Brevet FR2505428A1 — publié le 19821112

L'invention concerne un dispositif de serrage pour une tige mobile axialement et supportant une charge, notamment pour freiner ou bloquer des parties de machines déplacées de préférence par un entraînement hydraulique, comportant au moins une mâchoire de serrage pouvant être déplacée dans un carter sur-une voie de guidage disposée en oblique par rap- port à l'axe médian de la tige, et reliée à une servocomman- de, de préférence plusieurs mâchoires de serrage entouranf'e> la tige. Les dispositifs de serrage du type décrit ci-dessus servent à freiner ou bloquer des parties de machines ou des charges qui sont disposées de façon à être déplacées par une tige, notamment une tige de piston Il s'agit ici aussi bien de dispositifs de réglage E Dur des parties de machines-outils que de dispositifs pour régler en hauteur des composants de dif- férents types se déplaçant sur des supports Un tel disposi- tif de serrage peut en outre être utilisé comme dispositif de sécurité pour des tiges de piston pouvant être levées hydrauliquement, dans des ascenseurs, des plates-formes élé- vatrices et l'analogue, dans lesquelles une soudaine chute de pression du fluide hydraulique d'entraînement provoque une perturbation de fonctionnement qui peut être dangereuse. Dans l'état de la technique, on trouve un dispositif de ser- rage dans lequel les mâchoires de serrage sont appliquées sur la tige d'entraînement par la détente d'un puissant res- sort Le desserrage du dispositif de serrage s'effectue en surmontant la force du ressort hydrauliquement à l'aide d'un piston de pression Un tel dispositif de serrage permet de bloquer et de dégager la tige d'entraînement sans mouvement supplémentaire de la tige, c'est-à-dire sans abaisser la charge; en outre, le dispositif de serrage tient par la force du ressort, même en cas de panne d'énergie et de chute de pression Par contre, du fait de l'énergie du ressort re- lativement faible inhérente à la réalisation, on ne peut ob- tenir qu'un parcours d'approche radiale des mâchoires de ser- rage relativement court Ceci nécessite des surfaces de frot- tement dures et entraîne le risque de grippage entre les mâchoires de serrage et la tige d'entraînement Les ressorts relativement forts augmentent le volume du dispositif, une défaillance des ressorts signifie immédiatement la défaillan- ce totale du serrage. On connaît d'après le brevet allemand DE-PS 23 33 491 comme dispositif de sécurité pour des tiges de piston pouvant être levées hydrauliquement dans des cabines d'ascenseurs ou des plates-formes élévatrices un dispositif d'arrêt dans lequel on prévoit sur la tige de piston un dispositif de freinage pouvant être dégagé par la pression du fluide de travail et comportant plusieurs mâchoirs de serrage soumises directement à la précontrainte de ressorts Les mâchoires de serrage entourent la tige de piston sous forme de secteurs de cercle et elles peuvent se déplacer dans le carter sur des voies de guidage situées en oblique par rapport à l'axe médian Le mouvement des mâchoires de serrage s'effectue par l'intermé- diaire d'entraînements associés commandés par le fluide de travail L'utilisation de voies de guidage obliques permet, dans ce dispositif d'arrêt de grands mouvements radiaux et axiaux des mâchoires de serrage, de sorte qu'on peut utiliser des garnitures de freins souples dans un agencement indiffé- _ rent aux tolérances, sans surfaces métalliques frottant l'une l'autre Il résulte des forces de serrage produites par fia descente de la charge un faible volume de réalisation et le dispositif d'arrêt est autobloquant par l'action de la charge, même en cas de défaillance du fluide de commande. Toutefois, dans ce dispositif d'arrêt antérieurement connu il faut aussi bien pour produire le serrage que pour le dégager un mouvement correspondant de la charge, qui dans certains cas, ne peut pas être accepté Si par exemple une partie de machine ou d'appareils doit être d'abord levée dans une position prescrite déterminée, puis être bloquée dans cette position, il ne doit pas se produire de mouvement supplémentaire de la charge pour produire le serrage. