ouverte quand ledit disque 29 s'applique contre le second épaulement 28. A la périphérie du disque 29 ont été découpées des encoches 32.En variante, ces encoches pourraient autre remplacées par des trous situés entre le cercle 31 et la périphérie du disque 290 le piston 17 présente une gorge 33 dans laquelle sont logés un ou plusieurs organes d'étanchéité 34. A l'intérieur du prolon gement tubulaire 15 est également prévue une gorge 35 destinée à recevoir un joint annulaire 36. Afin de ne pas empêcher le mouvement rétrograde ou de retour du piston 17 à sa position de départ,dans laquelle il est représenté sur la figure 2, mi évent 37 a été prévu dans la paroi 38 reliant le cylindre 14 à l'élément tubulaire 15. l'élément tubulaire 15 comporte mi filetage 39 extérieur sur lequel est vissé un écrou 40.A l'aide de cet écrou 40 et d'mi contre-écrou (non représenté), le dispositif 1 peut être fixé sur une monture (également non repré sentée)0 On va décrire ci-après plus en détail le mode de fonctionnement du dispositif I représenté sur la figure 2. Au moyen du raccord 21, on relie la chambre de travail du cylindre 14 à une source de fluide sous pression, par exemple, d'huile hydraulique.Ceci a pour effet d'appliquer le disque 29 contre l'épaulement 28 et de maintenir le piston 17 dans la position représentée sur la figure 2, de sorte que I1 extrémité libre de sa tige 18 s'étend à l'extérieur de l'élément tubulaire 15. lorsque l'organe devant être freiné, celui 3 par exemple, frappe l'extrémité libre de la tige de piston 18, elle repousse le piston 17 vers la gauche. Ceci a pour conséquence d'élever la pression dans l'espace compris entre le disque 29 et le piston 17, de sorte que le disque 29 est plaqué contre la surface intérieure de la plaque frontale 16. Il est à noter que le disque 29 peut se déplacer facilement par le fait que lthuile hydraulique comprise entre celui-ci-et la surface intérieure en question peut refluer dans le réservoir de pression Il par le raccord 21 et le conduit 9. Toutefois, dès que le disque 29 s'est appliqué contre la surface intérieure de la plaque frontale 16, l'huile ne peut plus refluer hors de l'espace compris entre le piston 17 et ledit disque qu'en passant par l'ouverture 30 de celui-ci. Or, il suffit d'un léger mouvement de recul vers la gauche du piston 17 pour que la broche conique 19 pénètre davantage dans l'ouverture 30 du disque 29 de sorte qu'il ne subsiste plus qu'mi étroit intervalle annulaire par lequel l'huile peut stéchapperO Il en résulte, évidemment, un certain freinage de l'organe mobile. A mesure que le déplacement du piston 17 augmente, la section de l'intervalle annulaire diminue de plus en plus et le freinage devient de plus en plus énergique. Peu avant que la broche 19 ait complètement fermé ltouverture 30, la butée 5 représentée sur la figure 1 entre en action, cette intervention se produisant à mi moment où ltorgane mobile n'est pas encore complètement immobilise. lorsque la masse de l'organe qu'il stagit de freiner n'est pas excessive, la face frontale 41 de l'élément tubulaire 15 peut servir de butée après que l'extrémité libre de la tige du piston 18 s'est complètement rétractée dans l'élément tubulaire î5,tan- dis que l'organe mobile vient s'appliquer contre la surface frontale 41 Dès que l'organe 3 est mu en ssnsinverse, il en résulte mie baisse de la pression dans l'espace compris entre le disque 29 et le piston 17 et du fait de la pression relativement élevée de l'huile hydraulique dans le raccord 21, le disque 29 s'écarte de la surface intérieure de la plaque frontale 16 ,permettant ainsi au liquide hydraulique de gagner la bordure du disque 29 et de s'é- couler, presque sans entraves, par les encoches 32, dans l'espace compris entre ledit disque 29 et le piston 17. La montée rapide de la pression dans cet espace, en agissant sur toute la surface frontale du piston 17, provoque mi déplacement très rapide de celui-ci vers la droite de sorte que le dispositif est presque immédiatement prêt pour mie nouvelle procédure de freinage.Il s'agit là d'une caractéristique intéressante lorsque la course totale de l'organe est relativement petite et que celui-ci doit revenir rapidement vers le dispositif 1 le dispositif 2 de la figure 1 est identique au dispositif 1 décrit ci-dessus et le récipient de pression Il est raccordé aux deux dispositifs. le récipient de pression Il est représenté en coupe sur la figure 4. Il comprend un fond rectangulaire 42 et mie enveloppe cylindrique 43 qui, pour permettre de contrôler le niveau du liquide qui y est contenu pourrait Aetre en une matière transparente. Il comprend également un couvercle 44 et des vis, non représentées, disposées aux quatre coins de celui-ci et qui viennent se visser dans les coins, non visibles, du fond 42, pressant ainsi ltenveloppe 43 contre ce dernier Un joint annulaire 45 assure l'étanchéité entre l'enveloppe 43 et le fond 42. le couvercle 44 est fixé à l'enveloppe 43 au moyen de vis 46.Dans le fond 42 sont ménagés deux canaux longitudinaux 47 dont les extrémités, non représentées, sont reliées aux conduits 9 et 10 ou à d'autres conduits analogues les canaux longitudinaux 47 communiquent avec l'intérieur du récipient de pression par des canaux transversaux 48. A l'endroit où les canaux transversaux 48 débouchent dans le récipient de pression, on a prévu un écran 49 pour éviter le moussage du liquide hydraulique. Dans le dôme de l'enveloppe 43 est disposé mi clapet 50 par lequel on peut