Brevet FR2463933A1 — publié le 19810227

- La présente invention se rapport à un dispositif permettant la mesure sans contact, de la course et/ ou de la vitesse de vérins hydrauliques ou pneumatiques, compor- tant une pièce mobile et une pièce fixe par rapport à elle. Pour la commande et la régulation de vérins de ce type, il faut un dispositif de mesure qui permette de saisir la position et la vitesse instantanées du piston. Pour des motifs d'usure, il est souhaitable que la détection de la valeur mesurée puisse se faire sans contact. Pour atteindre cet objet, il est prévu, selon l'invention, que la pièce mobile porte plusieurs champs magnétiques différents et alternant selon la direction de son déplacement, et que sur la pièce fixe est disposé un émetteur fonction du champ magnétique. Il est particulièrement judicieux que dans une autre réalisation de l'invention des poles Nord et Sud soient disposés en succession alternée à la surface de la pièce mobile. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est un dispositif selon l'invention sur un vérin hydraulique ou pneumatique représenté en coupe longitudinale axiale; - la figure 2 est un graphique de l'allure d'une tension U fonction de la course lors de l'utilisation d'un générateur Hall comme émetteur fonction du champ magnétique; - la figure 3 est un graphique pour un autre émetteur; et - la figure 4 est un autre exemple d'exécution d'un dispositif de mesure avec une tige de piston forée, - les figures 5 à 8 sont des coupes d'une tige de piston o sont disposés différents matériaux magnétiques. Dans l'exemple d'exécution de la figure 1, le piston 1 d'un vérin hydraulique est guidé dans un alésage 2 d'un cylindre 3 et se trouve à l'extrémité d'une tige de piston 4. La tige de piston 4 comporte en surface, selon le détail agrandi représenté par 5, plusieurs zones magné- 2.- 2463933 tiques 6 ou 7 situées l'une derrière l'autre selon la direction du mouvement de la tige de piston et qu'une polarisation qui s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale produit dans la tige de piston, faite en un matériau magnétisable. Dans l'exemple d'exécution représenté, la direction de polarisation des différents champs 6 est dirigée en sens opposé par rapport au champ 7 qui lui est voisin. En face de la surface de la tige de piston 4, qui présente donc des poles magnétiques différents, se trou- vent deux émetteurs 8 et 9 fonction du champ magnétique et qui peuvent être constitués, comme dans l'exemple d'exécution repré- senté, de générateurs Hall. Chacun de ces gérnateurs Hall produit une tensiQn de sortie fonction, en valeur et en direction du champ magnétique qui règne à l'endroit de la détection. En fonction de la course parcourue par le piston, on obtient alors l'allure sinusoïdale représentée sur la figure 2 pour la tension de sortie ",'du générateur Hall 8. Le deuxième générateur Hall 9 peut être disposé dans la paroi du cylindre 3 avec un décalage selon la direction axiale du cylindre de façon telle que sa distance au premier générateur Hall 8 corresponde à une demi- division polaire des différentes zones magnétiques 6 et 7 et que ce deuxième générateur Hall produise donc, en fonction de la course parcourue S, également une tension sinusoïdale, toutefois décalée du point de vue électrique de 900 par rapport à celle du premier générateur Hall et qui permet donc de savoir si le. piston 1 se déplace en avant ou en arrière. L'allure de la tension indiquée Ua, en forme d'impulsions, représentée sur la figure 3, peut s'obtenir par le moyen que l'on utilise comme émetteurs fonction du champ magnétique des contacts Reed qui se ferment lorsque le champ magnétique qui agit sur eux atteint une valeur minima prescrite. Les différentes impulsions 11, 12, 13, etc... peuvent, de façon simple, être amenées à une mémoire ou à un compteur numérique non représenté, qui indique la position respectivement atteinte correspondant au nombre d'impulsions mémorisées. Dans l'exemple d'exécution de la figure 4, la tige de piston 4 d'un vérin hydraulique, non représenté plus en détail pour le reste, comporte un alésage longitudinal central 15 dans lequel pénètre une tige de détection fixe en position 16 qui porte à son extrémité libre un émetteur fonction 3.