Brevet FR2463307A1 — publié le 19810220

L'invention est relative à un dispositif de sécurité de l'avance d'un vérin et plus particulièrement d'un vérin de bridage. La course d'un tel vérin comporte généralement une phase d'avance suivie d'une phase de fin de course. Dans la première phase, l'avance du vérin doit s'effectuer librement sans être entravée par un obstacle, tandis qu'au cours de la deuxième phase le vérin doit entrer au contact avec un obstacle constitué par un objet à maintenir dans une position de verrouillage. La première phase correspond en particulier à la phase de sécurité d'une machine-outil, pendant laquelle toute intervention malencontreuse d'un opérateur sur le trajet d'avance normale du vérin doit commander son arrêt avant d'atteindre la phase de verrouillage de fin de course. L'invention a pour but un dispositif de sécurité permettant l'arrêt de l'avance du vérin lorsqu'au cours d'une phase initiale d'avance sa course se trouve entravée par la présence intempestive d'un obstacle. L'invention a pour objet un dispositif de sécurité de l'avance d'un vérin, caractérisé en ce que la tige du vérin comporte à l'entrée d'une chambre interne un clapet anti-retour reliant la chambre interne à la chambre de commande du vérin sous l'effet de la surpression engendrée par une entrave à l'avance du vérin, ladite chambre interne comportant un orifice de sortie débouchant dans la chambre d'échappement du vérin lors de la phase d'avance du vérin et obturé lors de la phase de fin de course du vérin. Ce clapet peut être du type taré. Le circuit d'échappement du vérin peut comporter un moyen de calibrage constitué, par exemple, par un canal calibré ou encore par un étrangleur unidirectionnel réglable. Dans la phase de fin de course l'orifice de sortie peut être obturé par une chambre d'obturation. Selon certaines dispositions, le clapet anti-retour peut être relié à la chambre de commande par un canal axial et 11 orifice de sortie de la chambre interne est constitué par une canal radial. Le canal axial peut être relié à la chambre de commande à travers un canal calibré et le vérin est du type à double tige. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation d'un tel vérin, donné à titre d'exemple et illustré dans les figures. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un vérin selon l'invention en phase d'avance. La figure 2 est une vue en demi-coupe axiale du vérin selon la figure 1 en position de fin de course de verrouillage. La figure 3 est une vue avec coupe demi-axiale d'une variante de réalisation du vérin. La figure 4 est une vue avec demi-coupe axiale d'un vérin comportant une double tige. Dans les figures, on a désigné par 1 le cylindre d'un vérin fermé à son extrémité avant par un fond avant 2 et à son extrémité arrière par un fond arrière 3. Un piston 4 peut se déplacer à l'intérieur du cylindre entre le fond arrière 3 et le fond avant 2 avec lesquels il constitue les volumes variables d'une chambre de commande 30 et d'une chambre d'échappement 20. Une tige cylindrique 5 est fixée dans l'axe du piston 4 à l'aide d'une vis 6 vissée dans un alésage axial de la tige 5 dont l'extrémité constitue une chambre interne 50. La tige 5 traverse d'une part une cartouche 21 disposée dans un alésage axial du fond 2 et d'autre part un nez de fond avant 22. L'étanchéité de la traversée coulissante de la tige 5 sur le fond avant est assurée par des joints tels que 11, 12, 13, 14. La cartouche 21 comporte, elle-même, un alésage axial qui délimite en coopération avec la tige cylindrique 5 et les joints 11 et 12 une chambre 10 dite d'obturation. Un canal axial 60 ménagé dans l'axe de la vis 6 relie la chambre de commande 30 à la chambre interne 50 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 7 disposé dans la chambre interne. Le clapet 7 est constitué par une bille 71 appuyée contre un siège 61, formé au débouché du canal 60 dans la chambre interne 50, par un ressort 72, interposé entre le fond de la chambre 50 et la bille 71. La chambre interne 50 comporte un orifice de sortie constitué par un canal radial 70 débouchant sur la périphérie de la tige cyclindrique 