Brevet FR2459707A1 — publié le 19810116

La presente invention a pour objet une pince asservie à vérins. pour la préhension et le déplacement d'objets durs, élastiques ou déformables, en particulier fragiles. Cette pince permet soit le maintien en place de l'objet, par exemple en vue d'un travail à effectuer sur un tel objet, soit la préhension et le déplacement de cet objet, par exemple en vue d'une manutention de celui-ci d'un endroit à un autre. A la fin du déplacement de l'objet, celui-ci peut être maintenu serré par la pince ou, au contraire, libéré de celle-ci. Elle offre trois avantages essentiels qui la distinguent des dispositifs actuellement connus - le déplacement de l'objet ne s'effectue, et ceci automatiquement, qu'une fois que celui-ci est convenablement serré entre les mâchoires de la pince, selon une pression de serrage prédéterminée évitant tout risque de détérioration et, à fortiori,d1écrase- ment 3 - le réglage, simple, de cette pression de préhension permet d'utiliser la pince pour le serrage et le déplacement d'objets aussi bien solides qu'élastiques ou même déformables, en particulier fragiles - la partie mobile de la pince est affranchie de tout conduit d'acheminement de fluide, l'alimentation de la pince en fluide se limitant à deux conduits d'acheminement aboutissant à son premier vérin. Cette pince est caractérisée par le fait qu'elle comprend un premier vérin, à double effet, dont le cylindre est percé à chacune de ses deux extrémités d'une ouverture de passage d'un fluide, et dont le piston est constitué d'une tête, séparant de manière étanche l'intérieur dudit cylindre en deux chambres dans chacune desquelles aboutit l'une desdites ouvertures, et d'une tige percée d'un conduit longitudinal dont l'une des extrémités aboutit dans la seconde desdites chambres ; une tête porte-pince montée sur l'extré- mité de la tige de piston du premier vérin, portant au moins deux mâchoires articulées en tenaille, à l'encontre de moyens de rappel tendant à les maintenir écartées ; un second vérin, à simple effet, dont le cylindre, dans lequel débouche le conduit de la tige du premier vérin, est aménagé dans le corps de la tête porte-pince et dont le piston, coulissant par sa tête dans ce dernier cylindre à l'en- contre de moyens de rappel, s'applique contre les bras desdites ma- choires qui tendent à se refermer sous sa poussée ; chacune des deux ouvertures dont est percé le cylindre du premier vérin étant mise en communication avec un conduit d'acheminement du fluide aboutissant à une source de ce fluide ou à un réservoir ou "bache" dudit fluide, par l'intermédiaire d'un circuit de commande et d'asservissement en pression de la pince, la mise en action de ces deux circuits permettant notamment de serrer entre les mâchoires de la pince un objet sous une pression de préhension prédéterminée et de le déplacer serré sans risque de détérioration. Selon le forme préférée de réalisation de l'invention, chacun des deux circuits de commande et d'asservissement en pression de la pince est constitué, montés en parallèle entre l'ouverture considérée du cylindre du premier vérin et ledit conduit d'acheminement d'un clapet anti-retour n'autorisant que la pénétration du fluide issu de la source dans la chambre correspondante du cylindre; d'une valve de pression, réglable, n'autorisant le reflux du fluide contenu dans ladite chambre vers la bache que lorsque la pression de ce fluide dans ladite chambre atteint une valeur de seuil ; et d'une électro-vanne dont l'excitation autorise le libre reflux du fluide de ladite chambre vers la bache et dont la mise en action permet notamment l'inversion du sens de déplacement de la pince proprement dite. Ltinvention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement en se référant à la description suivante et au dessin annexé qui se rapportent à cette forme préférée de réalisation, citée à titre