Brevet FR2528148A1 — publié le 19831209

La présente invention a pour objet un dispositif d'accouplement autoverrouillable destiné en particulier, mais non exclusivement, au raccordement de canalisation de fluides sous haute pression. On connait déjà des raccords hydrauliques comprenant une partie mâle venant s'encastrer dans une partie femelle en assurant une bonne étanchéité, la liaison ainsi formée étant verrouillée par coopération d'une bague, solidaire de la partie femelle avec un élément de la partie mâle, la bague précitée pouvant coulisser et tourner par rapport à la partie femelle Cette seconde liaison donne la résistance mécanique nécessaire au maintien de la portée des éléments assurant l'étanchéité. Dans un dispositif plus évolué, la liaison mécani- que entre les parties mâle et femelle est consolidée par la descente de billes portées par l'une des parties dans une gorge portée par l'autre La position correcte des deux pièces du raccord l'une par rapport à l'autre est ainsi établie d'une manière fiable et ces dispositifs, en usage courant, notam- -20 ment dans l'aviation, peuvent connecter des canalisations supportant des pressions internes de l'ordre de 200 bars. Il ne parait toutefois pas possible de les utiliser pour des pressiors notablement supérieures En effet, si les billes sont choisies pour leur mobilité, cette caractéristi- que provient de leur surface de contact, pratiquement ponctuel- le, avec leur support Il en résulte que les efforts qui peuvent être supportés par un ensemble de billes doivent être limités à défaut de quoi il se produit des matages, des em- preintes, voire des perforations. Un premier objet de la présente invention est un dispositif d'accouplement de canalisations haute pression pouvant supporter des pressions supérieures à 200 bars, sans détérioration. Par ailleurs, la structure des dispostifs connus est concue pour résister de manière satisfaisante aux efforts radiaux qui résultent de la pression hydrostatique interne aux canalisations De nouvelles machines appas; i:en 4 dlns l'industrie qui demandent des accouplements parfaitement étanches, même pour les très hautes pressions mais qui puis- sent, de surcroît, supporter des efforts mécaniques se tra- duisant au niveau de l'accouplement par des efforts d'ar- rachement d'une pièce par rapport à l'autre. Un second objet de la présente invention est un dispositif d'accouplement qui puisse soutenir des efforts mécaniques. Enfin, dans de nombreuses applications, il est sou- vent nécessaire d'accoupler et de désaccoupler des parties d'organes mécaniques de façon à pouvoir intervenir sur des sous-ensembles ou pour raccorder successivement plusieurs pièces à une base unique. Un troisième objet de la présente invention est un dispositif d'accouplement suffisamment simple pour que ledit accouplement puisse être automatisé, si nécessaire. Selon la présente invention, le dispositif d'accou- plement entre un élément de base et un élément à raccorder sur l'élément de base, est caractérisé en ce que l'élément de base comprend une partie femelle contre laquelle vient porter la partie mâle de l'élément à raccorder, la partie mile comportant une gorge à l'intérieur de laquelle vient se loger la partie avant d'au moins un crochet, articulé autour d'un axe perpendiculaire à la direction du raccorde- ment, la position dudit crochet étant commandée par le mou- vement d'une bague coulissante, solidaire de l'élément de base et comprenant une came coopérant avec le talon dudit crochet. Bien entendu, la désignation d'un élément de base et d'un élément à raccorder est parfaitement arbitraire et les structures des deux éléments doivent simplement être complémentaires. De préférence, l'élément de base comprend au moins trois crochets ce qui assure une bonne liaison dans l'espace La résistance mécanique à l'arrachement dénendant de la sur- face de portée des crochets de verrouillage, plus les efforts à soutenir seront importants, plus le nombre de crochets sera grand Ainsi, le verrouillage par des billes est rem- placé par des contacts plans de quelques mm 2 de surface ce qui permet de résoudre les problèmes précédemment mentionnés. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre de modes de réalisation particuliers, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins qui représentent: la figure 1, une première partie d'un dispositif d'accou- plement en demi-coupe qui sera désignée par la suite comme la partie de base ou partie fixe la figure 2, une seconde partie d'un dispositif en demi- coupe, destinée à être connectée à la première partie, désignée par la suite par élément à raccorder ou partie mobile; la figure 3, un accouplement en demi-coupe des pièces re- présentées sur les figures 1 et 2; la figure 4, une vue d'une sécurité complémentaire la figure 5, une autre application du dispositif selon l'invention. La figure 1 est une demi-coupe de la partie fixe ou de l'élément de base sur laquelle viendra s'accoupler un autre élément Dans l'exemple représenté, les deux élments constituent un raccord haute pression Sur la figure 1, la partie dite fixe se compose d'un corps 3 muni d'un embout de raccordement hydraulique 1 destiné à être vissé sur une canalisation reliée à une centrale, par exemple L'étanchéité entre l'embout 1 et le corps 3 est assurée par un joint torique 2 A l'intérieur du corps 3 coulisse une-valve 10 repoussée vers l'avant du corps 3 sous l'action d'un ressort 13 L'étanchéité de la valve 10 dans le corps 3 est assurée par un joint 12 La valve 10 est elle-même équipée d'un joint torique 11 A la partie avant du corps 3, trois fentes (dont une seule apparaît sur la coupe de la figure 1) permettent le débattement de crochets 8 articulés autour d'axes 6 ortho- gonaux à l'axe de la pièce Une douille extérieure 5 équipée d'une butée 7 coulisse sur le corps 3 Elle est armée par un ressort hélicoïdal 4, qui la repousse constamment vers l'avant de la pièce. La figure 2 est une demi-coupe de la pièce mobile. Elle se compose simplement d'un corps principal 17 muni d'un filetage de raccordement hydraulique désigné par 18 et, à l'opposé du filetage, d'une portée tronconique destinée à coopérer avec la valve 10 de la figure 1 Une bague 15 défini une gorge 14 à l'intérieur de laquelle viendront porter les têtes des crochets 8. Le fonctionnement de ce raccord est le suivant Lorsque la partie mobile commence à pénétrer dans la partie fixe, elle est guidée par la partie tronconique 16 qui as- sure le centrage et l'étanchéité grâce au joint 11 Bien entendu, un détrompeur (non représenté) évite tout position- nement incorrect d'une pièce par rapport à l'autre La valve est repoussée vers l'arrière en comprimant le ressort 13. La bague 15 ayant le même diamètre que la valve, les crochets 8 conservent leur position de la figure 1 jusqu'à ce que la gorge 14 se présente sous leurs têtes Dès que la gorge 14 arrive au-dessous des têtes des crochets 8, ceux-ci basculent dans la gorge sous l'action de la butée 7 formant came, elle- même poussée vers l'avant (vers la gauche sur la figure) par le ressort 4 La douille 5 peut alors avancer et elle vient en butée contre le talon des crochets 8 Dans cette position, qui est celle qui est celle qui est représentée sur la fi- gure 3 la butée 7 est en contact avec la surface arrière de chacun des crochets en des points situés en avant des axes 6 ce qui évite tout déverrouillage Les crochets 8 sont alors parallèles à l'axe commun des éléments Au cours du fonction- nement, l'effort de maintien est assuré par la portée des crochets contre la paroi de la gorge 14 formée par la bague 15 et aussi par réaction sur les axes 6 Les surfaces d'appui sont réelles et capables de supporter des efforts considé- rables. Le déverrouillage s'effectue simplement en tirant la douille 5 vers la droite de la figure 3 Ce déplacement provoque la compression du ressort 4 et la portée de la butée 7 contre le talon des crochets 8 ce qui entraîne leur bascu- lement autour des axes 6 et le dégagement des têtes de cro- chets hors de la rainure 14 La partie mobile est alors libérée et séparée de la partie fixe automatiquement par l'action du ressort 13. Ce déverrouillage peut s'effectuer à la main par traction sur le moletage 19 de la bague 5 Afin d'éviter toute ouverture accidentelle du raccord, la figure 4 repré- sente un dispositif de sécurité consistant en une rainure 21 coopérant avec un téton 20, des éléments identiques pou- vant être diamétralement opposés à la rainure 20 et au téton 21 qui apparaissent sur la figure 4. Lors de l'accouplement, un ressort approprié donne une légère