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de ser- rage du type précité qui permette un serrage fiable sans mo- difier la position de réglage atteinte et qui puisse être des- serré facilement sans mouvement de la charge dans le sens du dégagement Le dispositif de serrage doit en outre avoir une structure compacte peu sujette aux pannes, même dans des conditions de fonctionnement difficiles, et il doit pouvoir éventuellement être télécommandable en reliant entre eux plu- sieurs dispositifs de serrage du même type. Ce but est atteint par le fait qu'on prévoit un piston asser- vi attaquant directement les mâchoires de serrage et disposé dans le carter, et que la force de frottement entre la tige et les surfaces d'appui des mâchoires de serrage ainsi qu' entre les surfaces de guidage des mâchoires de serrage et leurs voies de guidage associées, et l'angle d'inclinaison des voies de guidage sont déterminés de telle sorte qu'il en résulte un autoblocage lorsque les mâchoires se déplacent dans le sens du serrage, le dégagement du serrage des mâ- choires ne commençant que lorsque le piston asservi se dépla- ce dans le sens du dégagement. Une telle réalisation permet, avec les tiges d'entraînement les plus variées, un verrouillage et un dégagement par une force d'asservisseient sans modifier le réglage, le maintien du serrage durant aussi longtemps que la charge n'a pas changé de signe Lorsque la position de réglage définie de la tige portant la charge est atteinte, le dispositif de serrage peut être verrouillé par le fait que le piston as- servi est alimenté d'un côté par un fluide de commande (hydraulique ou pneumatique) ou est soumis à la force d'un ressort et qu'il déplace en position de verrouillage auto- bloquante, dans le sens du serrage, les mâchoires de serra- ge qui lui sont reliées Lorsqu'ensuite le piston asservi est alimenté dans le sens du dégagement, l'autoblocage entre les mâchoires de serrage et leurs voies de guidage ainsi que sur la tige portant la charge peut se défaire et la tige portant la charge peut alors être déplacée librement. Une réalisation appropriée peut prévoir que le piston asser- vi entoure une tige ronde et pénètre dans les mâchoires de serrage dans un support présentant un jeu radial qui permet le déplacement radial des mâchoires de serrage sur les voies de guidage Il résulte du mouvement des mâchoires de serrage, qui, sur leur côté opposé à la tige d'entraînement, sont guidées dans le carter sur des voies de guidage inclinées par rapport à l'axe médian de la tige, un mouvement d'appro- che radiale qui ne doit pas être empêché par la liaison entre les mâchoires de serrage et le piston asservi Un développe- ment avantageux peut dans ce cas prévoir que le piston asser- vi est réalisé sous forme de piston annulaire comportant un prolongement en forme de collerette qui pénètre dans des évidements de forme adaptée dans les mâchoires de serrage. Une solution adéquate, en ce qui concerne la construction, peut prévoir que le piston asservi est rendu étanche par des éléments d'étanchéité aussi bien par rapport à la tige de piston qui le traverse que par rapport à sa surface de guida- ge dans le carter, et qu'il est guidé de plus, si besoin, sur la tige portant la charge par les éléments de guidage non métalliques. Dans une réalisation appropriée en liaison avec un disposi- tif de levage hydraulique, la tige peut être réalisée sous forme de piston d'un vérin d'entraînement alimenté par un fluide de commande Il convient alors de réaliser le dispo- sitif de serrage sous forme de la tête de ce vérin d'entrai- nement de la tige de piston, c'est-à-dire de disposer à l'intérieur du dispositif de serrage les éléments d'étanchéi- té et de guidage nécessaires pour le vérin d'entraînement. Il en résulte une unité compacte de faible hauteur. Dans un agencement préféré, on peut prévoir de chaque côté du piston asservi des chambres de pression pour introduire le fluide de commande, qui sont respectivement alimentées selon le sens de déplacement souhaité du piston asservi. Le piston asservi peut être placé aussi bien sur le c 8 té des plus petites surfaces de la section transversale des mâchoi- res de serrage que, le cas échéant, sur le côté des plus grandes surfaces Avec un agencement sur le côté des plus grandes surfaces, on obtient une plus grande surface de pis- ton, ce qui permet d'obtenir des forces d'asservissement plus élevées avec une pression d'asservissement moindre. On peut prévoir, en cas d'action d'asservissement d'un seul côté, ou en tant que sécurité en cas de défaillance de la pression de commande, que les mâchoires de serrage s'appuient sur des ressorts de pression qui appuient contre la surface intérieure du couvercle du carter Cet effet peut également être obtenu si le piston asservi est disposé entre les mâ- choires de serrage et les ressorts. L'invention avec ses caractéristiques procure un dispositif de serrage qui permet un verrouillage dans toute position de réglage donnée sans mouvement supplémentaire de la charge et qui, du fait de sa construction robuste et de son fonc- tionnement fiable peut être utilisé même dans des conditions de fonctionnement difficiles Le réglage de la position choisie peut, dans ce cas, être obtenu soit directement par un simple mouvement de coulissement ou de rotation soit par des mouvements combinés sur la tige portant la charge. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple seulement de formes de réalisation représentées schématiquement sur le dessin, sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale à travers un disposi- tif de serrage selon l'invention, selon la ligne 1-1 de la figure 2; la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne 2-2 de la figure 1; et la figure 3 est une vue partielle d'une variante avec une disposition du piston asservi différente de celle de la figure 1. Les figures 1 et 2 représentent une tige de piston 1 de section circulaire, qui supporte une charge F dans le sens indiqué ainsi qu'éventuellement un moment de rotation sup- plémentaire M La tige de piston 1 est reliée à un piston 2 qui coulisse dans un vérin d'entraînement hydraulique 3. Sur ce vérin hydraulique 3 est placé, en tant que tête de vérin, un dispositif de serrage 4 qui comporte un carter 5. Dans le carter 5 sont disposées trois mâchoires de serrage 6, 7, 8 de façon à pouvoir se déplacer radialement et lon- gitudinalement sur des voies de guidage 9, 10, 11 disposées en oblique par rapport à l'axe médian de la tige de piston 1 en faisant un angle d'environ 26 Dans le présent exemple, ces voies de guidage 9, 10, 11 sont des surfaces de glis- sement du carter; elles peuvent également, le cas échéant, comporter avantageusement des garnitures de surface supplé- mentaires ou être réalisées sous forme de roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux Sur les surfaces extérieures des mâchoires de serrage 6, 7, 8 côté carter sont disposées des surfaces de guidage 12, 13, 14 adaptées aux voies de guidage 9, 10,11. Sur la tige de piston 1 est prévu un piston annulaire asser- vi 15 qui peut se déplacer dans le carter 5 sur la tige de piston 1, et qui est rendu étanche à l'aine d'un joint annu- laire élastique 16 par rapport à la tige de piston 1 qui le traverse, et à l'aide d'un joint annulaire du même type 17 par rapport à un évidement de guidage 18 dans le carter 5. De chaque c 8 té du piston asservi 15 sont formées dans le carter 5 des chambres de pression 19, 20 auxquelles peut être amené un fluide hydraulique sous pression en fonction du sens de déplacement souhaité du piston asservi 15, par l'intermédiaire de canalisations de raccordement 21, 22. Le piston asservi 15 est-muni d'un prolongement 23 en forme de collerette qui pénètre dans des gorges incurvées corres- pondantes 24, 25, 26 des mâchoires de serrage 6, 7, 8 et relie celles-ci pour un mouvement de coulissement commun. La profondeur des gorges incurvées 24, 25, 26 est choisie par rapport au diamètre extérieur du prolongement 23 de telle sorte que le déplacement se produisant lors de l'ap- proche radiale puisse être encaissé. Le carter 5 est fermé par un couvercle 27 sur la surface intérieure duquel peuvent éventuellement s'appuyer d'un côté des ressorts de pression non représentés sur la figure 2, dont l'autre extrémité pénètre dans les mâchoires de ser- rage 6, 7, 8. La tige de piston 1 est de plus rendue étanche par rapport au volume intérieur du carter 5 à l'aide d'éléments d'étan- chéité 28, 29. Lorsqu'un fluide sous pression est amené par la canalisation de raccordement 21, la chambre de pression supérieure 19 ren- due étanche par les éléments d'étanchéité 16, 17, 29, se remplit de fluide sous pression et le piston 15 tire par l'in- termédiaire de son prolongement en forme de collerette 23 les mâchoires de serrage 6, 7, 8 vers le bas Du fait du guidage sur les voies de guidage obliques 9, 10, 11 du carter 5, il résulte du dimensionnement approprié de l'angle d'inclinaison et des coefficients de frottement un serrage radial qui permet la transmission de la charge F et d'un éventuel moetnt M au vérin d'entraînement 3 servant de sou- tien Ce serrage est totalement maintenu même lorsque la servopression est supprimée Pour dégager le serrage, on fait entrer du fluide de pression par la canalisation de raccordement 22 dans la chambre