Brevet FR2582060A1 — publié le 19861121

Système amplificateur de pression. la présente invention concerne les agencements de vérin hydraulique amplificateurs de pression conve- nant pour être utilisés dans les presses de poinçonnage et autres machines analogues. L'invention a trait, plus particulièrement, à un système d'amplification de pres- sion utilisant une pluralité d'agencements de piston et de cylindre capables de porter, par exemple, un fluide de travail à trois niveaux ou paliers différents de pression. Les systèmes amplificateurs de pression portant un fluide de travail à deux niveaux ou paliers de pression sont connus d'après les brevets canadiens 1 052 234 et 1 132 441. Les systèmes amplificateurs de pression connus utilisent un agencement coaxial de trois ensembles de piston et cylindre, dont les pistons se déplacent de concert grâce au fait qu'ils sont tous montés sur une tige de piston commune. Un premier agencement de piston et de cylindre, actionné par une pression, par exemple une pression d'air comprimé, déplace les pistons des trois ensembles coaxiaux dans la direction de la course de travail de manière à agir sur un fluide de travail contenu dans les second et troisième cylindres qui sont pourvus d'une communication fluidique pendant, au moins, la partie initiale de la course de travail. Le second ensemble piston-cylindre de l'agen- cement est pourvu d'un moyen de fuite, grâce à un ajus- tement lâche entre le piston et le cylindre ou à des trous de fuite ménagés à travers le second piston. Le second ensemble piston-cylindre porte le fluide de travail à un premier niveau de pression et, par suite de la fuite qui se produit dans cet ensemble, la tige de 2 2582060 piston commune se déplace dans la direction de la course de travail, de telle sorte que le troisième ensemble piston-cylindre entre en fonction et fournit le second niveau de pression, c'est-à-dire la pression finale de la course motrice. Dans le fonctionnement des systèmes connus, le premier niveau est utilisé généralement pour bloquer la pièce sur la table de la presse au moyen d'une plaque d'éjection et le second niveau est utilisé pour l'action de poinçonnage. Bien que les systèmes connus donnent entière- ment satisfaction, il est souhaitable d'y incorporer un système amplificateur de pression qui est éventuellement combiné avec un système de plongeur intégré et qui pre- sente une course de travail plus longue de telle sorte que l'on puisse, par exemple, introduire plus facilement les pièces dans l'endroit oàest exécuté le poinçonnage ou les en retirer. On peut obtenir ce résultat, bien en- tendu, à l'aide des systèmes connus en augmentant la longueur de la course de travail. Toutefois, il en résulte un gaspillage d'énergie, et d'une façon géné- rale, des dispositifs amplificateurs de pression plus grands que ce qui est souhaitable. C'est pourquoi, un objet de la présente inven- tion est de fournir un amplificateur de pression qui permet de porter un fluide de travail à trois niveaux de pression. Un autre objet de la présente invention est de fournir un amplificateur de pression qui peut présenter une course de travail plus longue que la course normale ou un déplacement plus important du fluide de travail avec une utilisation minimale d'énergie supplémentaire. Selon la présente invention, on ajoute un quatrième ensemble piston-cylindre à l'agencement coa- xial connu, ce quatrième ensemble étant pourvu de ce ce que l'on appelle un piston flottant que l'on met en fonction initialement en lui appliquant par commutation la pression principale pour faire passer le fluide de travail du quatrième cylindre, qui au début de la course de travail est en communication de fluide avec le second cylindre (et le troisième cylindre), dans les second et troisième cylindres de manière à appliquer à ces derniers un premier niveau de pression égal à celui de la source primaire. Ce premier niveau de pression est suffisant pour rattraper le flottement, c'est-à-dire pour déplacer le plongeur sur une distance de parcours libre afin de l'amener contre une pièce se trouvant sur la table d'une machine-outil. Ensuite, on applique la pression primaire au piston du premier ensemble piston-cylindre