Brevet FR2539868A1 — publié le 19840727

la présente invention est relative à un dispositif de mesure de la position relative daun piston par rapport à un cylindre, ce dispositif de mesure de type capacitif étant interne à l'ensemble piston-cylindre, ce dernier ensemble pouvant entre par exemple et sans que l'énumération suivante soit limitative, un vérin, une pompe à piston, un amortisseur, un accumulateur hydraulique ou tout autre dispositif de construction similaire. Le dispositif peut hêtre utilisé par lui même en tant que simple capteur de mesure de déplacement. Les machines de production ou de manutention, les robots, les automatismes et de nombreuses autres dispositifs sont de plus en plus souvent associés à des moyens informatiques qui en controlent et en commandent les mouvements. Ils utilisent d'une part des moyens moteurs qui sont très fréquemment des vérins pneumatiques, hydrauliques ou éjet-- triques, et d'autre part des moyens de mesure de déplace ment de la partie mobile, ou des moyens de détermination de la position ( contacts de fin de course La réalisation d'un dispositif de mesure de position incorporé à un vérin ou à un organe de construction similaire simplifiera beaucoup la constuction de nombreuses machines. Le dispositif melon l'invention concerne le capteur capacitif lui-memle; L'une des armatures est une tige isolée électriquement située dans l'axe du cylindre.L'autre arr.a- ture est constituée par le piston et la tige. Le corps du cylindre constitue un blindage électrostatique La mesure de la capacité électrique du capteur peut se faire par tous les moyens actuellement connus, comme par exemple: les ponts de mesure, les capacímêtres, les systèmes oscillateurs LC ou RC, la mesure de la constante de tenps d'un circuit RC comme dans la demande de brevet français 822I858. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitrons au cours de la description qui va suivre faite en se réferant aux dessins annéxés donnés uniquer.ent à titre d'exemples et dans lesquels la fig. I montre une vue en coupe du dispositif in corporé à un composant de type vérin. la figure 2 présente une variante pour réaliser l'isolement électrique entre les arm.?tures. bur la figure I, on a représenté une réalisation particulière du dispositif adapté à un vérin, ou à une pompe ou à un amortisseur,ou à un accumulateur,ou à tout autre composant de construction similaire constitué d'un corps I fermé par un fond 2, d'un piston 3 et de sa tige 4, d'une tete de vérin 5. Le fond 2 porte une pièce isolante 6 sur laquelle est fixée et centrée une tige conductrice 7 Le piston 3 et sa tige 4 sont percés d'un alésage borgne ou obturé 8 de dimension transversale légèrement supérieure à la dimension @@ansversale de la tire 7.Cet-te dite tige 7 s'engage d'une quantité lus ou moins grande dans le trou borgne 8 du piston 3 et de sa tige 4 selon que cette tige est rentrée ou sortie. Une connection électrique 9 est établie sur la tige 4 et une connection électrique 10 sur le corps I. Une troisième connection électrique II est reliée à la tige centrale 7. Cette dite connection 11 traverse le fond 2 dti vérin par un joint 12 qui assure l'étancheTté et l'isolation électrique.La tige conductrice 7 et l'ensemble piston 3 -tige 4 sont isoles électriquement l'un de l'autre par un film isolant I3 recouvrant entièrement la tige 7,(ou l'intérieur du trou 8, La figure 2 représente une autre façon de réaliser l'isolement électrique entre la tige 7 et l'ensemble piston 3 tige 4. Une bague isolante I4 est portée par le piston et une bague isolante 15 est portée par l'extrémité de la tige centrale 7. Ces bagues peuvent avantageusement mais non obligatoirement être des joints de type couramment employés dans la construction des vérins. Dans le cas ou ces dits joints I4 et I5 sont des joints étanches, l'alésage 8 peut être débouchant.L'espace 16 délimité par l'alésage borgne 8 et la tige 7 sera avantageusement relié à la chambre I7 du vérin par tout moyen approprié (trou 18 dans la tige 7, bagues I4 et I5 fendues, rainure longitudinale dans la tige 4 ou dans la tige 7, etc..) La description faite ri-dessus du dispositif objet de l'invention permet de voir que - la tige centrale 7 constitue l'armature fixe du condensateur; - e piston 3 et sa tige 4 constituent l'armature mobile du condensateur; - le corps I et le fond 2 forment blindage électrostatique et électromagnétique, isolant ainsi le dispositif de toutes perturbations exterieures. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas ou l'on désire mettre en mouvement un organe de machine à l'aide d'un vérin et ou, en mEme temps, on désire connaitre, à chaque instant, la position de cet organe pour l'asservir ou faire une mesure Dans les pompes à piston, il peut permettre de mesurer la quantité de fluide pompé. Le dispositif décrit peut constituer, par lui-meme, sans qu'il soit alimenté par un fluide, un capteur capacitif de mesure de déplacements. REVENDICATIONS I - Dispositif de capteur capacitif de déplacement caractérisé en ce Que le dit capteur est incorporé à l'or- gane piston-cylindre d'une machine, le piston et sa tige (3,4) étant percés d'un alésage axial (8) et formant l'srma- ture mobile du capteur, l'armature fixe étant constituée par une tige cylindrique (V) fixée par une pièce isolante (6) sur le fond du cylindre(2),le corps (I) formant blindage, l'armature mobile (3,4) et l'armature fixe (T) étant isolées électriquement l'une de l'autre. 2 - Capteur capacitif de déplacement selon la reven-dication I caractérisé en ce que laite armature fixe (7) est recouverte d'un revêtement isolant continu, homogène et de faible épaisseur pour l'isoler de l'armature mobile. 3 - Capteur capacitif de déplacement selon la -revendication I caractérisé en e que ladite armature fixe (7) est isolée de l'armature mobile (3,4) par deux joints annulaires,l'un (I4) étant porté par le piston(2), l'autre étant fixé à l'extrémité de l'armature fixe (7). 4 - Dispositif selon la revendication I et l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdits pistontige (3,4) et corps (IY sont réunis électriquement au même potentiel. 5 - dispositif selon la revendication I et l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdits tige conductrice (7) et corps (I) sont réunis électriquement au meme potentiel. 6 - Dispositif selon la revendication I et l'une des revendications 2 ou 3 et 4 ou 5 caractérisé en zen ce que ledit alésage axial (8) est un trou borgne, ou est obturé par un bouchon étanche. 7 - Dispositif selon les revendications I et 3 et l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que ledit alésage axial (8) est un trou débouchant. 8 - Capteur capacitif de déplacement selon la revendication I et l'une des revendications 2 ou 3, 4 ou 5, 60u 7 caractérisé en ce qu'il est incorporé à un vérin de. type pneumatique, hydraulique, électrique ou autre, ou à tout autre appareil dérivé comme les amortisseurs et les accumu- lateurs hydr@uliques. 9 - Application d'un dis@ositif selon la revendication I et l'une des revendications 2 ou 3, 4 ou 5, et 6 ou 7 dans une pompe à piston ou dans une seringue pour mesurer la quantité de fluide déplacé. 10 - Dispositif selon la revendication I et l'une des revendications 2 ou 3, 4 ou 5, 6 ou 7 caractérisé en ce qu'il est utilisé seul comme capteur capacitif de déplacement, la tige (4) du piston (3) étant fixée ou maintenue au contact de la pièce dont on veut mesurer le déplacement ou la cote.