Brevet FR2593248A1 — publié le 19870724

VERIN D'ENTRAINEMENT OU DE CONVOYAGE, DU TYPE DEPOURVU DE TIGE DE PISTON La présente invention se rapporte à un vérin destiné à des applications telles que l'entraînement de machines et le convoyage d'objets et, plus particulièrement, à un vérin du type dépourvu de tige de piston. Différents vérins hydrauliques compensant l'absence d'une tige de piston par la présence d'aimants sont connus, comme par exemple celui décrit dans le brevet US-A-4 488 477. Un vérin de ce type connu, dépourvu de tige de piston, comporte des séries d'aimants menants et menés disposés, à coulissement axial, à l'intérieur et à l'extérieur du tube cylindrique de ce vérin. La série d'aimants tenants est fixée à un piston mû hydrauliquement à l'intérieur du tube cylin- drique, le long de l'axe de ce dernier. Les deux séries précitées d'aimants menants et menés sont agencées de telle strte que des pôles différents des aimants individuels soient mutuellement opposés. Du fait qu'ils ne présentent aucune tige assujettie à leur piston, des vérins du type décrit ci-dessus disposent, dans la direction de la course, d'un espace nettement plus grand que des vérins courants à pistons munis de tiges. Dans un vérin à piston pourvu d'une tige, la longueur de cette tige, augmentée de celle du cylindre, représente quasiment le double de celle de sa course lorsque ladite tige est déployée au maximum hors du cylindre. A l'inverse, la longueur totale d'un vérin sans tige est toujours sensiblement égale à celle de sa course, quelle que soit la position du piston. Lors de la mise en pratique cependant, par exemple dans un convoyeur, des mesures doivent être prises pour empêcher que la série d'aimants menés, disposée à l'extérieur du tube 2 2593248 cylindrique, accomplisse une révolution autour de ce tube. C'est là qu'apparaît la nécessité de prévoir des rails de guidage ou autres rails analogues, le long du tube cylindri- que, de façon à obtenir l'intégration de l'organe devant être guidé par ces rails, ainsi que de la série extérieure d'aimants menés. Néanmoins, cette intégration implique l'in- convénient résidant dans une augmentation des cotes de l'organe mené. De plus, les conduits de délivrance du fluide sous pres- sion, pour entraîner le piston à partir des deux extrémités du tube cylindrique, devraient être ménagés conjointement auxdits rails. Toutefois, de tels conduits sont susceptibles d'opposer un obstacle au fonctionnement en douceur. Lorsque l'organe devant être guidé par les rails sus- mentionnés et la série d'aimants menés sont relégués à l'ex- térieur du tube cylindrique, l'organe mené peut consister en un bloc percé de trous permettant le passage du tube cy- lindrique et des tiges, conduits ou autres pièces adéquates servant de rails de guidage. Cependant, cet agencement entra - ne lui aussi certains problèmes d'ordre pratique exposés ci- apres. En premier lieu, l'organe mené ne peut pas accomplir un coulissement en douceur, à moins que le tube cylindrique et les rails de guidage soient toujours maintenus, d'une ma- nière précise, dans des positions mutuelles données ou dans des positions correspondant aux trous pratiqués dans le bloc. Non seulement ce maintien du tube cylindrique et des rails de guidage dans des positions mutuelles préétablies est techni- quement difficile, mais il s'avère aussi extrêmement onéreux quand bien même il est atteint. En second lieu, pour dériver la force maximale d'entraînement développée par le vérin, une quelconque charge imposée au bloc constituant l'organe mené devrait être supportée non pas par le tube cylindrique, mais par les rails de guidage. Un objet de la présente invention consiste à fournir un vérin dépourvu de tige de piston et muni de glissières pour guider un organe mené disposé parallèlement à un tube cylin- 2S593248 drique, cet organe mené comportant des perçages qui permet- tent le passage du tube cylindrique et des glissières de