- du champ magnétique, dans l'exemple d'exécution représenté, un générateur Hall 17. Parallèlement à l'axe de l'alésage, qui n'est pas désigné plus en détail, est placé contre la paroi de l'alé- sage 15, une bande magnétique 18, de fabrication distincte et qui comporte, de la même façon que ce qui est indiqué par 5 sur la figure 1, des poles magnétiques Nord et Sud alternés selon la direction du mouvement et qui produisent, chaque fois selon la position de la tige de piston, dans le générateur Hall, une tension de sortie positive ou négative ou bien forte ou faible. Dans le cas o il n'est pas possible d'utiliser pour la tige de piston un matériau qui permette de conserver en sécurité la magnétisation pendant la durée de vie du vérin, il est également possible, comme le montrent les exemples d'exécution selon les figures 5 à 8, de rapporter sur la tige de piston 4 un matériau magnétique spécial dont les champs peuvent 4tre détectés de l'extérieur; de la façon que l'on peut voir sur la figure 1, par des émetteurs 8 et 9 fonction du champ magnétique. En détail, dans l'exemple d'exécution de la 'figure 5, une rainure 21 est fraisée le long d'une directrice de la tige de piston 4, de section circulaire et fabriquée en un matériau magnétisable ou non magnétisable, et dans cette rainure est placé un matériau magnétique ?2 muni sur sa surface extérieure libre d'un champ magnétique alterné du type indiqué en 5 sur la figure 1. Dans l'exemple d'exécution selon la figure 6, une rainure longitudinale 21 est fraisée dans la tige de piston 4 également fabriquée en un matériau magnétisable ou non magnétisable; cependant, au contraire de la figure 5, le matériau magnétique que lon y dispose est enchâssé de plus, contre sa face extérieure 25 et ses faces longitudinales dans un matériau non magnétique, de façon à réaliser une meilleure liaison avec la tige de piston et à pouvoir subir une rectification en même temps que la tige de piston pour obtenir une surface lisse. Ceci est particulièrement avantageux si le-matériau magnétique utilisé est relativement mou comme par exemple c'est le cas pour les plasto- ferrites. Dans l'exemple d'exécution de la figure 7, dans la rainure longitudinale 21 est également disposé, comme 4.- dans la figure 5, un matériau magnétique 22 dont la face extérieure suit le contour de la tige de piston cylindrique 4 et qui est fixé par un tube à paroi mince 26, en un matériau non magnétique, monté par retrait. Dans l'exemple dtexécution de la figure 8, la tige de piston 4 fabriquée en un matériau non magnétisable présente un alésage 27 parallèle à son axe longitudinal et qui vient près du contour extérieur 28 de la tige de piston 4 et loge un matériau magnétique 29, à magnétisation transversale, que l'on y enfile. Dans tous les exemples d'exécution, figure à figure 8, le matériau magnétique est magnétisé avec des polarités alternées avec des faibles entraxes en direction axiale et produit, en face d'un ou de plusieurs émetteurs magnétiques du type indiqué en 8 et 9 sur la figure 1, un champ magnétique alterné qui, après étalonnage de la tigedB piston, conduit à des tensions de sortie du ou des émetteurs fonction de la position. L'avantage particulier du dispositif selon l'invention réside en ce qu'il permet une mesure de course parcourue ou de vitesse avec une résolution d'environ 1 mm, en ce que ce dispositif permet une réalisation constructive simple et permet d'effectuer une mesure -sans apporter de perturbtion à des endroits difficilement accessibles. 5.- REVENDICATIONS 1.- Dispositif permettant la mesure sans contact, de la course et/ou de la vitesse de vérins hydrauliques ou pneumatiques, comportant une pièce mobile et une pièce fixe par rapport à elle, caractérisé en ce que la pièce mobile (4) porte plusieurs champs magnétiques (6, 7) différents et alter- nant selon la direction de son déplacement, et en ce que sur la pièce fixe (3) est disposé un émetteur (8, 9) fonction du champ magnétique. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à la surface de la pièce mobile (4) sont disposée des p8les magnétiques Nord et Sud, en succession alternante. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce mobile, en particulier la tige de piston (4) correspondant au cylindre, porte plusieurs champs magnétiquement faibles et magnétiquement forts, alternant selon la direction du mouvement de la pièce. 4.- Dispositif selon ltune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux émetteurs (8 et 9) au moins sont disposés l'un derrière l'autre dans la direction du mouvement. 5.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce mobile comporte un évidement (21, 27) qui s'étend selon la direction de son mouvement et dans lequel est logé une tige (22, 25, 28) fabriquée en un matériau magnétisable et qui présente des zones magnétiques d'intensité et/ou de polarités différente dirigées radialement vers l'extérieur dans sa direction longitudinale.