5. Le fonctionnement du dispositif est le suivant pour un déplacement du piston de l'arrière vers l'avant. La pression du fluide de commande étant admise dans la chambre de commande 30, le ressort 72 du clapet 7 est taré de manière à assurer sa fermeture. Le piston 4 opère alors dans une phase d'avance normale un déplacement de la droite vers la gauche avec la tige 5, tandis que le fluide de la chambre d'échappement 20 est évacué normalement à travers un canal d'échappement 23 et un orifice d'échappement 24. Cependant, si au cours de cette phase une résistance offerte par un obstacle entrave l'avance de la tige 5, il apparaît dans la chambre de commande 30 une légère surpression. Le ressort 72 étant par ailleurs taré pour assurer le décollage de la bille 70 du clapet 7 sous l'influence de la surpression, celleci est alors transmise dans la chambre interne 50 et à travers l'orifice de sortie du canal 70 dans la chambre d'échappement 20, comme il est représenté dans la figure 1. Le piston 4, qui se trouve alors alimenté en différentiel entre les deux chambres de commande 30 et d'échappement 20, n'est soumis qutà une pression résultante réduite et correspondant à celle appliquée à la section de la tige 5 diminuée de la section du canal 60. Dans ces conditions, l'avance du piston est interrompue et l'effort exercé par le piston 4 et la tige 5 sur l'obstacle peut être rendu très faible ou nul. Le dispositif de sécurité fonctionnant sur la base de la présence d'une pression d'une fuite entre les chambres de commande 30 et d'échappement 20, le réglage de l'écoulement de cette fuite à travers le circuit d'échappement, en fonction des frottements de l'appareil, de l'effort antagoniste à observer et de la vitesse du vérin, revêt une grande importance. Le canal d'échappement 23 peut être ainsi calibré, mais dans la plupart des cas, il convient préférablement de disposer sur le circuit d'échappement du vérin un moyen de réglage constitué, par exemple, par un étrangleur réglable unidirectionnel non représenté sur les figures. Lors de la phase de fin de course du vérin, le dispositif de sécurité ainsi décrit doit être neutralisé pour assurer en fin de course un verrouillage désirable. A cet effet, le canal radial 70 est disposé de telle sorte qu'en fin de course du vérin il ne débouche plus dans la chambre d'échappement 20, mais soit obturé. Dans la figure 2, il apparaît qu'à partir de l'instant où l'orifice du canal radial 70 a dépassé le joint 12 pour déboucher dans la chambre d'obturation étanche 10, la commande d'avance du vérin ne peut plus être interrompue. En effet, toute surpression apparaissant dans la chambre de commande 30 provoque le déplacement de la bille 71 et l'ouverture du clapet 7. La surpression est alors transmise dans la chambre interne 50 et à travers le canal radial 70 dans la chambre d'obturation 10 dont l'étanchéité est assurée notamment par les joints 11, 12 et 13.Il ne s'exerce pratiquement plus d'action différentielle sur le piston et, sous 11 action de la pression, la bille est alors ramenée contre le siège 61 ; le clapet 7 se referme et la pression due à 1' action du fluide de la chambre de commande sur le piston maintient le vérin dans la position de fin de course, et de la pression dans la chambre 50 qui offre une section supérieure à celle du canal 60.. Le retour du vérin en position initiale s'effectue de manière classique en admettant la pression de commande dans la chambre 20 par l'intermédiaire de l'orifice 24, tandis qu'on relie à l'échappement la chambre 30. Dans la variante de réalisation de la figure 3, le clapet antiretour 7 n'est plus taré car la bille 71 n'est plus rappelée sous l'action d'un ressort. Son déplacement est alors limité par une goupille 73 de butée d'ouverture. Mais l'absence de tarage du clapet nécessite pour sa fermeture la présence d'une surpression dans la chambre d'échappement 20. Cette surpression est obtenue par un calibrage du canal 23 reliant la chambre d'échappement 20 à l'orifice d'échappement 24. Par ailleurs, le canal longitudinal 60 reliant le clapet anti-retour 7 à la chambre de commande 30 est également calibre. Le fonctionnement