Brevet FR2573491A1 — publié le 19860523

La présente invention se rapporte à un actionneur à circulation de fluide, constitué par un cylindre et un piston à double effet, doté d'un dispositif permettant de bloquer automatiquement ledit piston à la fin de sa course de travail. Dans les installation de production automatisées on utilise couramment des actionneurs à circulation de fluide pour manoeuvrerles outils utilisés dans les différentes opé- rations du cycle de production. Dans de nombreux cas, les outils et les actionneurs correspondants sont supportés en porte à faux par les bras mécaniques qui assurent leur positionnement, de sorte qu'il est utile de disposer d'actionneurs ayant un poids et un encombrement limités et capables non seulement de se déplacer avec une rapidité maximum, mais également de supporter des charges élevées. La solution de ce problème est loin d'être aisée car, pour augmenter la capacité de charge de l'actionneur, on devrait en augmenter les dimensions, à égalité de pression du fluide de travail, ce qui aurait comme conséquence de pénaliser son poids, son encombrement et-sa rapidité de déplacement. Le but de la présente invention est de résoudre ces problèmes en réalisant un actionneur à circulation de fluide doté d'une grande capacité de charge, obtenue sans aucune augmentation significative des dimensions. Ces buts, ainsi que d'autres qui ressortiront plus clairement par la suite, sont atteints par l'actionneur selon la présente invention, constitué par un cylindre, fermé à ses extrémités par des flasques, ainsi que par un piston à double effet, coulissant de manière étanche dans ledit cylindre, dans lequel il définit une première et une seconde chambre volume variable, ledit cylindre étant doté d'un premier et d'un second passage pour le fluide sous pression qui communi- quent avec lesdites chambres à volume variable, ledit piston étant solidaire d'une tige passant à travers l'un desdits flasques et reliée à l'outil à manoeuvrer, ledit cylindre étant lui aussi relié à l'outil à manoeuvrer;l'actionneur étant caractérisé par le fait qu'il comprend également un dispositif de blocage relié à des moyens aptes à l'enclencher et à le désenclencher par commande dans et hors dudit piston lorsque ce dernier se trouve dans la position de fin de course de travail. Selon une forme de réalisation préférée, ledit pis- ton est annulaire, ladite tige est cylindrique creuse et tous deux sont montés coulissants dans un fourreau de guidage intérieur fixé à l'un des flasques du cylindre, l'actionneur comprenant également un obturateur doté d'un coulisseau et d'un petit piston coulissant respectivement à l'intérieur dudit fourreau et à l'intérieur de ladite tige creuse, ladite tige creuse étant dotée d'un conduit permettant de convoyer le fluide sous pression vers une face dudit petit piston ledit fourreau étant doté d'une lumière pour l'alimentation du fluide sous pression audit coulisseau, lequel est à son tour doté d'un conduit permettant de convoyer le fluide sous pression vers l'autre face dudit petit piston, ledit disposi- tif de blocage étant en coopération avec ledit fourreau et avec le coulisseau dudit obturateur. Selon une solution préférée, ledit dispositif de blocage est constitué par des billes supportées dans une cage réalisée dans ledit fourreau et par une première gorge annu- laire réalisée sur la paroi annulaire intérieure dudit piston, une seconde gorge et une piste annulaire étant toutes les deux réalisées sur le coulisseau dudit obturateur, lesdites billes étant engagées dans ladite seconde gorge en position de repos, lorsque ledit piston est dans la position de départ de sa course de travail, et étant poussées dans ladite pre- mière gorge par ladite piste du coulisseau de l'obturateur en condition active, lorsque ledit piston est dans la position de fin de course de travail. De cette manière, lorsque l'actionneur est dans la condition d'extension maximum on réalise un blocage mécanique du piston par rapport au cylindre, ce qui permet à l'action- neur de supporter des charges de pointe considérables. La description qui-va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en perspective du bras d'un robot pour la manoeuvre d'une pince de soudage dotée de l'actionneur selon l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective à une échelle agrandie de la pince et de son actionneur repré- sentés sur la figure i dans des conditions de fonctionnement différentes. La figure 4 est une vue de côté à une échelle agran- die de l'actionneur selon l'invention représenté sur les figures 2 et 3. La figure 5 est une vue en coupe du même actionneur, suivant la ligne V-V de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe de l'actionneur de la figure 