Brevet FR2513341A1 — publié le 19830325

Mécanisme à piston de poussée, en particulier pour équipements hydrauliques de tailles, comprenant des aimants permanents noyés dans la tige du piston, et procédé de fabrication de la tige de piston dans laquelle sont noyés les aimants permanents. La présente invention concerne un mécanisme à piston de poussée, en particulier pour équipements hydrauliques de tailles et analogues, comprenant au moins un aimant perma- nent introduit dans la tige du piston, disposé dans une douille métallique qui est fixée dans un évidement de la tige de piston, et comprenant une mince couche métallique, en particulier une couche de chrome ou de nickel, sur la surface de la tige du piston En outre, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une tige de piston comprenant au moins un aimant permanent noyé à l'intérieur, destinée à un mécanisme à piston de poussée. On connaît par le document DE-OS 29 17 609 des mécanismes hydrauliques à piston de poussée à l'intérieur de la tige desquels sont introduits des aimants permanents Les aimants permanents servent de générateurs de signaux ou d'organes de commande et ils émettent des signaux électriques en fonction de la course ou bien ils actionnent des commutateurs magnéti- ques en fonction de la course Les pistons de poussée équipés d'aimants permanents sont utilisés de préférence pour des commandes de soutènements hydrauliques ou électro-hydrauliques d'exploitations minières souterraines, et ils servent par exemple à réaliser une commande simultanée ou séquentielle de vérins de travail, tels que des vérins de ripage de convoyeur et d'avancement de soutènement, des vérins d'avance- ment de chapeau et analogues En outre, les pistons de poussée équipés d'aimants permanents peuvent être utilisés en tant que vérins de ripage pour surveiller l'avancement de l'exploitation et l'allure de la taille ainsi que pour commander des travaux quand il y a des commandes séquentielles du soutènement ou analogues. Dans la pratique, il est très difficile de monter les aimants permanents dans les tiges des pistons de manière à assurer un rayonnement magnétique suffisamment puissant pour obtenir une commutation magnétique fiable ou l'émission de signaux, et en outre pour pouvoir munir la tige de piston, de façon traditionnelle, d'une couche métallique régulière et continue pour constituer une protection contre la corro- sion Le danger existe que dans les positions o sont situés les aimants permanents se produisent des failles dans la couche métallique, qui conduisent à des défauts de surface et à des rugosités qui peuvent provoquer en fonctionnement des dégâts aux garnitures d'étanchéité peu résistantes des tiges des pistons. Le but de l'invention est de proposer un mécanisme à piston de poussée du type mentionné dans le préambule et selon lequel les aimants permanents sont introduits dans la tige du piston de manière à éviter les difficultés indiquées pour la mise en place de la protection contre la corrosion et de manière que les aimants permanents soient non seulement prémunis contre des dégâts mécaniques provoqués par des causes externes, mais soient également disposés de façon à assurer un rayonnement magnétique défini et précis En outre l'invention concerne un procédé avantageux pour mettre en place des aimants permanents dans la tige de piston. Selon le mécanisme à piston de poussée selon l'invention, le but indiqué est atteint du fait que la douille est consti- tuée en un acier inoxydable et résistant aux acides et se raccorde avec précision à la surface de la tige de piston par sa surface inférieure qui est située à l'extérieur, la surface de la tige du piston et la surface inférieure de la douille étant recouvertes d'une couche métallique régulière et continue. L'utilisation de douilles en acier inoxydable et résis- tant aux acides assure un rayonnement magnétique défini et précis des aimants permanents, du fait que ce matériau antimagnétique constitue un écran magnétique suffisant en direction de la tige du piston, ce qui fait qu'aucun rayonne- ment diffusé et digne d'être mentionné ne peut se manifester dans la zone entourant le matériau de la tige de piston. Simultanément, le matériau antimagnétique des douilles qui a été mentionné permet l'application d'une