Brevet FR2461135A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne un cylindre de travail à simple effet, de section transversale rectangulaire et com- prenant un cylindre et un piston ainsi qu'un ensemble de ressorts qui soumettent le piston à une précontrainte dans l'une de ses positions de travail. Un cylindre de travail de ce type est déjà décrit par le brevet allemand n0 27-18.639. Mais ce cylindre ne possède pas lui-même des positions de travail prédéterminées avec précision. Selon la présente invention, un cylindre de travail du type mentionné ci-dessus est perfectionné de manière que son piston soit déplacé avec précision dans des positions de travail prédéterminées soit par application de pression soit par une force élastique, ce qui permet en outre de réaliser un cylindre de forme compacte, ceci étant nécessaire pour une série d'utilisations et par exemple quand il est utilisé comme servomoteur pour machines à coudre industrielles. Selon l'invention, ce problème est résolu au moyen d'un cylindre de travail dont le piston comprend un évidement axial à parois terminales transversales, un bloc de butée fixé au cylindre passant dans cet évidement et une série de ressorts hélicoïdaux de pression disposés les uns contre les autres et constituant l'ensemble de ressorts s'appuyant contre le bloc de butée et contre la paroi terminale de l'évidement qui est opposée à ce bloc. L'ensemble de ressorts et le dispositif de butée déter- minant les positions terminales sont disposés à l'intérieur de l'enceinte destinée au piston et n'ont donc besoin d'au- cune place supplémentaire. Un autre avantage du cylindre de 3 l'invention est que l'ensemble de ressorts peut être consti- tué par des ressorts hélicoïdaux de pression disponibles dans le commerce, alors que le cylindre de travail connu est pourvu d'un ressort spécial dont la section transversale de l'enroulement est rectangulaire. Le bloc de butée comprend des parois de séparation disposées entre les ressorts hélicoïdaux de pression et dé- terminant des chambres pour les ressorts. 246 1135 -2- Grâce à cette disposition,-on peut obtenir un cylindre de travail dont la course du piston est relativement importante sans que les ressorts hélicoïdaux de pression se plient en direction latérale. On peut perfectionner ce cylindre de travail en donnant à la section terminale libre de la paroi de séparation une forme en oblique et/ou arrondie. Dans ce cas, lorsqu'ils sont comprimés, les ressorts hélicoïdaux de pression ne peuvent rester accrochés aux extrémités libres des parois de séparation et leurs spires peuvent pénétrer correctement dans les chambres de ressorts déterminées par les parois de séparation. Ces ressorts hélicoïdaux de pression reposent contre la seconde paroi terminale de l'évidement par l'intermédiaire d'un corps formant assise, lequel comprend une surface frontale complémentaire de celle de l'évidement et des tiges de centrage dirigées vers la première paroi terminale de l'évidement et pénétrant, avec un certain jeu, à l'intérieur des ressorts hélicoïdaux de pression. Grâce à cette dispo- sition, les axes des ressorts hélicoïdaux de pression ne peuvent se plier latéralement. Lorsque les tiges de centrage sont un peu plus courtes que les parois de séparation, elles servent simultanément de butée déterminant l'une des positions terminales. Du fait que le nombre de parois de séparation est inférieur d'une unité à celui des tiges de centrage, on obtient un effet de butée parfait sans que ne s'exerce, sur le piston, un moment de torsion provoquant des coincements, et ceci grâce à des opérations d'usinage peu coûteuses. S'il n'est prévu en particulier qu'une unique paroi de séparation, celle-ci coopère avec le piston dans s-on axe et ne provoque aucun moment de torsion entraînant des coincements quand elle vient buter contre le piston. Les sections terminales libres des tiges de centrage sont constituées en biseau et/ou arrondie. Les spires des ressorts hélicoïdaux de pression peuvent alors se déplacer correctement et sans obstacle sur les tiges de centrage 246 1135 quand ces ressorts hélicoïdaux de pression sont comprimés Lorsque le bloc de butée s'appuie contre un disque excentrique réglable et disposé dans le cylindre, et qui glisse dans une rainure de guidage transversale du bloc de butée, le cylindre de travail de l'invention offre la possi- bilité de déplacer les positions terminales du piston dans le même sens tout en maintenant la course constante. Le bloc de butée peut s'appuyer contre le cylindre dans une position lx&Lfixe et bon peut prévoir un disque excentri- que pour former une butée coopérant avec la première surface terminale de l'évidement. Dans ce cas et contrairement au cas précédent, l'une des positions terminales est fixée à l'avance mais on peut régler l'importance de la course du piston. Le disque excentrique se prolonge en un point de sa périphérie directement avec l'arbre qui le porte. Du point de vue de la simplicité du montage du moteur de commande, ceci est un avantage car le disque excentrique et l'arbre peuvent être disposés en commun et sans heurts dans une position angulaire parfaitement précise dans l'évidement du piston déjà