Brevet FR2591677A1 — publié le 19870619

VERIN BI-PRESSION La présente invention se rapporte à un vérin bi-pression. Il arrive que dans certains cas, tels que la soudure par points, on doive exercer en un point d'un matériau successivement deux pressions différentes: l'une, plus élevée, pour déformer le matériau, et l'autre, moins élevée, pour maintenir la partie déformée contre la surface d'un autre matériau pendant la soudure. Actuellement, pour réaliser de telles opérations on peut soit utiliser deux pressions de fluide de vérin différentes, soit associer un vérin à un dispositif de positionnement à came. Dans les deux cas, l'appareillage utilisé est 0G complexe et encombrant. La présente invention a pour objet un vérin permettant d'exer- cer successivement deux pressions différentes à des positions dif- férentes de la tige de sortie du vérin, à l'aide d'une seule pression de fluide de commande, en mettant en oeuvre des moyens simples et peu encombrants. Le vérin conforme à l'invention a un corps divisé en deux cylindres par une cloison transversale, un premier piston flottant se déplaçant dans l'un des cylindres et étant conformé en cylindre pour une première partie d'un second piston dont la seconde partie se déplace dans l'autre cylindre, les deux parties du second piston étant reliées entre elles par une tige traversant ladite cloison trans- versale. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: - la figure I est une vue en coupe axiale d'un vérin conforme à l'invention, et - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe partielles du vérin de la figure 1, dans trois positions caractéristiques. L'invention est décrite ci-dessous en référence à un vérin bi- pression utilisé en soudage, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à une telle application. Le fluide d'actionnement du vérin de l'invention peut aussi bien être pneumatique qu'hydraulique, aussi, il ne sera question par la suite que de fluide d'actionnement, sans autre précision. En outre, le même vérin étant représenté sur les quatre figures du dessin, les mêmes éléments représentés sur les différentes figures sont af- fectés des mêmes références numériques. Le vérin I étant, dans le cas présent, destiné à actionner une électrode de soudure 2, son corps comporte une partie Antérieure 3 (côté électrode) en matériau isolant mécaniquement résistant, et une partie postérieure 4 métallique, mais il est bien entendu que dans d'autres applications ne nécessitant pas d'isolement électrique, le corps du vérin peut être réalisé en une seule pièce, de préférence métallique. Le corps du vérin 1 est divisé en deux cylindres par une cloison transversale 7 formée dans la partie de corps 4, près de sa jonction avec la partie 3. Deux chambres 5, 6 sont formées dans les cylindres des parties de corps 4, 3 respectivement. Un premier piston 8 se déplace dans la partie de corps 4 entre la cloison 7 et une molette cylindrique 9 en forme de bague à collerette rabattue vers l'intérieur et se vissant à la partie posté- rieure du corps 4, sur sa surface extérieure par exemple, comme représenté sur le dessin. Cette molette 9 forme ainsi une butée réglable pour le piston 8. Le piston 8 est en forme de cylindre creux fermé sur sa face antérieure par une paroi 10, et son volume intérieur détermine une autre chambre 8A avec la partie arrière I 1 d'un second piston 12 qui comporte une partie antérieure 13 se déplaçant dans la partie de corps 3 en déterminant la chambre 6 avec la cloison 7, les deux parties 11 et 13 du piston i2 étant reliées entre elles par une tige 14 traversant les cloisons 7 et 10 de façon étanche. La course du piston 12 est limitée lors du déplacement vers l'avant lorsque la face antérieure de la partie 1I1 du piston 12 vient en butée contre la paroi du piston 8, ce dernier étant en butée contre la cloison 7, et lors du déplacement vers l'arrière lorsque la partie 13 du piston 12 vient en butée contre la paroi 7. La partie 11 du piston 12 traverse librement la molette 9. Bien entendu, la longueur du piston 8 et des différentes parties du piston 12 sont telles que lorsque la partie 13 du piston 12 vient en butée contre la paroi 7, la partie 11 du piston 12 ne sorte pas entièrement du piston 8 et soit encore bien guidée dans ce dernier. On pratique dans la partie 11 du piston 12 un premier perçage , parallèle à son axe, mais éloigné de cet axe, ce perçage 15 traversant entièrement la partie 11. On pratique un