couche métallique parfaite et régulière, en particulier un chromage dur ou encore l'application de nickel selon les procédés électro- chimiques habituels, du fait que les douilles en acier antimagnétique ont pratiquement le même comportement lors de l'application de la couche métallique et du bain de nettoyage chimique qui le précède que les aciers traités selon la norme DIN 17200 (acier au chrome-molybdène) utiliséshabituel- lement pour réaliser les tiges de piston En ce qui concerne le matériau utilisé pour réaliser les tiges de piston, il s'agit d'aciers magnétisables L'acier antimagnétique inoxy- dable et résistant aux acides qui est utilisé pour les douilles présente surtout dans le bain de nettoyage chimique (bain de décapage) le même comportement que le matériau pour tige de piston mentionné, ce qui fait que ces matériaux ne peuvent pas être attaqués sur leur surface et dans le bain de nettoyage d'une façon très différente qui pourrait mettre en question l'application d'une couche régulière anti- corrosion. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, la douille a la forme d'un pot, son côté ouvert étant tourné vers le fond de l'évidement pratiqué dans la tige de piston sous forme d'un alésage Il est avantageux en outre que la douille soit maintenue dans l'alésage de la tige de piston par ajustage serré, en s'appuyant par son côté ouvert contre le fond de l'alésage de la tige de piston L'aimant permanent constitué par un petit barreau (aimant coulé ou aimant fritté) est avantageusement disposé dans la douille avec un léger jeu de manière que lors de l'insertion de la douille dans l'alésage de la tige de piston et également à l'état introduit à ajustage serré, l'aimant permanent qui est relativement sensible à la pression ne soit l'objet d'aucun dégât mécanique dû à des actions externes sur la douille et sur la tige de piston Il suffit dans ce cas d'un jeu axial relativement petit de l'aimant permanent dans la douille. Pour facilier l'enfoncement de la douille dans l'alésage de la tige du piston, la douille en forme de pot est 215334 1 avantageusement munie sur son côté ouvert et du côté externe. d'une partie biseautée conique ou analogue. En ce qui concerne le rayonnement magnétique précis de l'aimant permanent, il est avantageux que le fond de la douille ait une épaisseur nettement plus faible que l'épais- seur de la paroi cylindrique de la douille, et de préférence inférieure à 2 mm. La fabrication de tiges de piston munies d'au moins un aimant permanent noyé à l'intérieur s'effectue de préférence, selon le procédé de l'invention, de la façon suivante: on utilise une douille réalisée en acier anti-magnétique men- tionné, qui fait saillie par son fond sur la surface cylin- drique de la tige de piston après son insertion dans l'évide- ment pratiqué dans la tige du piston Après mise en place de la douille dans l'évidement de la tige de piston, le fond de la douille est enlevé jusqu'au niveau de la tige du piston et jusqu'à ce qu'il s'adapte à la surface de la tige du piston, suite à quoi, au cours d'une étape suivante, une couche métallique constituant la protection contre la corro- sion est appliquée de façon habituelle sur la surface de la tige du piston et la surface de la douille qui s'y raccorde de façon précise L'application de la couche métallique, c'est-à-dire le chromage ou le nickelage, est réalisée de façon connue par voie électro-chimique; la douille est avantageusement pressée dans l'évidement ou dans l'alésage de la tige de piston jusqu'à ce qu'elle vienne buter contre le fond de l'alésage, de manière qu'elle soit maintenue dans l'alésage de la tige de piston par ajustage serré La partie de la douille qui fait saillie sur la surface de la tige du piston est avantageusement enlevée au tour Le procédé est de préférence mis en oeuvre en soumettant encore une fois à une opération d'enlèvement au tour la tige du piston, y compris le fond de la douille, après avoir enlevé au tour la partie en saillie de la douille, pour ensuite soumettre la surface à un lissage, en particulier un traitement fin (pierrage), avant que la couche métallique soit appliquée de manière connue. Comme mentionné, le mécanisme à piston de poussée selon l'invention, qui comprend des aimants permanents introduits dans la tige, est utilisé avantageusement pour constituer des équipements hydrauliques de tailles, en particulier des vérins de ripage de convoyeur et d'avancement de soutènement, des vérins d'avancement de chapeau, des étançons hydrauliques et analogues, bien qu'il puisse être utilisé dans d'autres buts, par exemple pour des boucliers de creusement et à couteaux, et analogues. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation repeésentés sur les dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'une tige de piston dans laquelle sont noyés des aimants permanents, la figure 2 est une coupe d'une douille destinée à recevoir un aimant permanent. Sur la figure 1 est simplement représentée la tige de piston cylindrique 10 d'un piston de poussée, réalisée de façon traditionnelle en acier traité selon la norme DIN 17200, en général un acier au chrome-molybdène On sait que ce matériau présente des propriétés magnétiques La tige de piston comprend des alésages axiaux 11 et 12 pour l'arriéve et l'évacuation du fluide de pression hydraulique en direction et en provenance des deux chambres cylindriques du piston de poussée. Dans la tige de piston 10 est introduit au moins un aimant permanent 13 En général, la tige de piston comprend plusieurs aimants permanents qui sont répartis sur sa lon- gueur En ce qui concerne l'aimant permanent, on peut utili- ser un aimant coulé ou fritté de type connu L'aimant perma- nent 13 est constitué par un petit barreau cylindrique, qui présente sur ses deux extrémités opposées des pôles magnéti- ques. L'aimant permanent 13 est disposé dans une douille en forme de pot 14 qui est réalisée en un acier anti-magnétique, inoxydable et résistant aux acides Pour loger la douille 14, la tige de piston 10 comprend un alésage radial 15 dans lequel est enfoncée la douille 14 contenant l'aimant perma- nent 13, par son côté ouvert, et sur une profondeur telle que la douille s'applique par con côté ouvert contre le fond 16 de l'alésage 15 Pour éviter des dégâts de l'aimant permanent 13 qui est sensible à la pression lors de la mise en place par pression de la douille 14 dans l'alésage 15, on prévoit à l'intérieur de la douille un léger jeu axial de manière que l'aimant permanent ne subisse pas l'effet de la pression. La douille cylindrique et en forme de pot est représentée à plus grande échelle à la figure 2 A son extrémité ouverte, la douille en forme de pot 14 est biseautée en 17 pour lui donner une forme conique sur son côté externe, de façon à faciliter l'enfoncement de la douille dans l'alésage 15 de la tige de piston La surface frontale 18 de la douille 14 s'applique comme mentionné sur le fond 16 de l'alésage 15. Le fond 19 de la douille 14 a une épaisseur "X" qui est nettement plus faible que l'épaisseur "Y" de la paroi cylin- drique de la douille La dimension "X" est par exemple de 2 à 4 mm et la dimension "Y" de 4 à 6 mm Le diamètre externe "D" de la douille 14 peut avoir de 10 à 14 mm La longueur "Z" de la douille 14 est par exemple de 1 à 2 mm plus importante que la longueur ou la profondeur de l'alésage axial 16 de la tige de piston 10 La douille 14 contenant l'aimant permanent 13 étant est enfoncée dans l'alésage 15 jusqu'à ce qu'elle vienne buter contre le fond 16 de l'alésage, elle fait alors saillie par son fond 19 sur la surface cylindrique 20 de la tige du piston. La mise en place de l'aimant permanent 13 et de la douille 14 dans l'alésage 15 de la tige de piston s'effectue avantageusement en enfonçant la douille 14 contenant l'aimant permanent 13 dans l'alésage 15 après avoir soumis la surface de la tige de piston à un usinage préalable, suite à quoi on élimine mécaniquement la partie du fond 19 de la douille qui fait saillie hors de l'alésage 15, de préférence par usinage avec enlèvement de copeaux Au cours d'une opération qui suit on soumet à nouveau, l'ensemble de la tige de piston, y compris le fond de la douille, à un enlèvement au tour, et au cours d'une autre étape, à un traitement de finition, c'est-à-dire un lissage de la surface par exemple par pierrage Au cours des opérations indiquées, on obtient une adaptation complète de la surface 21 du fond 19 de la douille à la surface cylindrique 20 de la tige du piston. Dans le même temps, le fond de la douille est réduit dans son épaisseur "X" de