Brevet FR2444828A1 — publié le 19800718

Cette invention concerne des perfectionnements apportés aux vérins et elle se propose plus particulièrement de réaliser un dispositif permettant d'obtenir une variation déterminée de la course d'un vérin à l'aide d'une butée de limitation de course asservie en position. Cette invention s'applique notamment, sans pour autant y être limite, aux fours à pas de pélerin afin d'ajuster à distance la course de déplacement des produits dans les fours. On sait aucun tel dispositif à pas de pélerin est fréquemment utilisé dans les fours à longerons utilisés en sidérurgie. A ltheure actuelle, on met en oeuvre dans les fours à longeron trois types d'avance des produits a - les avances obtenues par répétition dune course unique qui mettent en oeuvre des vérins classiques: par exemple une course de 200 mm b - les avances obtenues par répétition d'une course dont la valeur peut être choisie entre deux possibilités : par exemple une course de 200 mm ou une course de 280 mm ; on utilise, dans ce but, des vérins à deux pistons, l'un de ces pistons jouant le rôle de butée de positionnement et permettant le choix entre les deux courses; c - les avances obtenues par répétition d'une course dont la valeur peut être choisie entre un nombre de possibilités supérieur à deux : par exemple course de 200 mm ou 210 ou 221 ou 234, etc...On utilise dans ce but: - soit des dispositifs électro-hydrauliques à commande numérique qui mettent en oeuvre des techniques complexes et coûteuses, par exemple des vérins électro -hydrauliques linéaires as servis; - soit des systèmes comprenant des vérins classiques asservis par des servo-valves, dont la fiabilité est peu compatible avec le milieu sidérurgique. L'invention s'écarte des solutions antérieures rappelées ci-dessus en assurant une variation quelconque et précise de la course d'un ou de plusieurs vérins en mettant en oeuvre des moyens électro-mécaniques simples et éprouvé s. En conséquence, cette invention vise un dispositif permettant assurer une variation déterminée de la course d'un ou de plusieurs vérins, caracté risé en ce qutil comprend: un cylindre rodé intérieurement, positionné entre deux éléments formant respectivement la tête et le fond du vérin, un piston et une tige placée dans ledit cylindre; une butée mobile centrée sur le fond du vérin et coulissant dans celui-ci au travers d'un système de guidage; des moyens mécaniques pour déplacer la butée mobile et la positionner avec précision dans toute position prédéterminée, et des moyens assurant le contrôle de la position de la butée mobile. Selon une caractéristique de cette invention, la butée mobile comporte, sur sa face avant, un alésage destiné à recevoir un amortisseur prévu sur la face latérale antérieure du piston du vérin > et sur sa face arrière, un écrou d'entrainement et le système de guidage en translation. Selon une autre caractéristique de cette invention, les moyens assurant les déplacements en translation de la butée mobile sont constitués par un palier arrière qui comprend une vis, en prise dans l'écrou d'entrainement de la butée mobile et un élément moteur agissant sur ladite vis pour assurer ce positionnement précis de la butée mobile, cet élément moteur pouvant être, par exemple, soit un groupe moto-réducteur-frein , soit un système électro-mécanique de répéti.tion de position, commandé à distance, ce système pouvant être analogique ou numérique. Selon une autre caractéristique de ltinvention, le contrôle de la position de la butée peut être réalisé soit par un codeur monté à l'arrière des moyens d'entraidnement de la butée mobile, soit par un capteur linéaire de position tel que notamment un capteur inductif. Dans un certain nombre de types d'application, le dispositif selon l'invention peut comporter un moyen assurant le contrôle de la position du piston. Selon un premier mode de réalisation de ce moyen on détecte la venue en contact de la butée mobile et du piston du vérin, à l'aide d'un capteur inductif de position à rappel par ressort positionné dans le piston, la tige de ce dernier étant alors forée pour permettre le passage des conducteurs électriques. Selon un second mode de réalisation, prévu dans le cas où l'on veut disposer d'informations et contrôler la position du piston en plusieurs points de la course du vérin, on monte à l'extrémité de la tige du piston un système pignon-crémaillère entraShant un codeur. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé qui en illustre un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. Sur le dessin La figure 1 représente, de façon schématique, en coupe axiale verticale,un vérin selon 1 'inventionfi et La figure 2 illustre à plus grande échelle un détail de ce vérin. Ce vérin est assemblé mécaniquement et il comporte trois ensembles principaux auxquels viennent stajouter les moyens de commande et les moyens de détection. Le premier ensemble constitue le cylindre proprement dit du vérin. I1 se compose d'un cylindre 1, rodé intérieurement, positionné entre deux éléments formant respectivement la tete 2 et le fond 3 du vérin. La tete et le fond sont pourvus des voies d'admission de fluide, respectivement 4 et 5. La tete 2 reçoit une cartouche amovible 6, fixée par une couronne de vis 9 et dans laquelle sont logés des bagues de guidage 8, 8' de la tige 10 du piston et des joints d'étanchéité 7. Cette tête 2 est également pourvue d'une soupape de surpression pilotée 12 protégeant la chambre annulaire 13 du vérin. Le fond 3 est pourvu d'un système d'étanchéité et de guidage, désigné dans son ensemble par la référence 14, identique à celui de la tete. Le second ensemble est constitué par le piston 11 et par sa tige 10. Le piston 11 est en trois parties afin de permettre l'utilisation de joints chevrons tels que 15. 1l est vissé à l'extrémité de la tige 10 munie à cet effet d'un em bout fileté 16 assurant donc la liaison mécanique avec la partie commandée. Sur les faces latérales du piston 11 on prévoit des bagues flottantes d'amortis sement, respectivement 17 et 18, à réalimentation annulaire, la bague d'amortissement arrière 18 étant du type à trous, à laminage progressif et variable. La figure 2 illustre, à échelle agrandie, la réalisation de la bague 18. Celle-ci est pourvue de trous 41 et elle comporte des rainures telles que 40. Sur le dessin les flèches A désignent le trajet de l'huile du vérin lorsque le piston 11 et la tige 10 se déplacent de la gauche vers la droite en regardant le dessin, c'est-à-dire lorsque l'extrémité de la tige 10 pénètre dans l'alésage 22 de la butée mobile 19 décrite plus loin. Les flèches B représentent le trajet de l'huile du vérin lorsque le piston 11 et la tige 10 se déplacent de la droite vers la gauche, ctest-à-dire lorsque ltextrémité de la tige 10 sort de l'alésage 22. Cet effet est connu sous le nom de "realimentation annulaire". Le troisième ensemble comprend la butée mobile et les moyens mécani ques prévus pour en assurer les déplacements en translation. La butée mobile désignée dans son ensemble par la référence 19 compor te une partie cylindrique avant 20 centrée dans le cylindre 1 et une partie cylindrique arrière 21 centrée sur le fond 3 du vérin et coulissant dans celui-ci par l'intermédiaire du système de guidage et d'étanchéité 14 décrit plus haut. La partie avant 20 comporte un alésage 22 destiné à recevoir l'amortisseur avant 18 prévu à l'extrémité antérieure 16 de la tige 10, ainsi qu'unie soupape de surpression 23. La partie clindrique arrière 21 de la butée mobile 19 comporte un écrou d'entrahnement 24 et un système de guidage en translation, réalisé ici sous la forme d'une clavette 25 solidaire du cylindre 21 et se déplaçant dans une rainure 26 prévue dans le ftnd 3 Cette butée mobile 19 est mue, de façon contrdlée, par un système mécanique d'entrathement qui constitue le palier arrière 27 de la butée.Ce système 27 comprend essentiellement une vis 28, en prise avec l'écrou d'entraitement 24, qui est supportée par des roulements 29, et dont l'effort radial est repris par une butée à billes 30. Ce palier arrière 27 est assemblé avec le fond 3 du vérin par l'intermédiaire de vis ou de tirants (non représentés). L'extrémité 28' de la vis 28 fait saillie du palier arrière 27 et elle est couplé à l'arbre de sortie d'un élément moteur 31 assurant le positionnement précis de la butée mobile 19. Dans cet exemple de réali sation cet élément moteur 31 est constitué par un groupe moto-réducteur - frein, le contrôle de la position de la butée étant assuré par un codeur 32 monté à l'arrière de l'ensemble de commande, ce codeur pouvant être remplacé par un capteur linéaire de po-sition, par exemple par un capteur inductif. On peut, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer le groupe motoréducteur - frein 31 (le frein empechant la vis de tourner quand le moteur est à l'arrêt), par tout moyen équivalent et, notamment, par un système électromécanique de répétition de position commandé à distance, ce système pouvant etre soit analogique, soit numérique. Dans certaines applications, il peut être nécessaire de contrôler la position du piston 11 du vérin. On décrira ci-après deux exemples de réalisation de moyens assurant ce contrôle, ces deux modes de réalisation pouvant etre montésen combinaison. Dans le cas où il est nécessaire de savoir si le piston 11 du vérin est en contact avec la butée mobile 19, la tige 10 du piston est munie d'un alésage axial 33 pour permettre le passage de conducteurs électriques 34. La tige qui, ainsi qu'on peut le voir sur le dessin, est en deux parties démontables, reçoit d'une part un passage de cloison étanche à perles de verre 35 et, d'autre part, à son extrémité en regard de la butée mobile 19, un capteur inductif de position 36, à rappel par ressort. Le passage étanche à perles de verre relie > par conséquent, ce capteur 36, situé dans l'enceinte sous pression du vérin avec le milieu extérieur, à l'aide des conducteurs électriques 34. Dans le cas où l'on désire posséder des informations sur la position en plusieurs points de la course du piston du vérin, et en même temps contrôler cette position, l'extrémité de la tige 10 est reliée par un système pignoncrémaillère 37 àun codeur 38. De la description qui précède on conçoit que les déplacements contrôlés de la butée mobile 19 permettent d'obtenir une variation quelconque et précise de la course du piston du vérin et que la position de ce piston peut être contra- lée avec précision à l'aide du codeur 38, l'arrivée en fin de course étant indiquée par les informations obtenues par le capteur de position 36. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour toutes les applications dans lesquelles il est nécessaire de déplacer un élément de machine ou un produit quelconque, au moyen d'un vérin pneumatique ou hydraulique, avec une course variable et précise prédéterminée et commandée à distance. (La précision obtenue est de l'ordre de 0, 05 mm). Parmi les domaines d'application de l'invention, on citera les suivants, étant entendu que cette énumération n'est pas exhaustive: - sidérurgie; - mécanique générale; - machines automatiques; - énergie nucléaire (vérin en matériau inoxydable); - applications sous-marines (plateformes en mer); - matériels mobiles (travaux publics, manutention, etc.). I1 demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant d'assurer une variation déterminée de la course d'un ou plusieurs vérins, caractérisé en ce qutil comprend : un cylindre (1) rodé intérieurement, positionné entre deux eléments formant respectivement la tête (2) et le fond (3) du vérin; un piston (11) et une tige (10) placés dans le dit cylindre; une butée mobile (19) centrée sur le fond du vérin et coulissant dans celui-ci au travers d'un système de guidage (14); des moyens mécaniques pour déplacer la butée mobile et la positionner avec précision dans toute position prédéterminée, et des moyens assurant le contrôle de la position du piston. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée mobile (19) comporte, sur sa face avant, un alésage (22) destiné à recevoir un amortisseur (18) prévu sur la face latérale du piston (il). 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens assurant les déplacements en translation de la butée mobile sont constitués par un palier arrière (27) comprenant une vis (28) en prise avec un écrou d'entrainement (24) prévu sur la face arrière de la butée mobile et un élément moteur entraùiant ladite vis. 4) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit amortisseur (18) est à laminage variable et progressif du type à trous. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que ladite butée mobile (19) comprend une soupape de surpression incorporée (23). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de guidage en translation de la butée mobile est constitué d'une clavette (25) solidaire de la butée,coulissant dans une rainure (26) ménagée dans le fond (3) du vérin. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre annulaire (13) du vérin est protégée des sur pressions par une soupape pilotée (12). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on prévoit une butée à billes (30) absorbant l'effort radial de l'ensemble mécanique dtentrainement 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé dentes caractérisé en ce que la vis (28) est actionnée par un moteur, un motoréducteur électrique (31), pneumatique ou hydraulique ou un roulement combiné. 10) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que lTon prévoit un frein incorpor é au moteur dtentrainement (31) pour rendre le système irréversible en empêchant ladite vis (28) de tourner lorsque le moteur est à l'arrêt. I1) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contrôle de la position de la butée est réalisé à l'aide d'un codeur (32) monté à 12arrière des moyens prévus pour ltentraPnement de la butée mobile. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contrôle de la position de la butée est réalisé à l'aide d'un capteur linéaire de position tel que notamment un capteur inductif. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens assurant le contrôle de la position du piston. 14) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un capteur inductif (36) monté dans la tige (10) du vérin et détectant la venue en contact de la butée mobile (19) et du piston (11) du vérin. 15) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que ltalimen- tation électrique dudit capteur inductif (36) s'effectue au travers d'un alésage (33) ford dans la tige du vérin, en ce que la partie avant de cette tige (10) est démontable et en ce que l'on prévoit dans cette partie avant démontable, un passage étanche à perles de verre (35) reliant le capteur inductif situé dans ltenceinte sous pression avec le milieu extérieur, au moyen de conducteurs électriques (34). 16) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les dits moyens comprennent un système pignon-crémaillère (37) monté à ltextrémité de la tige (10) du vérin, entrabant un codeur (38).