guidage, de façon à assurer un mouvement stable dudit organe le long dudit tube et desdites glissières. Un autre objet de la présente invention consiste à pro- poser un vérin dépourvu de tige de piston et équipé d'un organe mené qui consiste en un bloc,à travers lequel s'éten- dent conjointement un tube cylindrique et des glissières de guidage, réduisant ainsi les dimensions de cet organe mené. La présente invention vise en outre à fournir un vérin sans tige de piston, comportant des glissières de guidage qui s'étendent parallèlement à un tube cylindrique et dans lesquelles sont ménagés des canaux autorisant la circulation d'un fluide sous pression, afin de supprimer la nécessité de conduits d'admission et de sortie séparés. Le fait de raccorder de tels canaux à un conduit centralisé, dans l'une des plaques extrêmes, permet une simplification considérable de l'ensemble du système de mise en circulation du fluide. En particulier dans un vérin sans tige de piston com- portant des séries d'aimants menants et menés pouvant coulis- ser axialement et situés à l'intérieur et à l'extérieur d'un tube cylindrique, la série d'aimants menants étant entraî- née axialement par un fluide sous pression, il n'est pas impératif que la série extérieure d'aimants menés soit ajus- tee intimement sur le tube cylindrique si les circonstances permettent de renoncer à une part de la force d'attraction entre les deux séries d'aimants. La présente invention a en Dutre pour objet d'autoriser une moins grande précision d'assemblage du tube cylindrique en installant, à l'extérieur de ce tube, une tige de guidage pour guider l'organe mené, en tirant avantage de la caractéristique susmentionnée de vérins sans tiges fonctionnant à base d'aimants. Uin autre objet de la présente invention est de fournir un verin sans tige qui élimine la nécessité de maintenir un tube cyl indrique et des glissières de guidage dans des posi- tions mutuelles déterminées avec une haute précision, en prévoyant une série d'aimants sur un organe mené à l'extérieur 4q 2593248 du tube cylindrique, ce qui correspond à une série d'aimants sur un piston ajusté dans ce tube cylindrique, de telle ma- nière que leur mouvement par rapport à l'criane mené soit empêché dans la direction de la course, mais autorisé dans la direction perpendiculaire à celle-ci. La présente invention a de surcroît pour objet de four- nir un vérin sans tige qui permette de dériver la force ma- ximale d'entraînement développée par ce vérin, du fait qu'une quelconque charge agissant sur son organe mené est supportée non pas par le tube cylindrique, mais par les pièces cons- tituant les glissières de guidage. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan, avec arrachements, d'un vérin sans tige conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue par-devant dudit vérin; et la figure 3 est une élévation latérale de ce vérin. Dans un vérin du type dépourvu de tige de piston, illus- tré sur les figures 1 à 3, un tube cylindrique 1 et deux ti- ges de guidage 2 et 3 parallèles à ce tube sont assujettis, par leurs deux extrémités, à des plaques extrêmes 4 et 5. Ces plaques extrêmes 4 et 5 assurent l'étanchéité des deux extrémités du tube 1, tout en assurant fermement la cohésion de ce tube 1 et des tiges parallèles de guidage 2 et 3. Un piston 6 logé à coulissement dans le tube cylindri- que 1 porte une série d'aimants d'entraînement, cette série comprenant plusieurs aimants annulaires menants 7 et culasses 8 qui sont disposés en alternance. La série d'aimants d'en- trainement est intercalée entre deux parties annulaires 9 du piston pour former un ensemble monobloc avec des amortis- seurs 12 et pièces analogues, par l'intermédiaire d'un bou- lon 10 franchissant des trous ménagés dans les aimants 7, les culasses 8 et les parties 9, ainsi que d'un écrou 11. Des raccords 15 et 16 (figure 3) par l'intermédiaire des- quels un fluide hydraulique est délivré à des chambres de