du dispositif est le suivant pour un déplacement du piston de l'arrière vers l'avant. La pression du fluide de commande étant admise dans la chambre de commande 30, le piston 4 opère alors dans une phase d'avance normale un déplacement de la droite vers la gauche avec la tige 5. Une fuite se crée entre la chambre de commande et la chambre d'échappement 20 par l'intermédiaire du canal longitudinal 60, de la chambre intermédiaire 50 et du canal radial 70, mais cette fuite n'empêche pas le mouvement d'avance normale du vérin. Ceci est dû d'une part à la différence entre les sections des faces du piston 4 en regard des chambres de commande 30 et d'échappement 20 et d'autre part au calibrage du canal 60 qui est déterminé en fonction de l'ensemble à déplacer (tige, piston, accessoires divers). Une perte de charge se crée à l'entrée du canal 60 d'où il résulte une pression moins importante dans la chambre d'échappement. Le fluide de la chambre d'échappement 20 est évacué normalement à travers le canal d'échappement 24. Cependant, si au cours de cette phase une résistance offerte par un obstacle entrave l'avance de la tige 5, un équilibre s'établit entre la chambre de commande et la chambre d'échappement. Cet équilibre résulte du fait que l'effort résistant de l'obstacle additionné à l'effort de la chambre d'échappement 20 est égal à l'effort de la chambre de commande 30. Dans la phase de fin de course du vérin il ne s'exerce pratiquement plus d'action différentielle sur le piston. La bille 71 est ramenée contre le siège 61, le clapet 7 se referme. En effet, la section offerte par la chambre 50 est supérieure à celle du canal 60 et la pression due à l'action du fluide de la chambre de commande 30 sur le piston 4 maintient le vérin dans la position de fin de course. Le vérin représenté dans la variante de la figure 4 comporte une deuxième tige 8 opposée à la tige 5. Le canal 60 est relié à la chambre de commande 20 à travers une chambre axiale 90 fermée et un autre canal radial 9 reliant la chambre 90 à la chambre 20. Dans ces conditions, lors de l'ouverture du clapet 7, il ne subsiste plus d'effort moteur différentiel en fonction de la pression développée par la chambre de commande 20. Aussi il convient de disposer sur le canal radial 9 un étranglement calibré. Il est évident que l'invention n' est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté et qui n'a été donné qu'à titre d'exemple ; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de sécurité de l'avance d'un vérin, caractérisé en ce que la tige (5) du vérin comporte à l'entrée d'une chambre interne (50) un clapet anti-retour (7) reliant la chambre interne à la chambre de commande (30) du vérin sous l'effet de la surpression engendrée par une entrave à l'avance du vérin, ladite chambre interne comportant un orifice de sortie (70) débouchant dans la chambre d'échappement (20) du vérin lors de la phase d'avance du vérin et obturé lors de la phase de fin de course du vérin. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (7) est du type taré. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit d'échappement du vérin comporte un moyen de calibrage (23). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de calibrage est constitué par un canal calibré (23). 5/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de calibrage du circuit d'échappement est constitué par un étrangleur unidirectionnel réglable. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans la phase de fin de course, l'orifice de sortie (70) est obturé par une chambre d'obturation (10). 7/ Dispositif selon 1' une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'orifice de sortie (70) de la chambre interne (50) est constitué par un canal radial. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (7) est relié à la chambre de commande (20) par un canal axial (60). 9/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le vérin étant du type à double tige, le canal axial (60) est relié à la chambre de commande (30) à travers un canal calibré (23). 10/ Dispositif selon la revendication'9, caractérisé en ce que le vérin est du type à double tige.