d'exemple nonlimitatif. ( Selon cette forme préférée de réalisation, la pince 1, hydraulique, est alimentée en huile mais il est d'ores et déjà précisé qu'il est possible de l'utiliser sous forme pneumatique, par exemple alimentée en air comprimé. Cette pince 1 comprend un premier vérin 2, à double effet, dont le cylindre 3 est percé à chacune de ses deux extrémités d'une ouverture 11, respectivement 12, de passage d'un fluide, en l'occurrence de l'huile à vérin. Le piston 4 de ce premier vérin 2 est cons titué d'une tête 5 pourvue de bagues d'étanchéité 13, qui coulisse à l'intérieur de ce cylindre 3 et qu'elle divise hermétiquement en deux chambres 6 et 7 dans chacune desquelles aboutit l'une 11, respectivement 12, desdites ouvertures ; ainsi que d'une tige 8 percée d'un conduit longitudinal 9 dont l'une des extrémités, coudée, 10, aboutit dans la seconde, 7, des dites chambres 6,7. Le cylindre 3 de ce premier vérin 2 est obturé par une couronne filetée 14 vissée dans son extrémité et percée d'un orifice central pourvu d'une bague d'étanchéité 15, dans lequel coulisse la tige 8 du piston 4.Ce premier vérin 2, qui constitue le corps de la pince 1, peut être dirigé de manière quelconque. I1 peut, en particulier, être monté sur un support orientable et être modifié en direction pendant le fonctionnement de la pince 1. Cette pince 1 comprend en outre une tête porte-pince 16 montée sur l'extrémité de la tige 8 et raccordée à celle-ci par une vis à canon 27, vissée dans cette extrémité. Dans des décochements frontaux 29 et 30 de la partie avant de cette tête porte-pince 16, sont articulées, par leurs bras 33 et 34, sur des pivots 31, respectivement 32, deux mâchoires 18 et 18' constituant la pince proprementdite 17. L'extrémité de chacune de ses deux mâchoires 18 et 18' est pourvue d'un patin réglable 36, respectivement 35, de préhension de l'objet. Ces deux mâchoires 18 et 18' sont assemblées en tenaille à l'encontre de moyens de rappel tendant à les maintenir écartées et constitués par un ressort 20 monté sur un axe 19 et dont les deux extrémités sont fixées, chacune sur le bras 33 ou 34 de l'une desdites mâchoires 18,18'.Ce ressort 20, bandé par le resserrement de ces mâchoires lors de leur mise en action, tend à les rappeler en écartement. La pince 1 comprend aussi un second vérin 22, à simple effet, dont le cylindre 22' est aménagé à l'intérieur du corps 21 de la tête porte-pince 16. La vis à canon 27 met ce cylindre 22' en communication avec le conduit 9 de la tige 8 du piston 4 du premier vérin 2. Le second vérin 22 est obturé par une vis-cloche à canon 28 vissée dans le corps 21 de la tête porte-pince 16 et dont la cloche délimite pour partie ledit cylindre 22'. A travers le canon de cette vis, pourvu d'une bague d'étanchéité 25, coulisse la tige 26 du piston du second vérin 22 dont la tête 23 coulisse dans le cylindre 22' à l'encontre d'un ressort de rappel 24 logé à l'inté- rieur de cette tige 26 et tendant à s'opposer, en rapppel dudit piston, à la pression de l'huile introduite dans le cylindre 22' via la vis à canon 27 et le conduit 9. Au dessin est représenté schématiquement en traits filiformes le circuit de circulation d'huile commandant l'action de la pince 1. Par des conduits 39 et 41, respectivement 40 et 42, les ouvertures Il et 12 sont mises en communication soit avec une source d'huile 49, soit avec un réservoir ou "bache" 50. Des interrupteurs de flui de 51,53, respectivement 52,54, permettent, par exemple, d'isoler la source d'huile 49 et la bache 50 du reste de ce circuit. Entre les conduits 39 et 41 d'une part, et 40 et 42 d'autre part, sont disposés deux circuits 37, respectivement 38, de commande et d'asservissement en pression de la pince 1. Chacun de ces deux circuits 37 et 38 est constitué, montés en parallèle entre les conduits 39 et 41 d'une part, et 40 et 42 d'autre part : d'un clapet anti-retour 45 ou 