Brevet FR2394702A1 — publié le 19790112

L'invention se rapporte à un mécanisme de déplacement pas à pas le long d'une tige comportant en fin de chaque course un verrouillage temporaire à chaque avance. Le mécanisme selon l'invention utilise comme énergie motrice un fluide, de préférence un fluide hydraulique sous pression. On emploie maintenant de façon courante, et dans les applications les plus diverses, le mécanisme connu sous la dénomination autolock consistant en un dispositif de verrouillage libérable entre dieux éIéments mobiles l'un par rapport à l'autre, ou en un dispositif fonctionnant à la fois en système de verrou il lage et élément porteur. Suivant le mode général d'éxécution de cette technique, les éléments susceptibles de mouvements de translation l'un par rapport à l'autre, sont fermement interverrouillés par un engagement à frottement fort réalisé par un ajustage à serrage. Ainsi le contact de serrage étroit entre l'élément extérieur (manchon) et le bras (tige) assure un blocage suffisant pour l'immobilisation jusqu'auxforces -dites de glissement. Le manchon comporte une conformation technique interne, sous la- forme, par exemple de rainures hélicoidales formant avec la surface latérale des conduits remplis d'un fluide et raccordés à un générateur de pression. La pression du fluide engendre une multitude de forces radiales qui concourent à la-dilatation du manchon quand la pression est établie et assurent ainsi le mouvement avec frottement faible du manchon sur l'axe. On réalise ainsi un blocage à sécurité positive. En effet, l'immobilisation ou verrouillage existe en permanence en l'absence de toute énergie. Bien entendu, l'expansion du manchon est maintenue dans la- liraite de l'élasticité de la matière et il ne résulte par conséquent aucune déformation permanente. Les utilisations de ce mécanisme s' avèrent multiples. On l'utilise tout d'abord seul. D'une façon autonome, il permet de réaliser un blocage dans toutes les directions sur de grandes courses, blocage indépendant de laforce motrice principale. On peut l'adjoindre à un vérin en le montant sur sa tige, et il combine alors les--avantages d'un vérin hydraulique et dtun système de blocage suiveur et intégré, c'est-à-dire efficace sur toute la course et quelles que soient les positions relatives. peut le prévoir interne au vérin par montage sur sa crosse. I1 possède alors les mêmes caractéristiques et avantages que la version précédente, mais en plus, se montre particulière -ment bien adapté aux ambiances agressives. Le mécanisme selon la présente invention constitue un perfectionnement important à la technique indiquée ci-dessus. I1 cumule les avantages de celle-ci avec ceux d'un système autonome assurant lui-même le déplacement par deux blocages successifs et deux actions motrices à partir d'une même source d'énergie. A cet effet, l'invention se rapporte à un mécanisme de déplacement pas à pas le long d'une tige de préférence verticale, caractérisée en ce qu'il se compose d'un vérin à double effet, à tige intérieure servant de tige de déplacement, le corps dudit vérin étant monté solidaire d'un dispositif de blocage sur la tige de déplacement alors que la tige de son piston se trouve solidarisée à son extrémité inférieure par un dispositif semblable de blocage et en ce que l'ensemble est alimenté par un circuit hydraulique commandé en fonctionnement séquentiel par un programmateur. Les avantages de ce mécanisme consistent à combiner les avantages de sécurité positive, de grande précision dans la position de blocage des dispositifs dits locks et des avantages plus spécifiques; Ce mécanisme permet d'obtenir pour un prix de revient compétitif l'équivalent d'un vérin de grande portée dont la réalisation nécessiterait une tige de section surdimensionnée pour résister au flambage. De plus, l'ensemble se prête particulièrement bien aux commandes à distance, car il s'agit d'un système autonome dépendant d'une seule liaison : l'alimentation électrique. Parallèlement, la tige verticale n'est pratïquement--.