de l'agen- cement coaxial pour déplacer la tige de piston, conjoin- tement avec les second et troisième pistons, dans la di- rection de la course de travail. Une pression amplifiée est appliquée au fluide de travail par le second en- semble piston-cylindre. Par suite de la fuite de déri- vation de cet ensemble, les pistons et la tige conti- nuent à se déplacer dans la direction de la course de travail, de manière à fermer ensuite la communication entre les second et quatrième cylindres au moyen du troisième piston qui pénètre dans le troisième cylindre et qui agit comme un élément d'étanchéité entre les second et quatrième cylindres. Ensuite, la pression exercée sur le fluide de travail est déterminée par le troisième ensemble piston-cylindre et on obtient le palier final de pression. Les superficies de travail utiles des second et troisième pistons sont choisies de manière que le palier final de pression soit le plus élevé, les deux paliers correspondant à des pressions supérieures à celles produites par la source de pression 4 2582060 primaire grace au piston flottant. De cette manière, on obtient un amplificateur à trois paliers de pression avec la possibilité d'une longue course à basse pression de manière à préserver l'énergie et à permettre simulta- nément un espace libre plus grand entre un plongeur de travail et une table de presse. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux figures des dessins, parmi lesquelles: la figure 1 montre l'amplificateur de pression avant le déclenchement d'une course de travail; la figure 2 montre l'amplificateur de pression au piston flottant duquel est appliqué la pression prin- cipale; et les figures 3 et 4 montrent l'amplificateur de pression dans des positions intermédiaire et finale qu'il occupe dans la direction de la course de déplace- ment des pistons. En se référant à la figure 1, on voit que l'appareil amplificateur de pression est représenté dans sa position de repos à partir de laquelle commence une course de travail. L'appareil comprend un agencement d'ensembles multiples de piston-cylindre comprenant une enveloppe 1, 2, représentée sous une forme épaulée, bien que ceci ne soit essentiel que pour des raisons d'écono- mie de matière et de poids. La partie supérieure 1 de plus grand diamètre de l'enveloppe comprend un ensemble piston-cylindre 1(a), 3 (premier ensemble piston-cylindre) actionné par une source de pression primaire (air), cette partie com- portant un orifice 13 d'entrée de pression raccordé à un conduit 15 de source de pression primaire par l'intermé- diaire d'une valve de commande 14. Un ressort de rappel 7 est disposé entre le piston 3 et la paroi inférieure 1(c) de l'ensemble pistoncylindre 1(a), 3. Le piston 3 258o2060 est monté sur une tige 6 de piston comportant une partie de plus petit diamètre qui s'étend vers le bas jusque dans le cylindre 2. Un quatrième ensemble piston-cylindre 21, 1(b) est disposé immédiatement en-dessous du premier ensemble piston-cylindre. Le piston 21 est un "piston flottant" pouvant coulisser sur un palier lisse 5 qui entoure la tige 6 de piston. On pourrait supprimer le palier 5 mais son utilisation facilite un raccourcissement global de l'appareil, étant donné qu'il faut tenir compte de la réduction de diamètre de la tige 6 pour éviter un blocage entre le piston 21 et la tige 6. Le cylindre 1(b) est pourvu d'un orifice 12 pour l'entrée de la pression de la source primaire par l'intermédiaire d'une valve ou distributeur 14, la pression primaire étant ainsi appliquée au côté supérieur du piston 21. Le cylindre 1(b), en dessous du piston 21, est rempli d'un fluide de travail qui communique, par l'intermédiaire du passage 22, avec l'espace entourant la section de tige 20 de diamètre réduit et par l'intermédiaire des trous de fuite 18, 19 ménagés dans le piston 4, avec le fluide de travail 11 se trouvant dans le cylindre 2. Un second ensemble piston-cylindre 4, 2 est disposé en dessous du cylindre 1(b). Le piston 4 est fixé rigidement à la partie 20 de diamètre réduit de la tige 6. Le piston 4 est pourvu d'un trou de faite dosé 18 et de deux autres trous de fuite 19 qui peuvent être fermés par une plaque formant soupape 16 qui peut être déplacée axialement sur une partie de diamètre réduit du piston 4. La plaque formant soupape 16 est fixée sur la partie de tige 20 à l'aide d'une rondelle de butée 17. Un troisième ensemble piston-cylindre est constitué par une tige de piston 6 (piston) et un cylindre 2 comprenant l'ouverture 23 ménagée dans la cloison 1(d) pour la tige de piston 6. 