Brevet FR2526117A1 — publié le 19831104

SOUPAPE DE COMMUTATION La présente invention concerne une soupape de commuta- tion destinée à être utilisée dans des circuits de commande de pression d'huile et analogues. On a utilisé en pratique différentes soupapes de com- mutation de ce type dans l'art antérieur, mais elles présen- taient des inconvénients du fait que le système total deve- nait trop compliqué pour que la pression d'huile dans le sys- tème puisse être commandée numériquement en rendant la vites- se de commutation plus élevée. Pour permettre aux robots industriels, fonctionnant par pression d'huile, de travailler à une vitesse supérieure, il est nécessaire d'obtenir tout d'abord un déplacement à vitesse élevée des éléments constituants tels que les bras et autres en un emplacement désiré, puis de les positionner et de les arrêter en position avec une haute précision Toute- fois, la vitesse de réponse des soupapes de commutation de l'art antérieur était lente et la'variation de la quantité d'huile était effectuée par voie analogique, ce qui nécessi- tait ainsi que la soupape soit déclenchée en une position suffisamment éloignée de l'emplacement désiré et que l'ouver- ture de la soupape soit ajustée pendant la détection de la position des bras ou autres éléments par un capteur Comme l'ouverture de la soupape et la quantité d'huile ne coinci- dent pas toujours dans un système o la quantité d'huile varie en mode analogique, il est difficile de positionner de façon précise les bras ou autres éléments d'un robot indus- triel, ce qui exige ainsi un nombre de mécanismes de correc- tion supplémentaires pour résoudre un tel problème. Dans le cas o une telle soupape de commutation fonc- tionne à une vitesse plus élevée pour pouvoir commander la quantité d'huile numériquement, il devient possible d'arrêter en position les bras ou autres éléments en un emplacement désiré avec une précision supérieure par ouver- ture instantanée de la soupape après que les bras aient été déplacés à proximité dudit emplacement et par réglage de l'ouverture ou d'un certain nombre d'ouvertures. Le but de l'invention est de réaliser une soupape de commutation qui soit en mesure d'améliorer la vitesse et la précision des robots industriels et analogues et, plus parti- culièrement, l'invention vise à permettre de disposer d'une soupape de commutation à deux voies qui offre une excellente réponse de commutation (ouvert/fermé) et qui soit de construction simple. De façon générale, la soupape de commutation de l'invention est structurée de façon que l'axe central d'une broche d'entraînement ferromagnétique est montée tourillon- nante sur un corps de soupape de façon à permettre la libre oscillation de ladite broche, des bobines sont respectivement enroulées sur la broche d'entraînement de part et d'autre de la partie de ladite broche supportant l'axe central, une paire d'aimants permanents de polarités différentes sont dis- posés en opposition pour retenir entre eux l'extrémité respective de la broche d'entraînement et une paire de clapets pilotes sont montés de façon à pouvoir venir buter respectivement contre chacune des deux extrémités de ladite broche d'entraînement, ladite paire de clapets pilotes étant utilisée pour ouvrir et fermer un conduit de pression pilote conduisant à une boîte de distribution de la soupape de com- mutation directionnelle. La boîte de distribution de la soupape de commutation de l'invention est pourvue de pivots qui sont placés sous la charge de ressorts entre un circuit d'admission du fluide sous pression et un circuit d'échappement du fluide sous pression Un circuit de pression pilote est en communication avec le pivot sur la face arrière de ce dernier, si bien que la pression pilote est dirigée de façon intermittente à l'ar- rière des pivots lorsqu'on actionne ladite broche d'entraîne- ment pour déplacer les pivots en connectant ainsi le circuit d'admission du fluide sous pression à tous circuits d'échap- pement désirés. Le circuit de pression pilote conforme à l'invention est connecté à l'arrière desdits pivots par l'intermédiaire de sièges de clapet et les clapets pilotes viennent buter sur les sièges de clapet Ledit clapet pilote est pressé de façon à fermer le circuit par une tige allongée qui se trouve accouplée en cours de fonctionnement avec ladite broche 3 2526117 d'entraînement L'admission de la pression pilote à l'arrière des pivots s'effectue par répétition des actions de pression/libération du clapet pilote sous l'effet du fonctionnement de broche d'entraînement. La soupape de commutation selon l'invention est carac- térisée par le fait qu'elle est apte à changer rapidement le trajet d'écoulement du fluide sous pression par simple com- mande et