ôu- mise qu'à un effort de traction Tout en présentant un bilan énergétique quasi équivalent à celui d'un vérin classique, il offre de multiples applications intéressantes - utilisation à titre de monte charge ou soulèvement et maintien en position - déplacement pas à pas sur une grande course ou utilisation en butée réglable - mise en tension de cable ou de chaîne, par exemple pont suspendu - mise en position d'un outil. D'autres caractéristiques plus techniques de l'invention apparaitront ci-après à la lecture de la description qui suit effectuée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins accompagnant dans lesquels - la figure 1, est une vue en coupe du mécanisme de déplacement pas à pas selon l'invention - la figure 2, est une vue générale en-élévation d'un exemple de réalisation pour monte-charge avec coupe au niveau du mécanisme de déplacement - la figure 3, est un schéma du circuit hydraulique alimentant l'installation de la figure 2 - les figures 4 à 7 illustrent les différentes phases du fonctionnement du mécanisme selon l'invention. L'invention se compose d'un vérin à double effet 1 présentant une tige intérieure 2, appelée tige de déplacement en principe verticale et de longueur totale définie d'après la solution à apporter. Théoriquement, cette tige peut présenter une longueur très importante, pratiquement, elle correspondra bien entendu au problème posé. On ne note donc aucune limitation sur la longueur de cette tige. Le vérin comporte en outre un piston 3 à l'intérieur de son corps-cylindrique 4 formé d'un anneau creux autour de la tige de déplacement. Le piston est monté-coulissant dans la cavité intérieure 5 et sa crosse 6 partage le volume intérieur en deux chambres de compression 7 et 8. La chambre basse8 se trouve fermée à son extrémité par un anneau d'obturation solidaire par sa face latérale extérieure au corps du vérin. L'ensemble des pièces en contact est obturé par des joints toriques et des joints. racleurs tels que 10 et 11. Le corps du vérin est monté dans un ensemble mécanique 12 mécano-soude défini par un-support supérieur 13 enserrant la tete du vérin et la plate-forme inférieure 14 sur laquelle est montée solidaire l'extrémité inférieure du vérin. Cette plate-forme est appelée à supporter la charge. Un support 15 dit support pour charge la relie ausup- port supérieur 13 formant ainsi un ensemble compact L'ensemble mécanique possède à sa partie supérieure un manchon supérieur 16 connu sous la dénomination lock et appelé lock haut, engagé à force sur la tige de déplacement. Pareillement la tige du piston possède un manchon inférieur 17 de structure identique appelé lock bas solidarisé à l'extrémité inférieure de la tige. Ces manchons alésés à un diamètre inférieur à celui de la tige y sont fortement bloqués en position de repos par un engagement à frottement fort. La force de cet engagement se modifie par mise en. pression du fluide intérieur permettant ainsi le déplacement sans frottement. On examinera ci-après l'exemple de réalisation d'un monte charge représenté en figure 2. On retrouve le mécanisme à double effet de verrouillage décrit ci-dessus. La tige 2 est en principe montée fixe entre deux manchons 18 et 19 solidaires,de structure basse 20 et haute 21. On la prévoit oscillante pour certains usages. Le mécanisme à fonction de levage ici est relié à une plate-forme horizontale 22 supportant la charge 23 et un groupe motopompe autonome 24 destiné à son alimentation.. La plate-forme comporte un élément de guidage 24 sur une de ses extrémités libres sue déplaçant le long d'une glissière verticale formee d'un profilé creux assurant la stabilité du mouvement de translation. Elle possède également à ce niveau un contact de fin de course 26 limitant le déplacement de la plate-forme par basculement de son bras contre une butée à chacune des extrémités haute et basse 27 et 28. La stabilité du mouvement de déplacement est améliorée par un guide-piston 29 présent sous le corps du vérin-. En position de repos, l'ensemble reste en contact avec la structure inférieure par l'intermédiaire