de pression inférieure 20 délimitée par les joints d'étanchéité 28, 17, 16 Le piston asservi 15 se déplace vers le haut et dégage les mâchoires de serrage 6, 7, 8 de son serrage radial. Dans la vue partielle de la figure 3, on voit un agencement dans lequel le piston 15 également réalisé sous forme de piston annulaire est disposé au dessus de la plus grande sur- face de section transversale des mâchoires de serrage 6, 7, 8 de façon à coulisser dans un évidement approprié du car- ter Dans des trous borgnes appropriés ménagés dans le piston 15 sont placés des ressorts de pression 30 qui tendent à repousser celui-ci et avec lui les mâchoires de serrage 6, 7, 8 en position de serrage; dans ce cas, le dispositif de serrage peut être actionné exclusivement, le cas échéant, en alimentant en pression le piston 15 d'un seul c 8 té. Revendications 1 Dispositif de serrage pour une tige mobile axialement et supportant une charge, notamment pour freiner ou bloquer des parties de machines déplacées de préférence par un entrai- nement hydraulique, comportant au moins une mâchoire de ser- rage pouvant être déplacée dans un carter sur une voie de guidage disposée en oblique par rapport à l'axe médian de la tige, cette mâchoire étant reliée à une servocommande, le dispositif comportant de préférence plusieurs mâchoires de serrage entourant la tige, caractérisé en ce qu'on prévoit un piston asservi ( 15) disposé dans le carter ( 5) et atta- quant directement les mâchoires de serrage ( 6, 7, 8), que la force de frottement entre la tige ( 1) et les surfaces d'appui des mâchoires de serrage ( 6, 7, 8) ainsi qu'entre les surfaces de guidage ( 12, 13, 14) des mâchoires de serra- ge ( 6, 7, 8) et leurs voies de guidage associées ( 9, 10, 11) dans le carter ( 5), et l'angle d'inclinaison des voies de guidage ( 9, 10, 11) sont déterminés de telle sorte qu'il se produit un autoblocage lors du déplacement des mâchoires de serrage ( 6, 7, 8) dans le sens du serrage, le dégagement du serrage des mâchoires de serrage ( 6, 7, 8) ne se produi- sant que lorsque le piston asservi ( 15) se déplace dans le sens du dégagement. 2 Dispositif de serrage selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le piston asservi ( 15) entoure une tige ron- de ( 1) et pénètre dans les mâchoires de serrage ( 6, 7, 8) dans un support ( 23, 24, 25, 26) présentant un jeu radial qui permet le déplacement radial des mâchoires de serrage ( 6, 7, 8) sur les voies de guidage ( 9, 10, 11). 3 Dispositif de serrage selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le piston asservi ( 15) est un piston annu- laire comportant un prolongement ( 23) en forme de colleret- te, qui pénètre dans des évidements ( 24, 25, 26) correspon- dants des mâchoires de serrage ( 6, 7, 8). 4 Dispositif de serrage selon l'une quelconque des reven- dications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le piston asservi ( 15) est rendu étanche par des éléments d'étanchéité ( 16, 17) aussi bien par rapport à la tige ( 1) qui le traverse que par rapport à sa surface de guidage dans le carter ( 5). Dispositif de serrage selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la tige ( 1) est réalisée sous la forme de la tige de piston d'un vérin d'entraînement ( 3) alimenté par un fluide de commande. 6 Dispositif de serrage selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le dispositif de serrage ( 4) est réalisé sous forme de tête du vérin d'entraînement ( 3) de la tige de piston ( 1). 7 Dispositif de serrage selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on prévoit de chaque côté du piston asservi ( 15) des chambres de pression ( 19, 20) pour introduire le fluide de commande. 8 Dispositif de serrage selon les revendications 1 ou 7, caractérisé en ce que les mâchoires de serrage ( 6, 7, 8) s'appuient directement ou indirectement sur des ressorts de pression ( 30) en étant solidaires du carter. 9 Dispositif de serrage selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le piston asservi ( 15) est disposé sur le côté de la plus grande surface de section transversale des mâchoires de serrage ( 6, 7, 8). Dispositif de serrage selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les ressorts de pression ( 30) s'ap- puient d'un côté sur le piston asservi ( 15). 11 Dispositif de serrage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les mâchoires de serrage ( 6, 7, 8) et les voies de guidage ( 9, 10, 11) sont disposées symétriquement par rapport à l'axe médian de la tige.