régulation du courant de commande de la bobine, ce qui est simple aussi bien du point de vue électrique que de la construction mécanique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe verticale de la sou- pape de commutation assemblée selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe suivant 2-2 de la soupape représentée sur, la figure 1; et La figure 3 est une vue à échelle agrandie de la par- tie 3 de la figure 1. Sur la figure 1, on peut voir qu'une chambre à élec- trodes B montée au-dessus d'un corps de soupape A présente une broche d'entraînement réalisée en un matériau ferromagné- tique de faible rémanence, par exemple en fer doux, qui est montée tourillonnante autour de son axe central sur un arbre ponctuel 11 de support de façon à pouvoir osciller librement. Par l'intermédiaire de bobines d'enroulement 12, 12 prévues de part et d'autre de l'arbre 11, on fait passer du courant électrique à travers lesdites bobines 12, 12 depuis des bornes 13, 14 de façon à exciter une extrémité de la broche d'entraînement 10 en tant que pôle N, tandis que l'autre extrémité forme un pôle S. Une paire d'aimants permanents 15 sont disposés à l'intérieur de la chambre à électrodres B, de part et d'autre de la broche d'entraînement 10, de façon opposée l'un à l'autre et retenant entre eux les extrémités de ladite broche de façon à positionner, par exemple, le pôle N dans une posi- tion en regard de la surface inférieure de la broche d'entraînement 10, tandis que le pôle S se trouve en regard de la surface supérieure de ladite broche Comme représenté dans la figure 1, lorsque du courant continu positif est envoyé à la borne 13 et du courant continu négatif à la borne 14 pour exciter la broche d'entraînement 10, ladite broche d'entraînement 10 subit alors une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre autour du point de support de l'arbre ponctuel 11 de support. Ladite broche d'entraînement 10 a une longueur suffi- sante pour faire saillie aux deux extrémités de la chambre à électrodes B et des tiges allongées 16, 16 a sont montées sur le corps de soupape A de façon à pouvoir subir des mouvements libres verticaux dans des positions o lesdites tiges vien- nent s'opposer respectivement aux deux extrémités de ladite broche d'entraînement 10 Chaque moitié supérieure des tiges allongées 16, 16 a est respectivement emboîtée dans le corps de soupape A de façon à permettre des déplacements axiaux desdites tiges tandis que des extrémités inférieures de celle-ci sont disposées bout à bout avec des clapets pilotes 18, 18 a logés à l'intérieur de bulbes 17, 17 a Lesdits clapets pilotes 18, 18 a ont une forme sphérique et agissent à l'intérieur des bulbes 17, 17 a de façon à changer la pres- sion en provenance des conduits 19 de pression pilote de pour relier ceux-ci à des conduits 20, 20 a d'admis- sion de pression pilote ou pour les séparer des conduits d'admission 20, 20 a et les relier aux conduits 21, 21 a. En se référant maintenant à la figure 3, lorsque le clapet pilote 18 reçoit la pression d'abaissement sous l'action de la tige allongée 16, le clapet pilote ferme le siège de clapet 22 du conduit 19 de pression pilote de façon à ouvrir le conduit 20 d'admission et le conduit 21 de détente Lorsque d'autre part, la pression de la tige allon- gée 16 est relâchée, le clapet pilote ferme le siège de clapet 23 menant au conduit de détente, ouvrant ainsi le conduit 20 de pression pilote. Les extrémités des conduits 20, 20 a d'admission de la pression pilote sont connectés à des boites de distribution 2 2526117 24, 24 a Les boîtes de distribution 24, 24 a sont délimitées par une cloison centrale 25 de séparation et des parois arrière 26, 26 a de façon à former une paire de boîtes séparées Sur la figure 2 ona représente une paire de boîtes de distribution 24, 24 a qui sont disposées en parallèle et les conduits d'admission 20, 20 a comportent en un point intermédiaire une dérivation vers l'extérieur de façon à réaliser une admission d'air dans les boîtes de distribution respectives Les boîtes de distribution 24, 24 a logent des pivots 27, 27 a à coulissement, dont les arbres 28, 28 a ayant des faibles diamètres, pénètrent dans la cloison de sépara- tion 25 de façon à s'y abouter mutuellement Des ressorts 29, 29 a sont montés entre les pivots 27, 27 a et les parois arrière 26, 26 a, de façon que lesdits pivots 27, 27 a se trouvent constamment pressés l'un contre l'autre sur les arbres 28, 28 a de faible diamètre Il y a lieu de remarquer que les pivots 27, 27 a sont en forme de colonnettes et, bien qu'ils soient coupés en deux pour faciliter la fabrication de chacun d'eux, il est préférable qu'ils coulissent tous deux en tant qu'élément d'une seule pièce. Lorsqu'aucune