48 n'autorisant que la pé nétration de l'huile issue de la source 49 dans la chambre 6 ou 7 d'une valve de pression, réglable 44,47 n'autorisant le reflux de l'huile contenue dans cette chambre 6 ou 7 vers la bache 50 que lorsque la pression de cette huile dans ladite chambre 6 ou 7 a atteint une valeur de seuil pour laquelle cette valve de pression est préalablement réglée ; et une électro-vanne 43, respectivement 46 dont la mise sous tension ou excitation autorise le libre reflux de l'huile de ladite chambre 6 ou 7 vers la bache 50. Le fonctionnement de la pince 1 est le suivant Les interrupteurs 51et 54 étant ouverts et ceux, 52 et 53, fermés, la pince 1 est initialement considérée dans l'état représenté au dessin. L'huile pénêtre alors librement dans la chambre 6 du vérin 2 par l'intermédiaire du clapet anti-retour 45. L'huile contenue dans la chambre 7 et dans le conduit 9 de la tige 8 du vérin 2, ne pouvant franchir la valve de pression 47 qu'au delà du seuil de pression auquel celle-ci a préalablement été réglée, alimente le vérin 22 dont la tige 26 du piston s'applique en poussée contre les bras 33 et 34 des mâchoires 18 et 18', respectivement, de la pince proprement-dite 17, qui se referment sur l'objet (non représenté). Ces mâchoires, par les patins 35 et 36 développent sur l'objet une pression de préhension qui n'est donc limitée que par la pression de seuil assignée à la valve de pression 47. Lorsque cette pression de seuil est atteinte, l'huile contenue dans la chambre 7 s'écoule à travers cette valve de pression 47, alors ouverte, vers la bache 50, par le conduit 42. La chambre 6 continuant à être alimentée, le piston 4 est alors mis en mouvement et déplace longitudinalement l'objet serré entre les mâchoires 18 et 18' de la pince proprementdite 17. Lorsque l'alimentation de la chambre 6 est interrompue par fermeture de l'interrupteur 51, la tige 8 du piston 4 est stoppée dans son mouvement d'avance, les mâchoires 18 et 18' restant serrées sur l'objet.La mise sous tension ou excitation de l'électro-.vanne 46 a alors pour effet de faire chuter la pression dans la chambre 7 et, par conséquent, dans le conduit 9 et dans le cylindre 22' du second vérin 22, ce qui provoque le retrait de la tige 26 du piston de ce second vérin 22, sous l'effet de rappel du ressort 24 et de celui, 20, de la pince proprement-dite 17, provoquant l'ouverture en écartement des mâchoires 18 et 18' et la libération de l'objet. Les interrupteurs 51 et 54 étant alors fermés et ceux, 52 et 53 ouverts, l'huile pénêtre alors dans la chambre 7 par l'intermédiaire du conduit 42, du clapet anti-retour 48, du conduit 40 et de l'o verture 12. I1 s'ensuit l'alimentation en huile, via le conduit 9, du second vérin 22 et la fermeture de la pince sur l'objet tant que la pression de l'huile dans la chambre 7 et, par réaction, dans la chambre 6 n'atteint pas la pression de seuil assignée à la valve de pression 44.Lorsque cette pression est atteinte l'huile contenue dans la chambre 6 s'écoule à travers l'ouverture 11, le conduit 39, cette valve de pression 44 et le conduit 41, vers la bache 50. I1 s'ensuit le recul du piston 4 et de la pince proprement-dite 17 qui maintient serré l'objet sous une pression de préhension correspondant à celle, de seuil, assignée à la valve de pression 44. L'alimentation en huile de la chambre 7 étant interrompue, par fermeture de l'interrupteur 53, le piston 4 interrompt son mouvement de recul, les mâchoires 18 et 18' restant serrées sur l'objet.La mise sous tension ou excitation de l'électro-vanne 43 a alors pour effet de faire chuter la pression d'huile dans la chambre 6 et, par réaction, dans la chambre 7, dans le conduit 9 et dans le cylindre 22' du second vérin 22, ce qui provoque le retrait du piston de ce second vérin 22 sous l'effet de rappel des ressorts 24 et 20 et l'écartement des mâchoires 18 et 18' de la pince proprement-dite 