second perçage 16 traversant axialement la tige 14 et débouchant d'une part à la face postérieure de la partie 13, et d'autre part à la face postérieure de la partie 11 qu'il traverse, dans le cas présent, pours des raisons d'encombrement des bornes de raccordement des conduites de fluide, axialement sur environ la moitié de sa longueur, puis s'éloigne de l'axe pour déboucher à la face postérieure de la pièce 11 en un point sensiblement symétrique, par rapport à l'axe de la pièce 11, de l'embouchure du perçage 15. Des conduites de fluide 17, 18 sont reliées aux perçages 15, 16 respectivement via des bornes 19, fixées aux embouchures de ces perçages, à la face postérieure de la pièce Il. Les conduites 17, 18 sont reliées, de façon non repésentée, à une source unique de fluide d'actionnement qui envoie sélectivement le fluide à l'une ou l'autre de ces conduites. Bien entendu, on pourrait fixer à l'arrière de la pièce 11 un dispositif d'aiguillage de fluide à électro- vannes, et dans ce cas n'utiliser qu'une seule conduite de fluide pour la liaison à la source, mais un tel dispositif serait encombrant. On pratique dans la paroi 7 deux perçages 21, 22 faisant communiquer les chambres 5 et 6, et pouvant être obturés de façon variable par des pointeaux réglables 23, 24 respectivement. La face antérieure du piston 12 commande, par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal, le porte-électrode 26 au bout duquel est fixée l'éectrode 2. Le porte-électrode 26 se présente sous forme d'un piston 27, se déplaçant avec le minimum de frottements à l'intérieur du corps de vérin 3, à la face antérieure duquel est fixée une tige 28 munie à son extrémité libre de moyens 29 de fixation d'électrode appropriés. La paroi transversale antérieure 30 du corps de vérin, qui présente une ouverture pour le passage de la tige 28, sert d'appui à un ressort hélicoïdal 31 disposé entre cette paroi et le piston 27, autour de la tige 28. Le vérin 1 est fixé sur un support 32 en matériau électri- quement isolant par l'intermédiaire d'une bride 33 électriquement conductrice et reliée par un câble 34 à un générateur de courant de soudage (non représenté). La bride 33 enserre le corps 3 à peu près à milongueur et coopère avec un dispositif 35 de réglage en position axiale du vérin par rapport à son support. Ce dispositif 35 peut être une bague filetée intérieurement, solidaire de la bride 33 (fixe en translation mais mobile en rotation par rapport à cette bride), se vissant sur le corps 3 fileté extérieurement au niveau de cette bague. Au niveau de la bride 33, on pratique dans le corps 3 deux ouvertures rectangulaires 36, 37 s'étendant selon des génératrices diamétralement opposées du corps. Deux lamelles de contact élec- trique 38, 39, de forme appropriée, fixées sur le piston 27, passent par les ouvertures 36, 37 respectivement et constituent un contact glissant sur la face interne de la bride 33 accessible par ces ouvertures. Bien entendu, les dimensions des ouvertures 36, 37 et l'épaisseur (dans le sens de l'axe du vérin) de la bride 33 sont telles que le contact électrique soit assuré entre les lamelles 38, 39 et la bride 33 pour toute la course du piston 27. Pour assurer l'isolation électrique entre le piston 27 et le piston 12, on peut faire appel à différents moyens, par exemple en réalisant en matériau électriquement isolant la tige 14 et/ou la partie 13 du piston 12, ou tout au moins en interposant un isolant entre le ressort 25 et la partie 13. On va maintenant expliquer à l'aide des figures 2 à 4 le fonctionnement du vérin 1. En position de repos (figure 2), l'électrode 2 est en position haute, la pression P du fluide d'actionnement est appliquée à la borne 19, la chambre SA est à son volume maximal, la partie 13 du piston 12 étant en butée contre la face antérieure de la paroi 7 (position LI1), et le piston 8 est dans sa position basse. En position de travail (figure 3), c'est-à-dire pour laquelle l'électrode 2 doit arriver dans sa position la plus basse, la pression P est appliquée à la borne 20 et fait descendre le piston 12 jusqu'à ce que la partie 11 arrive en butée contre la cloison 10, ceci à condition, bien entendu, que le débit de fluide passant par les orifices 21, 22 soit inférieur au débit du fluide incident passant par l'orifice 16, condition qui peut être facilement remplie grâce à un réglage approprié des vis 23, 24. La partie 13 du piston 12 est en position basse, référencée L2 sur le