5 en position de travail. Sur la figure i la référence 10 désigne dans son ensemble un robot non décrit en détail car de type connu. Ledit robot est doté de deux bras il et 12 et d'une articula- tion 13 à laquelle est fixée une console en "L" 14 qui sup- porte une pince de soudage 15 et ses actionneurs 16 et 18. Les figures 2 et 3 montrent respectivement la pince de soudage dans sa condition de repos et en condition de travail dans une opération de soudage par points effectuée sur des tôles 17. Une paroi 19 de ladite console 14 comporte un trou de centrage 20, une encoche de positionnement 21 et des trous 22 pour les boulons de fixation à l'articulation 13. Sur une paroi 23 de la console 14 est fixé un sup- montes port 24 sur lequel sont/oscillants en 25 et 26 les bras 27 et 28 de la pince 15 qui portent les points d'électrodes 29 et 30. Aux bras 27 et 28 sont fixes des raccords 35 et 35' pour le raccordement au transformateur (non représenté) qui alimente les électrodes 29 et 30. L'actionneur 16, qui assure la fermeture partielle de la pince 15 en écartant le bras 27, est constitué par un cylindre et par un piston à actionnement pneumatique (figures 4 à 6) qui sont articulés respectivement au bras 27 en 31 et à la paroi 23 en 32. L'actionneur 18, qui assure la fermeture totale de la pince 15 en écartant le bras 28, est constitué par un cylindre et par un piston à actionnement pneumatique, de type connu (et par conséquent non représentés), articulés respec- tivement au bras 28 en 33 et à la paroi 23 en 34. Comme on peut le voir sur la figure 4, l'actionneur 16 comprend un cylindre 36 et deux flasques 37 et 38 qui ferment les extrémités dudit cylindre et qui sont assemblés par des boulons 39 et 40. Le flasque 37 comporte des pattes 41 et 42 qui, par l'intermédiaire des trous 43 et 44 et de l'axe 32, sont assemblées à la paroi 23 de la console 14, visible sur les figures 2 et 3. Sur le flasque 37 il a été prévu un trou taraudé 45 pour un raccord (non représenté) qui alimente en air comprimé l'actionneur 16. De même, sur le flasque 38 on a pratiqué un trou taraudé 46 pour le raccord (également non représenté) d'une seconde alimentation en air comprimé de l'actionneur 16. La référence 47 désigne la tige d'un piston 48 (visible sur les figures 5 et 6) coulissant à étanchéité dans un cylindre 36. A la dite tige 47 est assemblée une chape 53 comportant des pattes 49 et 50 qui, par l'intermédiaire des trous 51 et 52 et de l'axe 31, sont assemblées au bras 27 de la pince 15. Comme on peut le voir sur les figures 5 et 6, le piston 48 est essentiellement annulaire et sa tige 47 est cylindrique creuse, fermée à son extrémité par un bouchon fileté 53' qui rend la chape 53 solidaire de la tige 47. Le piston 48 sépare l'intérieur dudit cylindre en deux chambres de volume variable 54 et 55, la première com- muniquant avec l'orifice 45 à travers le canal 56 et la. seconde communiquant avec l'orifice 46 à travers le canal 57. Les références 58 et 59 désignent respectivement les joints d'étanchéité du piston 48 et de la tige 47. Sur la paroi annulaire intérieure du piston 48 une gorge annulaire 60 a été pratiquée, tandis que dans la tige 47 ont été pratiqués un trou 61 et un conduit 62 qui, à travers une ouverture 63, communiquent avec l'intérieur de la tige 47. A l'intérieur du cylindre 36 on a prévu un four- reau 64 fixé au flasque 37 au moyen d'une vis 65, ledit 48 et sa tige 47. Par ailleurs, la paroi dudit fourreau 64 est dotée d'une lumière 66 et présente des cavités 67 dans lesquelles sont logées des billes 68. A l'intérieur du fourreau 64 est disposé le coulis- seau 69 d'un obturateur 70, qui comporte également un petit piston 71. A l'intérieur dudit coulisseau 69 ont été prati- qués des conduits 76 et 77. D'autre part, le coulisseau 69 est conformé d'une manière particulière et présente une partie annulaire en saillie 72, une piste annulaire 73 et une gorge annulaire 74 dotée d'une paroi conique de raccordement avec la piste 73. Le petit piston 71 est coulissant à l'in- térieur de la tige 47 avec l'interposition d'un joint d'étan- chéité 75. La figure 5 montre l'actionneur selon l'invention avec le piston 48 en position de départ de sa course de travail. Par contre, la figure 6 montre l'actionneur dans sa condition d'extension maximum, avec le piston 48 en posi- tion de fin de course de travail. Comme déjà dit, la fonction de l'actionneur 16 est d'assurer la fermeture partielle de la pince 15. Pour ce faire, l'air sous pression, contenant également du lubrifiant, est envoyé vers la chambre 54 à travers le trou 45 et le pas- sage 56. Ceci oblige le piston 48 à coulisser par rapport au cylindre 36, ce qui a pour effet d'écarter le bras 27 de la pince 15 et de rapprocher l'électrode 29 des