17 qui libère l'objet. On voit que la pince proprement-dite 17 peut être avancée sans être serrée si on alimente la chambre 6 et maintient excitée l'électro-vanne 46 permettant l'évacuation de l'huile contenue dans la chambre 7 vers la bache 50. D'autre part, le recul de la pince proprement-dite 17 serrée sur l'objet peut être obtenu en alimentant la chambre 7 à travers le clapet anti-retour 48, tout en maintenant excitée l'électro-vanne 43 qui permet le reflux de l'huile contenue dans la chambre 6 vers la bache 50. Ainsi, la pince proprement-dite 17 peut être serrée en n'importe quel point de la course du piston 4 du premier vérin 2. Les vitesses de serrage de la pince proprement-dite 17 et de translation du piston 4 sont directement proportionnelles aux débits d'alimentation en huile des chambres 6 et 7 à travers les ouvertures 11 et 12. Par ailleurs, la puissance de serrage des mâchoires 18 et 18' de la pince proprement-dite 17 et de translation du piston 4 est toujours égale ou inférieure à la puissance engendrée par la pression maximale délivrée au niveau des ouvertures 11 et 12. En outre, la puissance de translation du piston 4 est toujours supérieure à la puissance de serragedesmachoires 18,18' de la pince proprement-dite 17, du fait de la différence des surfaces de la tête 5 du piston 4 et de celle de la tête 23 du piston du second vérin 22.Telle qu'elle est représentée au dessin, la pince 1 permet une puissance de translation du piston 4 approximativement double à l'avance de ce piston qu'à son recul. On peut imaginer de monter le vérin 2 sur un support orientable, en rotation et/ou hélicoidalement, permettant de lui donner un mouvement latéral simultanément à la course du piston 4, pour assurer le déplacement de l'objet serré selon un parcoursquelconque. Bien entendu, des moyens peuvent être prévus pour commander en séquences les excitations des deux électro-vannes 44 et 47 et l'ouverture, respectivement la fermeture des interrupteurs de fluide 51,52,53 et 54, selon un programme de travail prédéterminé de la pince 1. Par ailleurs, on peut imaginer, à titre de perfectionnement, de pourvoir les patins de préhension 35 et 36 de palpeurs aptes à déterminer, pour un objet donné déformable, sa pression de préhension optimale à partir d'un début de déformation, cette pression optimale une fois déterminée pouvant, par une boucle de réaction, être assignée aux valves de pression,44 et 47. Enfin, la forme préférée de réalisation décrite et représentée au dessin n'ayant été citée qu'à titre d'exemple non-limitatif, l'homme de l'art pourra apporter à celle-ci toutes modifications de forme ou de détail qu'il jugera utiles ou en remplacer tout ou partie des éléments constitutifs par des équivalents, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pince asservie à vérins, pour la préhension et le déplacement d'objets durs, élastiques ou déformables, en particulier fragiles, caractérisée par le fait qu'elle comprend : un premier vérin, à double effet, dont le cylindre est percé à chacune de ses deux ex trémités d'une ouverture de passage d'un fluide, et dont le piston est constitué d'une tête, séparant de manière étanche l'intérieur dudit cylindre en deux chambres dans chacune desquelles aboutit l'une desdites ouvertures, et d'une tige percée d'un conduit longitudinal dont l'une des extrémités aboutit dans la seconde desdites chambres ; une tête porte-pince montée sur l'extrémité de la tige de piston du premier vérin, portant au moins deux mâchoires articulées en tenaille, à l'encontre de moyens de rappel tendant à les maintenir écartées ; un second vérin, à simple effet, dont le cylindre, dans lequel débouche le conduit de la tige du premier vérin, est aménagé dans le corps de la tête porte-pince et dont le piston, coulissant par sa tête dans ce dernier cylindre à l'encontre de moyens de rappel, s'applique contre les bras desdites mâchoires qui tendent à se refermer sous sa poussée ; chacune des deux ouvertures dont est percé le cylindre du premier vérin étant mise en communication avec un conduit d'acheminement du fluide aboutissant à une source de ce fluide ou à un réservoir ou "bache" dudit fluide, par l'intermédiaire d'un circuit de commande et d'asservissement en pression de la pince, la mise en action de ces deux circuits permettant notamment de serrer entre les mâchoires de la pince un objet sous une pression de préhension prédéterminée et de le déplacer serré sans risque de détérioration. 