d'un appui tel que 30 par exemple en équerre ou de tout autre support appro prié. Le mécanisme proprement dit, se trouve aliments par deux séries de conduits partir du groupe moto pompe. Les conduits tels 31 et 32, débouchent de l'ensemble de distribution 33 pour alimenter le vérin dans chacune de ses chambres intérieures. Les seconds tels que 34 et 35 sont reliés aux manchons haut et-bas 16 et 17 appeles "locks" pour leur alimentation en fluide sous'pression, ceci à partir de distributeurs, la pression nécessaire au déblocage étant contrôlée par les manostats 36 et 37. On décrira ci-après d'une façon générale le groupe moto pompe car reprenant des structures et agencements connus. Ainsi, il se compose d'un moteur électrique 38 actionnant une pompe à deux débits 39 pour l'alimentation d'une part du vérin en énergie active à travers un circuit principal pourvu des sécurités classiques, d'un pressostat de vérin 40 et du distributeur à tiroir 33 et pour l'alimentation séquentielle d'autre part des circuits de commande des locks haut et bas à travers deux circuits distincts dont la compoSltion sera décrite ci-dessous. L'ensemble des circuits retourne à-la bâche formée par un réservoir 41. Les organes de- l'ensemble de distribution se trouvent aiimentés séquentieliement à partir d'une armoire éledYir que elle-meme raccordée au réseau. L'ensemble est supporté et maintenu par un bât 42 représenté schématiquement. I1 assure le maintien des organes périphériques de la tige de déplacement et une translation correcte et équilibrée de la plate-forme. On examinera maintenant sommairement le circuit hydraulique commande par l'armoire électrique en réfé rente à la figure 3 où le mécanisme d'avance se trouve représenté schématiquement en haut de figure. L'alimentation s'effectue à partir de l'ensemble moteur-pompe 38 et 39 vers deux circuits d'alimentation distincts 43 et 44, l'un principal 43 poule vérin proprement dit en énergie active et un circuit de commande de dévérrouillage 44 à haute pression. Sur la première branche du circuitprincipals. greffent le pressostat de vérin 40, l'électrovanne de mise à vide 45, le manomètre de vérin 46 et un limiteur 47. Le circuit alimente les deux chambres du vérin, de préférence en différentiel tel qu'indique travers le distributeur à tiroir 33 avec retour à la bâche 41. Sur l'un des circuits placé à titre de sécurité, on prévoit un clapet de retenue de charge 42 a. Le circuit commande de dévérrouillage 44 se compose tout d'abord en dérivation, d'un limiteur 48 et une électrovanne de mise à vide 49. Ce circuit se partage en deux branches distinctes telles que 51 et 52 pour l'alimentation séparée des locks haut et bas par l'intermédiaire d'organes identiques tels que distributeurs à clapets 53 et 54, tandis que sont placés en dérivation sur ces circuits les manostats de lock 34 et 35 et les indicateurs respectifs de pression de dévérrouillage55 et 56. Les électro-distributeurs de ces circuits ainsi que ceux du circuit principal de commande de vérin se trouvent pilotés pour un fonctionnement séquentiel par l'armoire électri que-57.Pour des raisons d'économie d'énergie, les électrovannes de mise à vide fonctionnent entre deux mises en pression successives de façon à ne pas charger inutilement le moteur. Pour illustrer le fonctionnement du mécanisme selon l'invention, on a représenté les diverses configurations de fonctionnement dont on décrira ci-après les principales phases. En position initiale (fig 4), le manchon supérieur 16 est à l'état bloqué sur la tige de déplacement 2, le manchon ou lock inférieur 17 se trouve dans le même état. L'ensemble est au repos, en équilibre. Ensuite (fig 5) par excitation de l'électrovanne 49 et du distributeur 53 on provoque l'alimentation et le aévérrouillage du lock supérieur 16. Lorsque la pression de déblocage est atteinte,, le lock supérieur se libère de la tige 2 et le monostat 34 s'enclenche pour couper l'alimentation de l'électrovanne 49. Le distributeur 53 toujours excité maintient la pression. Le lock t6 est libéré et seul le