pression 17 et 18 des deux c3tés du piston 6 dans le tube 2593248 cylindrique 1, et est évacué de ces chambres, sont pratiqués dans l'une, 4, des deux plaques extrêmes. Plus spécialement, le raccord 15 servant à délivrer un fluide hydraulique à la chambre de pression 17 et à l'en évacuer, du côté du pis- ton 6 proche de la plaque extrême 4 dans le tube cylindrique 1, est prévu à l'emplacement de ladite plaque 4 qui corres- pond audit tube 1, et est directement en communication avec ladite chambre 17. En revanche, le raccord 16 servant à délivrer un fluide hydraulique à la chambre 18 et à l'en évacuer, du côté opposé du piston 6 dans le tube 1, est pré- vu à l'emplacement de ladite plaque 4 qui correspond à la tige de guidage 2. Le raccord 16 communique avec la chambre de pression 18 par l'intermédiaire d'un canal 19 pratiqué dans la tige de guidage 2, et d'un autre canal 20 façonné dans l'autre plaque extrême 5. Aucun canal n'est prévu dans l'autre tige de guidage 3. Un organe mené 25, coulissant le long du tube cylin- drique 1, possède une série d'aimants entraînés qui sont ajustés à l'extérieur dudit tube 1 et sont regroupés en un bloc monolithique 26. Cette série d'aimants entraînés com- prend plusieurs aimants annulaires menés 27 et culasses 28 qui occupent des positions alternées. Ces aimants et cu- lasses menés sont interposés entre deux pièces annulaires coulissantes 29, puis ajustés dans le bloc 26, en constituant ainsi l'organe mené 25. La série d'aimants menés 27 flanquée des pièces annulaires 29 à ses deux extrémités, ainsi ajustées dans le bloc 26, sont renfermées par un cylindre de retenue 31 en un matériau non magnétique tel que de l'acier inoxy- dable. Ce cylindre 31 est ensuite inséré dans un alésage 32 ménagé dans le bloc 26, dans lequel il est bloqué par des bagues d'arrêt 35, un léger interstice 33 étant alors réservé et des cales d'espacement 34 étant maintenues en contact avec les deux extrémités dudit cylindre. Dans cette condition, seules les pièces annulaires cou- lissantes 29 coulissent sur la surface périphérique du tube cylindrique 1 avec laquelle elles sont en contact. Ces pièces 29 sont renfermées par le cylindre de retenue 31 en même temps 6 2593248 que la série d'aimants menés, lesquels sont logésd'un seul tenant dans l'alésage 32 de manière à pouvoir effectuer un mouvement dans la direction perpendiculaire à l'axe du tube cylindrique 1. De ce fait, la série d'aimants menés ne peut pas se mouvoir librement dans le bloc 26 le long de l'axe du cylindre, tout en étant mobile dans la direction perpendiculaire à cet axe. Le bloc 26 présente également des perçages traversants et 41 par lesquels passent les tiges de guidage 2 et 3. Tant les perçages 40 et 41 que les tiges 2 et 3 sont soumis à un finissage de précision, de façon que lesdites tiges cou- lissent en douceur dans lesdits perçages. Par conséquent, même lorsqu'une force extérieure telle qu'une certaine charge agit sur l'organe mené 25 coulissant le long du tube cylindrique 1 et des tiges de guidage 2 et 3, une telle charge est supportée par lesdites tiges 2 et 3. Cette charge n'agit pas sur le tube cylindrique 1 étant donné que les pièces annulaires coulissantes 29 sont mobiles, con- jointement à la série d'aimants menés, dans la direction perpendiculaire à l'axe du cylindre. De ce fait, le vérin peut développer une force au maximum de sa capacité. Dans chacune des séries d'aimants menants 7 situés sur le piston 6 et d'aimants menés 27 situés sur l'organe mené 25, les aimants individuels sont agencés de telle sorte que des pôles identiques soient placés à proximité les uns des au- tres, tandis que des pôles différents des deux séries sont mutuellement opposés des deux côtés du tube cylindrique 1. Une glissière 43, intercalée entre les deux plaques extrêmes 4 et 5, porte des détecteurs 44 permettant de loca- liser l'organe mené 25. Une rainure 46, renfermant des écrous qui se vissent sur des boulons 45 