manière à obtenir un rayonnement magné- tique défini et précis Après les traitements mécaniques mentionnés, le fond 19 de la douille a une épaisseur qui de préférence ne dépasse pas 2 mm environ et qui est de préfé- rence de l mm. Au cours d'une étape finale, on réalise le chromage dur ou le nickelage de la tige de piston 10 de façon connue pour obtenir une protection contre la corrosion et réduire la rugosité de surface de la tige de piston Il faut alors que la tige du piston soit traitée dans un bain chimique de nettoyage de façon connue, avant la métallisation de sa surface Du fait que le matériau anti-magnétique qui est utilisé pour la douille a le même comportement dans le bain de nettoyage et également au cours de la métallisation que le matériau mentionné pour la tige de piston, on peut donc appliquer une couche métallique parfaite et régulière sur la tige du piston, y compris dans les endroits o les douilles sont introduites. REVENDICATIONS 1 Mécanisme à piston de poussée, en particulier pour équipements hydrauliques de tailles et analogues, comprenant au moins un aimant permanent introduit dans la tige du piston, disposé dans une douille métallique qui est fixée dans un évidement de la tige du piston, et comprenant une mince couche métallique, en particulier une couche de chrome ou de nickel, sur la surface de la tige du piston, caractéri- sé en ce que la douille ( 14) est constituée en un acier inoxydable et résistant aux acides et se raccorde avec précision à la surface ( 20) de la tige de piston par sa surface inférieure ( 21) qui est située à l'extérieur, la surface ( 20) de la tige ( 10) du piston et la surface infé- rieure ( 21) de la douille ( 14) étant recouvertes d'une couche métallique régulière et continue. 2 Mécanisme à piston de poussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille ( 14) a la forme d'un pot, son côté ouvert étant tourné vers le fond ( 16) de l'alésage ( 15) pratiqué dans la tige de piston. 3 Mécanisme à piston de poussée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la douille ( 14) qui est introdui- te avec ajustage serré dans l'alésage ( 15) s'appuie par son côté ouvert contre le fond ( 16) de l'alésage ( 15). 4 Mécanisme à piston de poussée selon l'une des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le fond ( 19) de la douille ( 14) a une épaisseur nettement plus faible que l'épaisseur (Y) de la paroi cylindrique de la douille et de préférence inférieure à 2 mm. Mécanisme à piston de poussée selon l'une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que la douille en forme de pot ( 14) comprend sur son côté ouvert et sur son côté externe une partie biseautée conique ( 17). 6 Procédé de fabrication d'une tige de piston d'un mécanisme à piston de poussée comprenant au moins un aimant permanent noyé à l'intérieur, selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise une douille ( 14) en un acier anti-magnétique inoxydable et 251334 l résistant aux acides, qui après l'enfoncement dans l'évide- ment ( 15) de la tige de piston fait saillie par son fond ( 19) sur la surface ( 20) de la tige de piston ( 10), et en ce qu'ensuite le fond ( 19) de la douille est enlevé jusqu'à la surface ( 20) de la tige du piston et adapté à celle-ci, suite à quoi, au cours d'une étape de travail suivante, on applique sur la surface ( 20) de la tige du piston et sur la surface ( 21) de la douille qui lui est étroitement raccordée une couche métallique constituant une protection contre la corrosion, et en particulier une couche de chrome ou de nickel. 7.Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la douille ( 14) est enfoncée dans l'évidement ( 15) de la tige de piston ( 10) jusqu'a ce qu'elle vienne buter contre le fond ( 16) de l'évidement. 8 Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la partie du fond de la douille qui fait saillie sur la surface de la tige de piston ( 10) est enlevée au tour. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'après l'élimination au tour de la partie du fond ( 19) de la douille qui est en saillie, la tige de piston ( 10) est soumise avec le fond de la douille à une opération d'enlève- ment au tour et en ce qu'ensuite la surface est soumise à un lissage avant que la couche métallique soit appliquée de façon connue.