dessin. Toutefois, le fluide, en passant par les orifices 21, 22 fait augmenter le volume de la chambre 5 en soulevant le piston 8 jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre la bague 9. La partie 13 du piston 12 est légèrement au- dessus de sa position basse, en position référencée L3 sur le dessin. On obtient alors la position de "soudure" (figure 4), ceci à condition, bien entendu, que la surface active du piston 8 soit supérieure à la surface active de la partie 13 du piston 12, la pression de fluide P étant constante tout au long de ce processus. Pour revenir en position de repos, il suffit d'appliquer à nouveau la pression P à la - borne 19. Ainsi, dans le cas de l'utilisation du vérin 1 pour l'action- nement d'une électrode de soudage 2, en vue du soudage par points de deux lamelles ou tôles métalliques 40, 41 (l'électrode 2 venant en contact avec la lamelle 40), le piston 12, en descendant en position basse (figure 3), force l'électrode 2 à emboutir sur une zone presque ponctuelle les deux lamelles à souder ensemble, la lamelle supé- rieure 40 étant, bien entendu, davantage emboutie. La pression étant ensuite appliquée à la chambre 8A fait remonter légèrement le piston 12 en position de soudage (sur la figure 4, on a exagéré là remontée du piston 8 pour la clarté du dessin). Cette remontée du piston 12 diminue la pression de l'électrode 2 sur les lamelles à souder, sans toutefois l'annuler (le ressort 25 contribue à cette pression), ce qui fait que la face convexe de la zone emboutie de la lamelle 40 reste en bon contact avec la zone concave légèrement emboutie de la lamelle 41, alors qu'autour de cette zone emboutie, le contact entre les deux lamelles est presque inexistant, ou tout au moins suffisamment faible pour permettre de focaliser la quasitotalité du courant de soudage dans cette zone emboutie, et donc de concentrer la zone chauffée, ce qui permet d'obtenir une soudure constante de haute qualité, et de supprimer les projections de métal fondu en enfermant le point de chauffe entre la partie convexe de la lamelle 40 et la partie légèrement concave de la lamelle 41. En outre, le fait de diminuer la pression sur l'électrode 2 lors de l'étape de soudage permet d'augmenter la résistance électrique entre les pièces à souder, et donc d'opérer avec un courant de plus faible intensité, et de régler de façon plus précise les paramètres de soudage. Grâce à la diminution de l'intensité du courant de soudage, l'électrode 2 est moins oxydée, ce qui permet de garder de façon plus durable son réglage et de réduire son entretien. REVENDICATIONS 1. Vérin bi-pression, caractérisé par le fait que son corps est divisé en deux cylindres (3, 4) par une cloison transversale (7), un premier piston (8) flottant se déplaçant dans l'un des cylindres (4), ce premier piston étant conformé en cylindre pour une première partie (11) d'un second piston (12) dont la seconde partie (13) se déplace dans l'autre cylindre (3), les deux parties du second piston étant reliées entre elles par une tige (14) traversant ladite cloison transversale. 2. Vérin bi-pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un premier perçage (15) d'une amenée de fluide est pratiqué dans la première partie (11) du second piston, et qu'un second perçage (16) traverse ladite première partie du second piston, la tige de ce dernier, et partiellement la seconde partie (13) du second piston, en débouchant vers ladite cloison transversale (7). 3. Vérin bi-pression selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la tige (14) du second piston traverse de façon étanche la cloison transversale (7), et que des orifices (21, 22) à ouverture réglable (23, 24) sont pratiqués dans cette cloison. 4. Vérin bi-pression selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le débit de fluide à travers les orifices de la cloison transversale est inférieur du débit de fluide passant par le second perçage (16). 5. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la seconde partie (13) du second vérin est reliée par l'intermédiaire d'un ressort (25) à la tige de sortie (28) du vérin. 6. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la course du premier piston (8) est limitée de façon réglable par une molette (9) vissée sur le corps du vérin. 7. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la surface active du premier piston (8) est supérieure à la surface active de la seconde partie (13) du second piston (12).