torsion qui fait tourner la bague 5 de sorte que les tétons automatiquement prennent la position de blocage représentée sur la figure 4 On comprend qu'une simple traction sur la bague est contrebalancée par réaction du téton 20 oontre le bord de la rainure 21 Il faut donc, pour provoquer l'ou- verture du dispositif tourner la bague, puis la tirer Cette disposition évite une ouverture accidentelle par simple traction. On notera que le verrouillage d'un dispositif selon l'invention est positif C'est-à-dire que plus la force de désaccouplement est importante, plus l'accouplement devient résistant puisque les crochets sont en quelque sorte coincés entre les deux pièces Les efforts de désaccouplement peu- vent donc être considérables sans qu'il y ait ouverture du raccord Cette caractéristique permet d'utiliser un tel dis- positif pour réaliser une liaison mécanique entre une pièce de base et différents outils interchangeables. Une application de ce type est représentée sur la figure 5, qui est une coupe d'un accouplement réalisé avec un dispositif selon l'invention La pièce fixe est, par exemple solidaire du corps d'un robot ou de tout autre en- semble alors aue la partie mobile est solidaire de la main du robot et peut porter différents outils ou manipulateurs. Un problème plus spécifique de cette application résulte de ce que les forces qui sont appliquées varient en fonction des tâches à accomplir Il est par exemple évident que le raccord sera sollicité de manière différente dans le cas du transport d'une petite pièce et dans celui du perçage de ladite pièce. Il est de plus souhaitable que l'accouplement puisse être automatisé de manière à pouvoir pleinement profiter du mode opératoire des automates. Le dispositif représenté sur la figure 5 doit donc pouvoir transmettre non seulement un fluide quelconque tel que de l'air sous pression ou de l'huile mais également per- mettre le passage de conducteurs électriques, et plus géné- ralement, l'ensemble des commandes et de-l'énergie néces- saire au fonctionnement de l'organe raccordé. On retrouve sur la figure 5, le corps 3 de la partie de base ou fixe et le corps 17 de la partie mobile Comme précédemment, ces deux parties sont solidarisées par des crochets 8,dont un seul apparaît sur la figure 5,qui coopèrent avec une gorge portée par la partie mobile Les axes 6 des crochets peuvent être constitués par un jonc torique, ou par tout autre moyen De préférence, et compte tenu de l'impor- tance des efforts à transmettre, les têtes de crochet s'ac- crochent sur de petits barreaux portant la référence 28 qui jouent le rôle de la gorge 14 dans l'exemple précédent et qui peuvent être traités superficiellement pour permettre la réalisation du corps 17 en un alliage léger Les butées 7 sont avantageusement réglables et constituées, par exemple, par des vis vissées dans la bague 5 Comme précédemment, la bague 5 est mobile par coulissement sur le corps 3 Toutefois, les ressorts ont été supprimés et la bague 5 forme un vérin, par exemple pneumatique sur le corps 3 A cet effet, elle est reliée par des aju*tages 27 à une source d'air sous pres- sion qui permettent l'introduction d'air soit dans la cham- bre 26,soit dans la chambre 29, ces deux chambres à volume variable, étant constituées par des espaces dégagés entre le corps 3 et la bague 5 concentrique au corps 3. Le corps 17 présente une partie avant 16, tronconique qui vient porter contre la partie correspondante du corps 3 Le corps est traversé par un nombre adapté de conduits trans- versaux qui correspondent à des conduits percés dans la par- tie mobile 17 On a représenté à titre d'exemple un conduit hydraulique 25 et un conduit de canalisation électrique 24; un connecteur étant prévu au milieu de l'accouplement La partie mobile 17 porte une platine 23 sur laquelle peuvent être montés différents outils ou pinces Les problèmes d'étanchéité sont traités classiquement au moyen de joints qui n'ont pas été référencés. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant au début de l'accouplement la bague 5 occupe la position arrière sur le corps 3 Les crochets sont relevés (comme représenté sur la figure 1) La chambre 26 est de volume minimum. La partie mobile 17 est alors appliquée contre la partie évasée du corps 3 L'envoi d'air sous pression dans la chambrer 26 provoque un mouvement de la bague 5 vers l'avant Par un effet de came entre la partie supérieure des crochets et la butée 7, ceux-ci basculent jusqu'à ce que leurs têtes viennent enserrer les barreaux 28 ce qui assure l'accrochage Le dispositif prend alors la configu- ration représentée sur la figure 5 On notera que les talons des crochets 8 ne viennent pas, contrairement à ce qui se produisait dans l'exemple précédent en butée contre la partie avant de la bague Cette modalité n'est pas nécessaire dans la mesure o la pression de l'air dans la chambre 26 est suf- fisante pour maintenir la bague 5 en position avant et par là appliquer les crochets 8 sur les barreaux 28, ce aui ver- rouille l'accouplement Ainsi, il est possible de commander par action sur la pression appliauée sur le vérin la rigidité de l'accouplement et de moduler cette pression en fonction des efforts à soutenir. Après utilisation de l'organe, la pression est sup- primée dans la chambre 26 et appliquée dans la chambre 29. La bague 5 recule et les butées 7 font pivoter les crochets 8 ce qui dégage la partie mobile 17 Celle-ci peut donc être retirée et remplacée par une autre partie mobile portant par exemple un autre outil. Lorsque la partie fixe est portée par un ensemble automatique, la sélection des outils et leurs accouplements peuvent être effectués sans intervention d'un ouvrier Cest- à-dire que le robot choisit lui même ses outils et les ac- couple successivement selon son programme interne. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techni- ques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'inven- tion C'est ainsi, par exemple que le vérin pneumatique de commande d'avance et de recul de la bague peut être remplacé par un vérin mécanique ou hydraulique. ? 2 149 REVENDICATIONS: 1. Dispositif d'accouplement autoverrouillable com- prenant une partie fixe et une partie mobile, la partie fixe étant munie d'une bague coulissante dont le mouvement re- latif provoque l'application d'organes de verrouillage dans un logement prévu dans la partie mobile, caractérisé en ce que lesdits organes de verrouillage sont constitués par au moins un crochet ( 8) monté pivotant autour d'un axe ( 6) ortho- gonal à l'axe principal de l'accouplement, la bague ( 5) cou- lissant sur le corps ( 3) étant munie d'une butée ( 7) formant came pour faire pivoter le crochet ( 8) entre une position de verrouillage dans laquelle la tête du crochet pénètre dans une gorge ( 14, 28) et une position ouverte dans laquelle le crochet est dégagé de la gorge. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valve 10, armée par un ressort ( 13) coulisse à l'intérieur du corps ( 3) par poussée du corps ( 17) de la partie mobile, l'extrémité avant ( 16) de la partie mobile pénétrant à l'intérieur de la valve ( 10). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague( 5) est rappelée en position avant par un ressort ( 4). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce aueen position de verrouillage, le talon du crochet ( 8) vient en butée contre une surface de la bague ( 5). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la bague ( 5) pré- sente une couronne molletée ( 19), une rainure ( 21) étant formée dans la partie arrière de la bague et coopérant avec un téton ( 20) pour assurer un verrouillage en translation. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague ( 5) est reliée à des canalisations de fluide sous pression et forme un vérin commandé par ledit fluide. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les corps ( 3) et ( 17) des parties fixe et mobile sont traversés par des conduits axiaux. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la partie mobile ( 17) est solidaire d'une platine porte-outils ( 23). 9. Dispositif d'accouplement autoverrouillable, caractérisé en ce qu'il comprend un corps ( 3) percé d'un en- semble de conduits axiaux ( 24, 25), une partie mobile ( 17), venant porter contre la face avant du corps ( 3) pour réaliser une liaison étanche, présentant au moins un conduit correspon- dant àl'undes conduits du corps ( 3) et des moyens pour soli- dariser le corps ( 3) et la partie ( 17). 10. Ensemble automatisé caractérisé en ce qu'il com- prend au moins un dispositif d'accouplement selon l'une des revendications précédentes.