2. Pince asservie à vérins selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chacun des deux circuits (37,38) de commande et d'asservissement en pression de la pince est constitué, montés en parallèle entre l'ouverture considérée (11,12) du cylindre (3) du premier vérin (2) et ledit conduit d'acheminement (41,42): d'un clapet anti-retour (45,48) n'autorisant que la pénétration du fluide issu de la source (49) dans la chambre (6,7) correspondante du cylindre (3); d'unevalve de pression, réglable (44,47), n'autorisant le reflux du fluide contenu dans ladite chambre (6,7) vers la bache (50)que lorsque la pression de ce fluide dans ladite chambre (6,7) atteint une valeur de seuil ; et d'une électro-vanne (43,46) dont l'excitation autorise le libre reflux du fluide de ladite chambre (6,7) vers la bache (50) et dont la mise en action permet notamment l'inversion du sens de déplacement de la pince proprement dite (17). 3. Pince asservie à vérins selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la tête porte-pince (16) est raccordée à l'extrémité de la tige (8) dupiston (4) dupremiervérin (2) par une vis à canon (27) vissée dans cette extrémité et mettant en communication le conduit (9) de cette tige (8) avec le cylindre (22') du second vérin (22). 4. Pince asservie à vérins selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le second vérin (22) est obturé par une viscloche à canon (28) vissée dans le corps (21) de la tête portepince (16), dont la cloche délimite pour partie le cylindre (22') de ce second vérin (22) et à travers du canon de laquelle, pourvu d'une bague d'étanchéité (25), coulisse la queue (26) de piston dudit second vérin (22). 5. Pince asservie à vérins selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la queue (26) de piston du second vérin (22) est pourvue intérieurement d'un ressort (24) tendant à s'opposer à la pression du fluide introduit dans le cylindre (22') de ce second vérin (22) et constituant lesdits moyens de rappel du piston dudit second vérin (22). 6. Pince asservie à vérins selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens de rappel des mâchoires (18, 18') sont constitués par un ressort (20) monté sur un axe (19) et dont les extrémités sont fixées, chacune, sur le bras (33,34) de l'une des deux mâchoires (18,18') de la pince proprement dite (17), ce ressort, bandé par le resserrement de ces mâchoires (18,18') sous ia poussée de la queue (26) de piston du second vérin (22), tendant à rappeler ces mâchoires (18,18') en écartement. 7. Pince asservie à vérins selon la revendication 1, caractésée par le fait que chacune des deux mâchoires (18,18') est pourvue d'un patin réglable (35,36) de préhension de l'objet. 8. Pince asservie à vérins selon les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que des moyens sont prévus pour commander en séquences les excitations des deux électro-vannes (43,46), selon un programme prédéterminé de manoeuvre de la pince 1. 9. Pince asservie à vérins selon les revendications 1 et 2, à commande hydraulique, caractérisée par le fait que le fluide utilisé est un fluide liquide, notamment une huile à vérin. 10. Pince asservie à vérins selon les revendications 1 et 2, à commande pneumatique, caractérisée par le fait que le fluide uti lisé est un fluide gazeux, notamment de l'air comprimé.