pression n'est appliquée à partir des conduits 20, 20 a d'admission de la pression pilote sur les pivots 27, 27 a, lesdits pivots sont positionnés de façon à fermer les sièges de soupape 30, 30 a Les boîtes de distribu- tion 24, 24 a sont placées de part et d'autre des sièges de soupape 30, 30 a, l'une étant connectée au circuit d'admission 31 et l'autre aux circuits d'échappement 32, 32 a. Si les pivots 27, 27 a se trouvent déplacés à gauche sous l'effet de la pression pneumatique alimentant le conduit 20 d'admission de la pression pilote, la pression de fluide provenant du circuit d'admission 31 du fluide sous pression est évacuée dans le circuit d'échappement 32 Au contraire, si la pression pilote est fournie à la botte de distri- bution 24 a du côté gauche, les pivots 27, 27 a se déplacent à droite de façon à évacuerla pression de fluide dans le circuit d'échappement 32 a Lorsque d'autre part, la pression pilote est fournie à la boîte de distribution 24 a de gauche, les pivots 27, 27 a sont déplacés à droite de façon à évacuer la pression de fluide à partir du circuit d'échappement 32 se trouvant du côté droit. Lorsque du courant continu positif alimente la borne 13 et que du courant négatif alimente la borne 14, sur la figure 1, la broche d'entraînement 10 bascule dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'arbre de support 11 en poussant vers le bas la tige allongée 16 prévue du côté droit Si du courant négatif est appliqué à la borne 13 et du courant positif est appliqué à la borne 14, la broche d'entraînement 10 bascule alors du côté opposé en poussant vers le bas la tige allongée 16 prévue de l'autre côté ou côté de gauche En conséquence, la fourniture de fluide sous pression en provenance du circuit d'alimentation 31 aux circuits d'échappements 32, 32 a n'a lieu seulement que pen- dant l'application de courant continu positif et négatif aux bornes 13, 14. REVENDICATIONS 1. Soupape de commutation, caractérisée par le fait qu'elle comprend une broche d'entraînement ( 10) qui est montée tourillonnante de façon à pouvoir osciller librement sur un arbre central réalisé en matériau ferromagnétique, sur ladite broche étant enroulées de part et d'autre dudit arbre des bobines( 12) pour le passage d'un courant électrique, une paire d'aimants permanents ( 15) de polarités différentes prévus de part et d'autre de ladite broche d'entraînement, une paire de clapets pilotes ( 18,18 a) qui sont montés de façon à pouvoir venir en butée contre ladite broche d'entraînement et qui ouvrent ou ferment un conduit ( 19) de pression pilote conduisant à une botte de distribution ( 24,24 a) de soupape de commutation, et des pivots ( 27,27 a) qui sont logés dans ladite boite de distribution et déplacés sous l'effet de ladite pression pilote, lorsqu'elle est admise dans ladite boite, de façon à ouvrir ou fermer un circuit d'admission ( 31) et un circuit d'échappe- ment ( 32,32 a) du fluide sous pression. 2. Soupape de commutation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque clapet pilote ( 18,18 a) sont logés dans des bulbes ( 17, 17 a) du corps de soupape, qu'il ouvre ou ferme le conduit ( 19) de pression pilote et un conduit de détente ( 21) et qu'il est commandé par une tige allongée ( 16,16 a) qui est connectée à l'extrémité de la broche d'entraînement. 3. Soupape de commutation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que chaque clapet pilote est de forme sphérique. 4. Soupape de commutation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite boîte de distribution comprend une paire de boîtes ( 24, 24 a) délimitées par une cloison de séparation centrale ( 25) et des parois arrière ( 26,26 a), les arbres de faible diamètre ( 28,28,a) des pivots ( 27,27 a) logés dans desdites boites pénétrant dans la cloison de séparation centrale, de façon à s'y placer bout à bout l'un contre l'autre et que lorsque les pivots sont sollicités -par des ressorts ( 29, 29 a) montés entre lesdits pivots et les parois arrière, lesdits pivots ferment des sièges de soupape ( 30,30 a) du circuit d'admission ( 31) de même que le circuit d'échappement ( 32,32 a) du fluide sous pression. 5. Soupape de commutation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite boite de distribution comprend une paire de boites ( 24, 24 a) disposées en parallèle en direction axiale et logeant chacune un pivot ( 17,17 a) et que le conduit d'admission ( 31) de la pression pilote comporte en son milieu une dérivation vers l'extérieur de façon que la pression pilote soit admise respectivement dans chaque chambre ou boite. 6 Soupape de commutation selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, caractérisée par le fait que lesdits pivots ( 27,27 a) sont en forme de colonnettes.