lock 17 maintient la charge. On provoque alors l'alimentation du vérin par sa chambre supérieure. Ceci provoque la translation du vérin vers le haut sur toute sacourse entraînant la chargeid'une longueur équivalente vers le haut. Le vérin arrive en fin de course (figure 6). La pression monte dans le circuit d'alimentation. Le manostat 38 détecte cette montée en pression et provoque la libération de la pression dans le lock supérieur 16 par coupure de l'excitation sur le distributeur 53. Le manostat 34 transmet la chute de pression dans le lock supérieur et provoque la coupure de la pression par le distributeur 33 ainsi que la mise à vide 45. Peu après, le manostat 38 indique la chute de pression dans le vérin et donne l'ordre de la mise en pression du lock inférieur par l'intermediaire du distributeur 54 et de 49. La charge-est alors supportée par le corps du verin sous l'action du blocage du lock supérieur 16. Le manostat 35 détecte la montée en pression dans le circuit du lock inférieur (figure 7) et donne l'ordre de couper l'excitation de 49 ce qui provoque la mise à vide de la pompe 39. Le lock inférieur étant toujours débloqué on excite l'électrovanne 45 et le distributeur 33 pour alimenter en pression active la chambre inférieure du vérin et provoquer ainsi la rentrée de la tige du vérin. Lorsque la tige arrive en butée de fin de course on se retrouve dans la configuration de la figure 4, la pression monte dans le circuit d'alimentation du vérin. Le manostat 38 détecte cette montée et provoque par l'intermédiaire de 54 la chute de pression dans le lock inférieur 17 pour le rebloquer. Le manostat 35 détecte cette chute et permet la libération du distributeur 33 et de l'électrovanne 45 entraînant la décompression du circuit du vérin. Le manostat 38 déclenche et provoque la mise en pression du lock supérieur 16 par l'intermédiaire du distributeur 53 et le cycle décrit recommence. Le clapet de retenue de charge 42 permet de maintenir ia pression dans le fond du vérin pendant le temps de réponse du lock supérieur à la fermeture alors que la charge repose sur la tige 2 par l'intermédiaire du lock inférieur. L'invention vient d'être décrite en détail avec, à titre d'illustration un exemple d'application, il est bien entendu qu'elle ne saurait s'y limiter et que diverses modifications entrent dans son cadre. I1 a été longuement développé une configuration dans laquelle la charge repose sur le corps du vérin, il est bien entendu que l'invention reste entière pour une charge reposant sur ou solidariséeà la tige du vérin. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de déplacement pas à pas le long d'une tige, actionné par un fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il se compose d'un vérin à double effet, à tige intérieure creuse coaxiale avec la tige de déplacement, le corps dudit vérin étant monté solidaire d'un dispositif de blocage à manchon sur la tige de déplacement alors que la tige du piston présente à son extrémité inférieure un dispositif de blocage semblable pour un mouvement d'avance pas à pas avec-un verrouillage temporaire à chaque avance, l'ensemble étant alimenté par un circuit hydraulique autonome commandé en fonctionnement séquentiel par un programmateur. 2. Installation de levage dtilisant le mécanisme de déplacement pas à pas selon la revendication 1 par exemple à titre de monte charge caractérisé en ce qu'elle se compose d'un bâti maintenant une tige verticale fixe ou oscillante et une plate-forme horizontale 22 montée-coulissante solidaire du mécanisme et supportant d'une part un groupe moto pompe autonome 24, le mécanisme proprement dit se trouvant alimenté par deux séries de conduits pour le fluide moteur et le fluide de déblocage à haute pression, groupe moto pompe comprenant en outre sur le circuit du fluide moteur un distributeur, un clapet de retenue de charge, un limiteur et une électrovanne de mise à vide et un manostat, ainsi qu'un circuit à deux branches à distributeurs à clapets et à manostats pour l'alimentation de chacun des manchons de blocage.