6 2582060 Dans un mode de réalisation préféré de l'in- vention, l'extrémité inférieure du cylindre 2 comprend un plongeur 9 et un piston 8 d'actionnement de plongeur fixé à ce dernier. Un ressort de rappel de plongeur est prévu, comme représenté en 10, de manière que lorsqu'une course de travail est terminée, le plongeur soit ramené à la limite supérieure de sa course en dégageant ainsi une pièce pour en permettre l'enlèvement. A la place du ressort 10, on peut utiliser de l'air comprimé pour le rappel du plongeur. Il convient de remarquer qu'au lieu d'utiliser un système de plongeur intégré à l'agencement, on pour- rait prélever le fluide de travail 11 de manière à le fournir, sous sa pression de travail, à un système de plongeur situé à distance. Pendant le fonctionnement du système, la pres- sion primaire, normalement une pression d'air comprimé, est appliquée, par l'intermédiaire d'un conduit 15 au début d'une course de travail déclenchée, au choix par un opérateur ou automatiquement, au côté supérieur du piston flottant 21 qui se déplace immédiatement vers le bas, à une vitesse prédéterminée qui dépend de la pres- sion de l'air ainsi que du passage 22, de manière à re- fouler le fluide de travail 11 à travers le passage 22, l'espace entourant la partie 20 de diamètre réduit de la tige 6 de piston, les trous 19 ménagés dans le piston 4 afin de déplacer instantanément le piston 8 du plongeur vers le bas sous une pression réduite. Après un retard que l'on peut programmer dans la valve 14 et qui est suffisant pour permettre un dé- placement complet du piston flottant 21 vers le bas, la pression de l'air est appliquée au côté supérieur du piston 3 qui déplace la tige 6 de piston vers le bas en entrainant avec elle le piston 4. le piston 4, qui pré- 7 258 20 60 sente une superficie de travail réduite par rapport au piston 3, applique une pression amplifiée au fluide de travail 11. Après un déplacement prédéterminé des pistons 3 et 5 vers le bas, la partie de diamètre non réduit de la tige 6 du piston pénètre dans la zone d'étanchéité 23 de la cloison 1(d) et la pression exercée sur le fluide de travail 11 appliquée au piston 8 du plongeur est de nouveau amplifiée dans le rapport existant entre les superficies de travail des pistons 3 et 6 (superficie de la section droite de la tige 6), de sorte que la pression de travail totale est disponible pour l'opération finale à exercer sur la pièce. Ensuite, on actionne la valve 14 de manière à relâcher la pression de l'air exercée sur les pistons 3 et 21. Le piston 3 est rappelé dans sa. position de départ par le ressort de rappel 7, tandis que le res- sort 10 de rappel de plongeur exerce sur le piston 8 du plongeur une pression de rappel qui refoule l'huile à travers les trous de retour 19 du piston 4, de manière à faire revenir le piston flottant 21 dans sa position de départ. On comprendra que les pistons 3 et 8 ne se dé- placent pas nécessairement ensemble lors de la course de rappel, étant donné que chacun est actionné par un res- sort de rappel séparé. Il est maintenant clair que l'agencement d'en- sembles de piston et de cylindre selon la présente in- vention exerce sur le fluide de travail 11 et, par con- séquent, sur le piston 8 du plongeur, trois paliers de pression, c'est-àdire la pression primaire (air), la première pression amplifiée résultant du rapport entre les superficies de travail utiles des pistons 3 et 4 et la pression finale fortement amplifiée résultant du rap- port entre les superficies de travail utiles du piston 3 et de la tige 6 de piston. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifica- tions peuvent y être apport5es dans le cadre de la prO- sente invention. 