assujettissant les détec- teurs 44, est pratiquée à côté d'une autre rainure 47 dans laquelle passent les câbles des détecteurs 44. Cette dernière rainure 47 empêche une dispersion aléatoire des câbles pré- cités. Les détecteurs 44 repèrent l'approche d'un aimant détec- teur de positions monté sur le bloc 26 de l'organe mené 25, 7 2593248 et délivrent un signal électrique correspondant. Des embouts filetés de réglage 48 et 49, vissés à tra- vers les plaques extrêmes 4 et 5 pour limiter la course de l'organe mené 25, peuvent également faire fonction d'amor- tisseurs de chocs. Dans le vérin sans tige dont la réalisation vient d'être décrite, lorsqu'un fluide hydraulique est délivré par l'inter- médiaire d'une valve de permutation (non représentée), et que les raccords 15 et 16 sont ouverts vers l'atmosphère, le piston 6 accomplit un mouvement vers la plaque extrême 5, après quoi un mouvement est imprimé à l'organe mené 25 le - long du tube cylindrique 1, côte à côte avec le piston 6, par la force d'attraction agissant entre la série d'aimants sur le piston 6 et l'autre série d'aimants sur l'organe 25. Comme le bloc 26 de cet organe 25 est guidé par les deux tiges 2 et 3, les pièces annulaires coulissantes 29 situées sur ledit organe sont maintenues l'une et l'autre en contact permanent avec la surface périphérique du tube cylindrique 1. Inversement, lorqu'un fluide hydraulique est délivré à la chambre de pression 18 en provenance du raccord 16, par l'intermédiaire des canaux 19 et 20, tandis que le raccord est ouvert vers l'atmosphère, le piston 6 et l'organe mené 25 se meuvent dans la direction opposée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au vérin décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 8a 2593248 REVENDICATIONS 1. Vérin du type dépourvu de tige de piston, caracté- risé par le fait qu'il comprend un tube cylindrique (1) dont les deux extrémités sont assujetties à des plaques extrêmes (4, 5); des tiges de guidage (2, 3) disposées parallèlement audit tube cylindrique (1) et dont les deux extrémités sont fixées auxdites plaques extrêmes (4, 5); un piston (6), portant une série d'aimants menants (7) et logé à coulisse- ment dans ledit tube cylindrique (1); et un organe mené (25) qui coulisse le long dudit tube cylindrique (1) et porte une série d'aimants menés (27) coulissant le long de la surface périphérique de ce tube cylindrique, les séries d'aimants menants (7) et menés (27) s'attirant mutuellement et ledit organe mené (25) comportant des perçages traversants (40, 41) par lesquels les tiges de guidage (2, 3) accomplissent un coulissement; et par le fait que l'une (4) desdites pla- ques extrêmes présente deux raccords (15, 16) par l'intermé- diaire desquels un fluide hydraulique est délivré à des chambres de pression (17, 18) situées des deux côtés du pis- ton (6) dans le tube cylindrique (1), et est évacué desdites chambres, l'un (15) desdits raccords communiquant directe- ment avec l'une (17) des chambres de pression, et l'autre raccord (16) communiquant avec l'autre chambre de pression (18) par l'intermédiaire de l'une (2) des tiges de guidage et d'un canal (20) pratiqué dans l'autre plaque extrême (5). 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les plaques extrêmes (4, 5) aux deux extrémités du tube cylindrique (1) assurent l'étanchéité de ce tube, et assurent fermement la cohésion du tube cylindrique (1) et des deux tiges parallèles de guidage (2, 3) situées de part et d'autre de ce dernier. 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe mené (25) coulissant le long du tube cy- lindrique (1) consiste en un bloc monolithique (26) qui com- porte des perçages traversants (32, 40, 41) par lesquels passent le tube cylindrique (1) et deux tiges de guidage (2, 3). 9 2593248 4. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston (6) ajusté dans le tube cylindrique (1) consiste en une série d'aimants d'entraînement constituée d'une multitude d'aimants annulaires menants (7) et de culasses (8) disposés en alternance, ces aimants et culasses menants étant interposés entre deux parties (9) du piston et étant solidarisés par l'intermédiaire d'un boulon (10) franchissant les trous ménagés dans lesdits aimants (7), lesdites culasses (8) et lesdites parties (9), ainsi que d'un 1C écrou (11) vissé sur ce boulon. 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'organe mené (25) coulissant le long du tube cylin- drique (1) consiste en une série d'aimants annulaires menés (27) et de culasses (28) qui sont disposés en alternance, sont ajustés sur le tube cylindrique (1) et sont intercalés entre deux pièces annulaires coulissantes (29), les séries d'aimants menants (7) et menés (27) étant agencées de telle sorte que des pâles différents desdits aimants soient mutuel- lement opposes. 6. Vérin selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une glissière (43) est prévue entre les plaques extrêmes appariées (4, 5), de telle sorte que des détecteurs (44) destinés à localiser la position de l'organe mené (25) soient montés à l'emplacement souhaité. 7. Vérin selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les détecteurs (44) destinés à localiser la posi- tion de l'organe mené (25) sont conçus pour repérer l'appro- che d'un aimant détecteur de positions monté sur l'organe mené (25), et pour délivrer un signal électrique correspondant. JZ 8. Vérin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des embouts filetés de réglage (48, 49) sont prévus sur les plaques extrêmes appariées (4, 5), afin de limiter la course de l'organe mené (25). 9. Vérin du type dépourvu de tige de piston, caracté- risé par le fait qu'il comprend un tube cylindrique (1) dont les deux extrémités sont assujetties à des plaques extrêmes (4, 5); des tiges de guidage (2, 3) disposées parallèlement 2593248 audit tube cylindrique (1) et dont les deux extrémités sont fixées auxdites plaques extrêmes (4, 5); un piston (6), portant une série d'aimants menants (7) et logé à coulisse- ment dans ledit tube cylindrique (1); et un organe mené (25) qui coulisse le long dudit tube cylindrique (1) et porte une série d'aimants menés (27) coulissant le long de la sur- face périphérique de ce tube cylindrique, la série d'aimants menés (27) qui attire ladite série d'aimants menants (7) étant retenue, conjointement à deux pièces annulaires coulis- santes (29) situées à ses deux extrémités, de manière à être mobile dans la direction perpendiculaire à l'axe du tube cylindrique (1), l'organe mené (25) présentant des perçages traversants (40, 41) que lesdites tiges de guidage (2, 3) franchissent par coulissement; et par le fait que l'une (4) desdites plaques extrêmes présente deux raccords (15, 16) par l'intermédiaire desquels un fluide hydraulique est déli- vré à des chambres de pression (17, 18) situées des deux côtés du piston (6) dans le tube cylindrique (1), et est évacué desdites chambres, l'un (15) desdits raccords commu- niquant directement avec l'une (17) des chambres de pression, et l'autre raccord (16) communiquant avec l'autre chambre de pression (18) par l'intermédiaire de l'une (2) des tiges de guidage et d'un canal (20) pratiqué dans l'autre plaque extrême (5). 10. Vérin selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la série d'aimants menés (27) et les pièces annulai- res coulissantes (29) sont renfermées par un cylindre de re- tenue (31) en un matériau non magnétique, ce cylindre de retenue, avec les deux extrémités duquel des cales d'espa- cement (34) sont maintenues en contact, étant inséré dans un alésage (32) pratiqué dans l'organe mené (25, 26) et étant bloqué dans cet alésage par des bagues d'arrêt (35) avec les- quelles il est en contact, permettant ainsi aux pièces annu- laires coulissantes (29) d'effectuer un mouvement, conjoin- tement à la série d'aimants menés (27), dans la direction perpendiculaire à l'axe du tube cylindrique (1).