tôles 17. Le déplacement du piston 48 découvre la lumière 66 du fourreau 64, de sorte que l'air sous pression parvient à atteindre le coulisseau 69 de l'obturateur 70, après quoi, à travers les conduits 76 et 77, l'air arrive dans la chambre 78 et oblige le petit piston 71 à coulisser à l'intérieur de la tige 47. Lorsque la piste annulaire 73 du coulisseau 69 par- vient à la hauteur des billes 68 elle exerce sur celles-ci une action qui les pousse vers l'extérieur en les faisant entrer dans la gorge 60 qui se trouve en alignement avec ces mêmes billes lorsque le piston 48 est dans la position de fin de course de travail, comme montré sur la figure 6. Dans cette corndition le piston 48 reste bloqué dans sa position d'extension maximum par rapport au cylindre 36, de sorte que le bras 27 de la pince 15 est fermement mainte- nu en position de travail, de manière à supporter des charges même considérables. En même temps, l'actionneur 18 commande l'écartement du bras 28 de la pince, de manière à amener également la pointe de l'électrode 30 en contact avec les tôles 17. Apres avoir effectué l'opération de soudage, les bras 27 et 28 de la pince sont commandés en ouverture par leurs actionneurs respectifs 16 et 18. Le déverrouillage de l'actionneur 16 est obtenu en envoyant de l'air comprimé à travers l'orifice 46. En effet, en passant à travers le conduit 62 et l'ouverture 63, l'air parvient dans la chambre 79 en poussant le petit piston 71 de l'obturateur 70 contre le fond du fourreau 654, ce qui a pour effet de laisser rentrer librement les billes 68 dans la gorge 74. Le piston 48, n'étant plus retenu par les billes 68, est alors libre de se déplacer sous l'action de l'air compri- mé qui pénètre dans la chambre 55 à travers le passage 57 et le pousse vers la position de départ de la course de travail, montrée sur la figure 5. On doit également noter que, grâce à cette réalisa- tion particulière dans laquelle l'obturateur 70 est disposé à l'intérieur de la tige 47, on parvient du même coup à limi- ter au minimum les dimensions et donc l'encombrement de l'actionneur. REVENDICATIONS 1. Actionneur autobloquant à circulation de fluide pour la manoeuvre d'outils pour opérations mécaniques, cons- titués par un cylindre (36), fermé à ses extrémités par des flasques respectifs (37, 38), et par un piston à double effet (48), coulissant de manière étanche dans ledit cylindre, dans lequel il définit une première et une seconde chambre à volume variable (54, 55), ledit cylindre étant doté d'un premier et d'un second passage (56, 57) pour le fluide sous pression, lesquels passages communiquent avec lesdites chambres à volume variable, ledit piston (48) étant solidaire d'une tige (47) passant à travers l'un desdits flasques et reliée à l'outil à manoeuvrer, ledit cylindre étant lui aussi relié à l'outil à manoeuvrer, l'actionneur étant caractérisé par le fait qu'il comprend également un dispositif de blocage relié à des moyens aptes à l'enclencher et à le désenclencher par commande dans et hors dudit piston lorsque ce dernier se trouve dans la position de fin de course de travail. 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit piston (48) est annulaire, que ladite tige ( 47) est creuse, et que tous deux sont montés coulis- sant dans un fourreau de guidage intérieur (64) fixé à l'un des flasques du cylindre, l'actionneur comprenant également un obturateur (70) doté d'un coulisseau (69) et d'un petit piston (71) coulissant respectivement à l'intérieur dudit fourreau et à l'intérieur de ladite tige creuse, ladite tige creuse étant dotée d'un conduit permettant de convoyer le fluide sous pression vers une face dudit petit piston (71), ledit fourreau (64) étant doté d'une lumière (66) pour l'alimentation du fluide sous pression audit coulisseau, le- quel est à son tour doté d'un conduit permettant de convoyer le fluide sous pression vers l'autre face dudit petit piston, ledit dispositif de blocage étant en coopération avec ledit fourreau et avec le coulisseau dudit obturateur. 3. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit dispositif de blocage est constitué par des billes (68) supportées dans une cage (67) réalisée dans ledit fourreau (64) et par une première gorge annulaire (60' rél2e la paroi darnieure dudit pist.:i (48), une seconde gorge (74) et une piste annulaire (73) étant toutes les deux réalisées sur le coulisseau (69) dudit obturateur (70), lesdites billes étant engagées en position de repos dans ladite seconde gorge, lorsque ledit piston est dans la position de départ de sa course de travail, et étant poussées dans ladite première gorge par ladite piste du coulisseau de l'obturateur en condition active, lorsque ledit piston est dans la position de fin de course de travail.