9 2582060 REVENDICATIONS 1. Système amplificateur de pression pour porter la pression d'un fluide à plusieurs niveaux, com- prenant des premier, second et troisième ensembles de piston et cylindre (3, la; 4, 2; 6, 2) alignés coaxia- lement, les pistons (4, 6) des second et troisième en- sembles étant fixés rigidement à une tige de piston com- mune (6), le premier piston (3) ayant une superficie de travail utile plus grande que celle du second piston (4), une chambre de fluide de travail située entre les cylindres des premier et second ensembles et à travers laquelle passe la tige (6) de piston, le cylindre du second ensemble étant pourvu d'une connexion fluidique entre lui-même et la chambre de fluide, la chambre de fluide et le cylindre du second ensemble contenant un fluide de travail commun, la tige (6) de piston compor- tant une partie de section réduite entre les premier et second ensembles, la partie de section réduite se trou- vant dans la connexion fluidique lorsque la tige de piston se trouve dans sa position non actionnée d'un cycle de travail, afin qu'il existe une communication fluidique entre la chambre et le cylindre du second en- semble, le troisième ensemble de piston et de cylindre (6, 2) étant constitué par la partie de section non réduite de la tige de piston et par la connexion flui- dique, respectivement, le troisième ensemble de piston et de cylindre ne devenant actif que dans une position prédéterminée de la tige de piston dans la direction de la course de travail, par rapport à la position non ac- tionnée, le second ensemble de piston et de cylindre présentant une fuite de fluide de travail limitée pen- dant une course de travail pour permettre à la tige de piston de continuer à se d5placer dans la direction de la course de travail sous la poussée d'une pression de fluide primaire appliquée au premier ensemble de piston et de cylindre pour engendrer un cycle de travail, un quatrième ensemble de piston et de cylindre (21, 1(b)) étant disposé entre les premier et second ensembles de piston et de cylindre (3, la), le piston (21) du quatri- ème ensemble étant un piston flottant entourant la tige de piston commune (6) dans la zone de section réduite au début d'une course de travail et pouvant être déplacé axialement le long de cette tige, un moyen formant valve (14) pouvant être réglé pour fournir, au début d'une course de travail, la pression de fluide primaire au piston flottant de manière à le déplacer dans la direc- tion de la course de travail pour refouler le fluide de travail commun à travers la connexion fluidique dans le second cylindre, la valve (14) pouvant être ensuite actionnée pour appliquer la pression de fluide primaire au premier piston de manière à déplacer ce piston dans la direction de la course de travail et pour fournir une première amplification de la pression du fluide de travail dans le cylindre du second ensemble par un déplacement conjoint du piston du second ensemble dans la direction de la course de travail et après le dépla- cement de la tige de piston dans la direction de la course de travail sur une distance au-delà de la posi- tion prédéterminée, la pression du fluide de travail dans le cylindre du second ensemble se trouvant encore accrue principalement par le seul troisième ensemble de piston et de cylindre, et des moyens présents pour uti- liser le fluide de travail sous pression. 2. Système selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que la fuite de fluide est assurée par un ajustement peu serré entre le piston (4) et le cy- lindre (2) du second ensemble. 3. Système selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que la fuite de fluide est assurée par un trou (18) de fuite de pression ménagé à travers le piston du second ensemble. 4. Système selon l'une quelconque des revendi- cations 1, 2, ou 3, caractérisé par le fait que le second ensemble de piston et de cylindre est pourvu d'une valve (16) de décharge de pression qui devient active pendant la course de retour du cycle de travail. 5. Système selon l'une quelconque des revendi- cations 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que dans le moyen formant valve (14) est programmé un retard pour appliquer automatiquement la pression de fluide primaire au premier piston après un temps prédéterminé faisant suite à l'application de la pression au quatrième piston (21).