injecter, par exemple, l'air nécessaire pour former le coussin pneumatique 12 indiqué sur la figure 1, dans le récipient de pression 11. le clapet anti retour 50 peut avoir une structure analogue à celle d'une valve de roue de bicyclette. Il comporte un prolongement creux 51 présentant un trou latéral 52e Un morceau de tuyau élastique 53 est enfilé sur le prolongemment 51. Lorsque le volume du récipient de pression 11 est grand comparativement à celui du cylindre 14, il nty-a aucun inconvénient à raccorder plusieurs cylindres à celui-ci. lorsque cette condition est satisfaite, l'élévation de la pression qui résulte de l'action de freinage du dispositif est relativement faible et la force qui se développe à la suite du mouvement de retour du piston 17 reste constante presque sur tout le trajet, ce qui contribue également à un retour plus rapide du piston 170 La figure 5 illustre un second exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Ce mode de réalisation, relativement simple, comprend un cylindre 54 en forme de godet dont l'extrémité ouverte présente un taraudage 55 et dont l'autre extrémité se prolonge par un raccord fileté 56.Dans la paroi intérieure du cylindre 54 sont creusées deux gorges 57 et 58, qui contiennent des circlips 59 et 60. Entre la paroi intérieure du cylindre 54 et le premier circlips 57 mi disque plat 61 peut effectuer un mouvement axial limité. le disque 61 présente, à l'instar du disque 29 de la figure 3, une ouverture centrale 62 et des encoches périphériques 63. Entre les deux circlips 57 et 58 est interposé un piston 64 comportant une tige 65 et une broche conique 66. La tige 65 traverse un organe de guidage 67 qui est vissé dans le taraudage 55 du cylindre 54. L'élément de guidage 67 est percé d'mi évent 68 permettant de ventiler l'espace compris entre le piston 64 et l'élément de guidage 67. Sur le raccord fileté 56 du cylindre 54 est vissée une sphère creuse 69 qui remplit les mêmes fonctions que le récipient de pression 11 de la figure 1. La capacité de la sphère 69 est, au moins, le triple de celle de la chambre de travail du cylindre 54o Quand mi objet devant Aetre freiné rencontre I1 extrémité libre de la tige de piston 65, le disque 61 est plaqué contre la surface intérieure plane du cylindre 54,de sorte que le liquide hydraulique emprisonné entre le disque 61 et le piston 64 ne peut s'échapper pratiquement que par Irouverture 62 dudit disque. Ensuite; la broche 66 s'engage dans l'ouverture 62, tout comme dans le premier mode de réalisation, de sorte qu'il ne subsiste plus qu'mie section de fuite libre annulaire restreinte qui produit l'action de freinage recherchée. Du fait de la forme conique de la broche 66, la section annulaire de fuite décrolt à mesure que la tige de piston 65 est repoussée à l'intérieur de l'élément de guidage 67, ce quiaugmente automatiquement l'action de freinage. Quand l'objet ou organe s1 éloigne du dispositif, le piston 64 revient très rapidement à sa position de départ par le fait que l'huile sous pression contenue dans la sphère creuse69 repousse le disque 61 dans la position représentée sur la figure 5, tandis que l'huile reflue par les encoches 63 dans l'espace compris entre le disque 61 et le piston 64. le dispositif représenté sur la figure 5 pourrait Aetre fixé sur une machine au moyen d'une bride,non représentée. lorsque la face frontale 70 de ltélément de guidage 67 est utilisée comme butée, on peut ajuster la position finale voulue de l'organe freiné en tournant ledit élément de guidage 67. les dispositifs qui viennent d'être décrits sont remarquables par le fait que la force de freinage exercée augment#e avec la course et par le fait qu'ils reviennent très rapidement à leur position de départ lorsque l'objet freiné s'en éloigne0 Ri DICADIONS 1-Dispositif, pour freiner le mouvement d'un objet avant qu'il atteigne sa position finale, qui comprend un cylindre ( 14) un piston(17) logé à glis-eeent dans ce cylindre, une tige de piston pour transmettre le mouvement de l'objet au piston et une broche conique ( 19) fixée audit piston pour fermer partiellement une ouverture du cylindre afin de diminuer la section de fuite pour un fluide sous pression en fonction de la course de freinage, caractérisé en ce que l'ouverture mentionnée ( 30) est située dans un organe en forme de disque ( 29), en ce que cet organe est monté à mouvement axial limité à l'intérieur du cylindre, en ce que la surface intérieure de la paroi ( 16) du cylindre qui est en regard dudit organe forme avec la surface frontale de l'organe opposé à ladite paroi une soupape qui, pendant l'action de freinage, se ferme automatiquement de sorte que le fluide sous pression contenu dans la chambre de travail ne peut s'échapper par une sortie ( 20) du cylindre qu'en traversant la section de fuite mentionnée. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région marginale de l'organe mentionné ( 29) présente des encoches(32) QU des trous pour le passage du fluide sous pression. 3-Dispositlf selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur dudit organe ( 29), en partant d'un cercle ( 31) situé entre ltouverture ( 30) et les encoches (32), décroît radialement vers l'extérieur et radialement vers l'intérieur. 4-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu a la sortie (56) du cylindre (54) est raccorde un récipient de pression ( 69) qui reçoit le fluide sous pression refoulé hors de la chambre de travail du cylindre pendant l'action de freinage.