Brevet FR2416365A1 — publié le 19790831

Les machines d'essais mécaniques des matériaux en traction compression ou flexion utilisent des dispositifs générateurs de force électro-hydrauliques ou électro-mécaniques. Les générateurs de force électro-hydrauliques comprennent le plus souvent une centrale hydraulique fournissant l'huile sous pression, un vérin, et une servo-valve modulant le débit ou la pression d'a- limentation du vérin en fonction de 11 écart entre la consigne de force et le signal issu d'un capteur de force. Les générateurs de force électromécaniques utilisent un système vis- écrou entraîné par moteur et réducteur. Le moteur est alimenté en fonction de l'écart entre consigne de force et signal de mesure de force. Le premier dispositif cité, apte à fonctionner aux plus hautes fréquences requises pour les essais dynamiques courants, exige une centrale hydraulique encombrante, bruyante et coûteuse, et qui con soie en permanence, quel que soit ltesssai, la puissance correspondant B la capacité maximale de la machine. Le second dispositif cité n'est utilisable qu'aux très basses fré quences de variation de la force. I1 exige un mécanisme coûteux, sujet à mesure et au jeu. La présente invention a pour objet un dispositif générateur de force comprenant un vérin hydraulique alimenté directement-par une pompe, sans soupape en dérivation ni servo-valve interposée entre pompe et vérin. La pompe est entratnée directement par un moteur électrique à faible moment d'inertie, alimenté en fonction de l'écart entre la consigne de force et le signal issu du capteur de mesure de force. Le dispositif selon l'invention permet d'obtenir des fréquences de variation de force élevées. I1 ne comporte pas de jeu et ne subit pas d'usure. La puissance consommée est limitée aux besoins de l'es- sai en cours, et l'installation n'exige ni dispositif de refroidissement de l'huile, ni réservoir important. L'encombrement au sol de cette installation est réduit. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par l'alimentation directe du vérin par la pompe, sans soupape ni servovalve en série ou en dérivation, et par l'utilisation du générateur électrique d'alimentation du moteur d'entratnement de la pompe pour moduler le couple, et, par consequent, la pression et la force. La pression et la rapidité requises de la réponse à la consigne du générateur ainsi constitué sont obtenues en asservissant par un moyen approprié le générateur d'alimentation du moteur à l'écart entre la insigne de force et le signal issu d'un capteur de force. La figure 1 représente un mode de réalisation utilisable lorsque l'inversion du sens de la force n'est pas nécessaire, par exemple pour effectuer des essais de compression seule. Dans ce mode de réalisation, une pompe (a) entraSnée par un moteur électrique (b) est reliée directement aux deux extrémités d'un vérin (c) dont le piston est relié à l'éprouvette (d). Un capteur de force (e) est interposé entre l'éprouvette et le bats. Un circuit électronique approprié (i) mesure l'écart entre le signal de consigne de force (g) et le signal issu du capteur de mesure de force (e) et fournit au moteur (b) la tension ou l'intensité, sous forme continue ou impulsianelle, requises pour annuler cet écart. Ce mode de réalisation est également caractérisé par la mise en cosmunication de l'extrémité de vérin soumise à la plus basse pression en cours d'essai à l'atmosphère, ou à une cavité à volume constant, ou à une cavité à volume variable fermée par une membrane ou un piston muni d'un dispositif de rappel mécanique. D'autres modes de réalisation diffèrent du mode de réalisation représenté à la figure 1, en ce que la configuration du bâti et du dispositif de fixation de l'éprouvette permettent de solliciter cette éprouvette en traeti n ou en flexion. La figure 2 représente partiellement un mode de réalisation utilisable loraque le sens de la force doit s'inverser en cours d'essai. Dans ce mode de réalisation, une pompe réversible (i) est reliée directement aux deux extrémités d'un vérin (j). Ce vérin est muni de chambrages (k) de récupération des fuites, situés de part et d'autre des guidages (h) de la tige du piston (m). Ce mode de rda- lisation est caractérisé en outre, par des clapets (n) permettant l'introduction éventuelle, dans l'extrémité du vérin soumise à la plus faible pression, du volume d'huile nécessaire à la compensation des fuites et à la compressibilité de l'huile dans l'extrémité du vérin soumisse à la plus forte pression. Ce volume d'huile provient d'une capacité (o) communiquant à l'atmosphère ou fermé par une membrane ou un piston libre ou rappelé par ressort ou poids, ou tout autre dispositif équivalent. La figure 3 représente un mode de réalisation dans lequel la pompe principale (p) commandée par asservissement est placée entre une des extrémités du vérin et un réservoir (q). L'autre extrémité du vérin est alimentée par une pompe ;secondaire (r) en rotation continue, la pression étant maintenue à une valeur sensiblement constante au moyen d'une soupape de décharge (s). Quel que soit le mode de réalisation des guidages, des dispositifs de compensation des fuites, dilatation et compressibilité et de maintien de la pression en tout point du circuit à une valeur supérieure à la pression de vapeur saturante, l'invention est caractérisée en ce qu'une au moins des deux faces du piston est soumise à une pression fournie directement par une pompe, sans recours à une servovalve, soupape ou autre dispositif de commende, de pression ou de débit, cette pression étant modulée par le dispositif d'entratnement de le pompe. BEVENDICATIONS 1/ Dispositif générateur de force asservi comprenant un vérin et une pompe entratnée par un moteur dlectrique, caractérisé en ce que la pompe alimente directement le vérin, sans servovalve, soupape ou autre dispositif de commande de pression ou de débit, et en ce que la pression est modulée par le générateur électri que alimentant le moteur en fonction de l'écart entre la consi gne de force et le signal issu d'un capteur de force. 2/ Dispositif selon cette revendication, pour lequel il est utilisé un moteur B courant continu à commanded'induit. 3/ Dispositif selon les revendications précédentes pour lequel il est utilisé un générateur de tension, ou un générateur de courant et, pour chacun de ces cas, agissant en mode continu ou en mode impulsionnel. 4/ Dispositif selon la revendication 1/, pour lequel il est utilisé un moteur pas à pas alimenté par un générateur asservi approprié. 5/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, pour le quel chacun des deux orifices de la pompe est relié à une des deux extrémités du vérin. 6/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, pour le quel un seul des deux orifices de la pompe est relié à une des deux extrémités du vérin, l'autre étant relié à un réservoir. 7/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, pour le quel une des extrémités du vérin est relié à un des orifices de la pompe, l'autre étant relié à tout dispositif approprié per mettant la variation de volume due au déplacement du piston, aux fuites, à la dilatation ou à la compressibilité. 8/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, utilisé pour effectuer des essais statiques ou dynamiques sur éprou vettes ou sur structures.