soumis à la précontrainte des ressorts. L'invention sera maintenant expliqué plus en détail à l'aide de deux exemples de réalisation et avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un cylindre de travail à simple effet, compact et de dimensions réduites, comprenant un dispositif de butée définissant à l'avance les positions terminales du piston et dans lequel il est possible de régler en même temps les positions terminales du piston tout en maintenant la course du piston constante Figure 2 est une vue en coupe axiale d'un cylindre de travail tout à fait semblable à celui de Figure 1, mais ou l'une des positions terminales ne peut être modifiée et o la course du piston peut être réglée. Le cylindre de travail à simple effet représenté sur les dessins comprend un cylindre 10 de section transversale rectangulaire et un piston 12 mobile dans le cylindre et également de section transversale rectangulaire. Les côtés étroits des surfaces en coupe transversale du cylindre et du piston, qui sont perpendiculaires au plan du piston, sont nettement Dlus petits que les côtés larges représentés sur les dessins. L'extrémité de droite du cylindre 10 est fermée de façon étanche par une pièce frontale 14 soudée qui présente une ouverture de fixation 160 Une tubulure 18 de raccordement d'un tuyau à air comprimé non représenté est en liaison avec l'extrémité de l'enceinte de travail 20 limitée par le cylindre 10 et le piston 12 qui est sur la gauche sur le dessin0 Le piston 12 porte, à son extrémité de gauche, un joint de piston 22 semblable à un joint à lèvres. Il comprend, en outre, un évidement axial 24 ayant la forme d'un rectangle allongé, ainsi qu'une ouverture de fixation 26 destinée à un élément de machine à entraîner. Dans l'évidement 24 est disposé, sur la droite, un bloc de butée 28 constitué sous forme d'un coulisseau et dont la surface frontale 30 de droite est complémentaire de la paroi terminale 32 de l'ouverture 24 qui est sur la droite. Le bloc de butée 28 comprend une rainure transversale de guidage par glissement 9 dans laquelle circule pratiquement librement un disque excentrique 36 monté sur des tronçons d'arbres 38 fixés aux parois latérales larges du cylindre 10 qui sont face à face. Les tronçons d'arbres peuvent être bloqués dans leur position angulaire réglée lors du montage par des vis de serrage ou analogues qui ne sont pas repré- sentées. Le bloc de butée 28 comprend une paroi de séparation 40 orientée vers la gauche et par laquelle, en coopération avec l'évidement 24, sont constituées deux chambres à ressort 42, 44 dans lesquelles sont logées, avec un certain jeu, les premières extrémités de ressorts hélicoïdaux de pression 46, 148. Sur la paroi terminale 50 de l'ouverture 24 qui est située à gauche est disposé un corps 52 constituant une assise pour les ressorts et qui est relié positivement à 246 1 135 - 5- la paroi par sa forme, ce corps portant deux tiges de cen-_ trage 54 et 56 orientées vers la droite et pénétrant égale- ment avec un certain jeu dans les extrémités latérales de gauche des ressorts hélicoïdaux de pression 46 et 48. Pour que les spires individuelles des ressorts héli- coidaux de pression 46 et 48 puissent circuler sans obstacles lorsqu'il y a déplacement du piston 12 quand l'enceinte de travail 22 est soumise à une pression, la paroi de sépara- tion 40 est pourvue d'une section terminale 58 en biseau et les tiges de centrage 54 et 56 comprennent également, et pour les mêmes raisons, des sections terminales 60 et 62 qui sont en biseau et qui sont, de plus, arrondies à l'avant. Les chambres à ressorts 42 et 44 sonten liaison avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'ouvertures d'évent 64 et 66 prévues dans les parois latérales du cylindre. Dans le cylindre de travail décrit ci-dessus, la première position de travail représentée sur le dessin et qui est sur la gauche, et qui est déterminée par les ressorts hélicoïdaux de pression 46 et 48, est prédéfinie par la paroi terminale 32 de droite qui bute contre la paroi fron- tale 30 du bloc de butée 28. La seconde position de travail, à droite sur le dessin, et que l'on obtient en appliquant la pression à l'enceinte de travail 20 en surmontant la force des ressorts hélicoïdaux de pression 46 et 48, et qui provoque, de ce fait, la course du cylindre de travail, est déterminée par la paroi de séparation 40 qui vient buter contre le corps 52 formant une assise pour les ressorts. Les tiges de centrage 54 et 56 ont des dimensions axiales un peu plus faibles. De ce fait, les tiges de centrage n'ont pas besoin d'être dirigées avec précision dans l'axe du piston et n'ont pas besoin non plus d'avoir exactement la même longueur, aucun moment de torsion ne s'exerçant, malgré cette disposition, sur le piston quand il atteint la seconde position terminale qui est sur la droite sur le dessin. Quand on fait tourner le disque excentrique 'e en partant de la position représentée sur le dessin, les deux -6- positions terminales du piston sont déplacées simultanément vers la droite sur ledit dessin, mais la course du piston qui ne dépend que de la longueur axiale de l'ouverture 24 et de la dimension axiale totale du bloc de butée 28 (y com- pris celle de la paroi de séparation 40) reste inchangée. Le cylindre de travail représenté sur la Figure 2 est largement comparable à celui de la Figure 1; seul le dispo- sitif de butée qui détermine les positions terminales est légèrement modifié pour permettre le réglage de la course du piston. Les parties du cylindre de travail qui ont déjà été décrites en référence à la Figure 1 sont indiquées par les mêmes références et n'ont pas besoin d'être expliquées à nouveau ici. Un bloc de butée 28' n'est constitué que par la partie du bloc de butée 28 de la Figure 1 située sur la gauche de la rainure de guidage par glissement 3 et il s'appuie directement contre le cylindre 10 dans une position axiale qui ne peut être changée, par l'intermédiaire de broches 68 et 70. De ce fait, la position de travail de droite du piston 12 est également déterminée à l'avance. Dans la partie restante de l'évidement 24 qui se trouve à la droite du bloc de butée 28' est disposé un disque excen- trique 3, monté également sur des tronçons d'arbres 3 dans le cylindre 10 et susceptibles d'être bloqué par des vis de serrage ou analogues dans la position angulaire déterminée lors du montage. Le disque excentrique 3 est- en contact direct, dans l'exemple de réalisation qui est en considération ici, avec la paroi terminale 32 de l'évidement 24 qui est à droite et il détermine ainsi indépendamment la position de travail de gauche du piston 12 à laquelle il parvient par la force exercée par les ressorts. Sur la Figure 2, le disque excentrique 36 est dans la position dans laquelle la position de travail de gauche du piston 12 est située au maximum sur la gauche. Quand on fait tourner le disque excentrique 36, on peut déplacer vers la droite la position de travail de gauche. Du fait que la position de travail de droite ne peut être modifiée (voir ci-dessus), -7 on obtient ainsi une diminution correspondante de la cour- se du piston. On voit donc que les deux cylindres de travail simple effet décrits cidessus ont des positions de travail prédéterminées avec précision et ont de plus une structure très compacte. Grâce àt de légères modifications et en utili- sant des pièces qui sont largement semblables, on peut soit déterminer un déplacement dans le même sens des positions terminales du piston en conservant une course constante du piston, soit régler la course du piston alors que l'une des positions terminales reste constante. - 8 - REVENDICATIONS 1, - Cylindre de travail a simple effet comprenant un cylindre et un piston de section transversale rectangulaire -i 'n ensemble de ressorts destiné à soumettre le piston à une précontrainte dans l'une de ses positions de travail, caractérisé en ce que le piston (12) comprend un évidement axial (24) - parois terminales transversales (32, 50), un bloc de butée (28, 28') fixé au cylindre (10) passe dans cet évidement, et une série de ressorts hélicoïdaux de pression (46, 48) disposés les uns contre les autres s'appuient contre le bloc de butée (28, 28') et contre la paroi termi- nale (50) de l'évidement (24) qui est opposée au bloc de butée, ces ressorts constituant l'ensemble de ressorts. 2. - Cylindre de travail selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc de butée (28, 28') comprend des parois de séparation (40) situées entre les ressorts hélicoïdaux de pression (46, 48) et déterminant des chambres à ressorts (42, 44). 3. - Cylindre de travail selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sections terminales libres (58) des parois de séparation (40)sont en oblique et/ou arrondies. 4. - Cylindre de travail selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ressorts hélicoïdaux de pression (46, 48) coopèrent par l'intermé- diaire d'un corps (42) constituant une assise pour les ressorts avec la seconde paroi terminale (50) de l'évidement (24), ce corps comprenant des tiges de centrage (54, 56) dirigée vers la première paroi terminale (32) et pénétrant avec un certain jeu à l'intérieur des ressorts hélicoïdaux de pression (46, 48). 5. - Cylindre de travail selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tiges de centrage (54, 56) sont un peu plus courtes que les parois de séparation (40) 6o - Cylindre de travail selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les sections terminales libres (60, 62) des tiges de centrage (54, 56) sont en biseau et/ ou arrondies. --t-z 246 1 35 -9_ 7. - Cylindre de travail selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bloc de butée (28) s'appuie contre le cylindre (10) par l'intermé- diaire d'un disque excentrique (36) réglable, ce disque glissant dans une rainure de guidage (34) transversale du bloc de butée (28). 8. - Cylindre de travail selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bloc de butée (28t) s'appuie contre le cylindre (10) dans une position axiale fixe et en ce qu'il est prévu un disque excentrique (36) constituant une butée et coopérant avec la première surface terminale (32) de l'évidement (24). 9. - Cylindre de travail selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le disque excentrique (36) se prolonge, en un point de sa circonférence, directement en un arbre (38) qui le porte.