Brevet FR2587436A1 — publié le 19870320

La présente invention concerne de façon générale les distributeurs et plus précisément un distributeur pneu- matique destiné à régler la circulation dans quatre direc- tions, comprenant un tiroir command. directement par un électro-aimant, la construction étant telle que les tolé- rances cumulées sont minimales, le tiroir ayant une course courte et réglant la circulation de l'air avec une efficacité maximale. Le distributeur selon l,'invention est destiné à être monté dans une canalisation pneumatique afin cqu'il règle la circulation de l'air dans les deux sens, par exem- ple dans unecanalisation d'alimentation des deux extrémités d'un vérin pneumatique. On sait déjà réaliser des distributeurs pneumati- ques ayant des tiroirs commandés par des électro-aimants. Jusqu'à présent, dans les distributeurs pneumatiques direc- tionnels à quatre directions comprenant un tiroir directe- ment commandé par un électro-aimant, le tiroir a été arrêté par une butée convenable d'un type ou d'un autre fornée dans le couvercle de l'électroaimant. Ces structures de distributeurs à commande directe par un électro-aimant néces- sitent le respect de nombreuses tolérances au cours de la fabrication des différentes parties de l'électro-aimant, y compris son couvercle et la garniture de son couvercle. Dans une telle structure, il n'est pas possible de réaliser un distributeur à commande directe par électro-aimant dans lequel les tolérances cumulées sont minimales afin que la course de l'électro-aimant soit courte et précise et permette ainsi une course courte et précise du tiroir du distributeur. Dans ces distributeurs pneumatiques directionnels connus à commande directe par électro-aimant, il i aussi été néces- saire de prendre en considération les diverses tolérances de fabrication du tiroir pour la détrminatior. de la course voulue d(lu tiroir. L'invention concerr- un distributeur pneumatique directionnel à quatrc direct ions, comprenant un tiroir avant une course courte et destiné à régler la circulation de l'air comprimé vers une première extrémité d'un vérin pneu- matique avec évacuation de l'air de l'autre extrémité du vérin, les conditions de circulation étant inversées après une faible course du tiroir. Celui-ci est mobile dans un premier sens sous la commande d'un électro-aimant qui est en contact direct, et dans l'autre sens sous la commande d'un ressort de rappel, ou le tiroir peut être commandé dans les deux sens par des électro-aimants agissant direc- tement. Le tiroir est mis en position initiale avec une première extrémité directement en appui contre la pièce polaire d'un électro- aimant, et cette pièce polaire est en appui contre l'extrémité adjacente du corps du distri- buteur dans lequel le tiroir est monté lors du fonctionne- ment. Toutes les tolérances de fabrication du tiroir afin qu'il possède une longueur convenable permettant l'échange de la circulation de l'air comprimé dans le distributeur vers une première extrémité d'un vérin et le réglage de l'évacuation d'air de l'autre extrémité du vérin, vers un circuit d'échappement, peuvent être réglées à partir de l'extrémité du corps du distributeur contre laquelle est en appui la pièce polaire précitée. En outre, les tolé- rances des parties mobiles de l'électro-aimant, c'est-à-dire la longueur de la pièce polaire, celle d'une tige-poussoir et la position du noyau peuvent être déterminées avec pré- cision, les tolérances cumulées étant minimales. Le distri- buteur à commande directe par un électro-aimant selon l'in- vention constitue un distributeur pneumatique à quatre directions assurant un réglage efficace de la circulation avec une courte course et mettant en oeuvre un électro- aimant consommant une quantité minimale d'énergie, si bien que les opérations de réglage de la circulation sont réali- sées avec utilisation d'une quantité minin.ale d'énergie. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dis- tributeur pneumatique à quatre directions ayant un tiroir commandé directement par un électro-aimant, dans un sens, selon un mode de réalisation de l'invention; et la figure 2 est une coupe partielle d'un distriba- teur pneumatique à quatre directions comprenant un tiroir qui est commandé directement par un électro-aimant dans les deux sens. Sur la figure 1, la référence 10 désigne de façon générale un premier mode de réalisation de distributeur pneumatique à quatre directions réalisé selon l'invention. Le distributeur 10 comprend un corps 11 fermé à sa face supérieure par une plaque 12 formant un couvercle supérieur, fixé de façon temporaire sur le corps 11 par plusieurs vis convenables 13. Un alésage horizontal longitudinal 14 est formé dans le corps 11 et débouche à ses deux extrémités. Un tiroir classique portant la référence générale 14 peut coulisser dans l'alésage 14. Comme l'indique la figure 1, une- chambre 18 d'entrée d'air sous pression, placée au centre, communique avec l'alé- sage 14. Deux chambres 19 et 21 de connexion à un vérin sont formées de part et d'autre de la chambre d'entrée, et elles communiquent avec l'alésage 14 et sont séparées de la chambre d'entrée 18 par deux portées classiques (non référencées). Les chambres 19 et 21 de communication avec le vérin sont reliées à deux orifices 20 et 22 respectivement. Deux chambres 16 et 17 d'échappement sont formées dans le corps 11 et communiquent avec l'alésage 14 à des positions qui se trouvent vers l'extérieur par rapport aux chambres 19 et 21 respectivement. Les deux chambres 16 et 17 d'échap- pement sont reliées par des passages 23 à une chambre com- mune 25 d'échappement. Comme représenté, chacun des passages 23 contient une soupape de réglage de débit portant la réfé- rence générale 24. C.ependant, il faut noter que l'utilisation de dispositifs de rég]aqe dc débit tels que 24 n'est qu'éven- tuelle, et un couvercle 12 peut être utilisé sans crgane de réglage de débit. Le tiroir 15 a un élément annulaire 28 d'obturation qui peut coulisser dans la portée formée dans l'alésage 14, entre la chambre 16 d'échappement et la chambre 19 de liaison à un vérin, afin qu'il règle la circulation entre ces chambres. Le tiroir 15 a en outre deux éléments annu- laires d'obturation 29 et 30, placés au centre et espacés, destinés à régler la circulation de part et d'autre des portées formées dans l'alésage 14 entre la chambre 18 d'en- trée et le deux chambres 19 et 21 de sortie. Le tiroir 15 a un quatrième élément annulaire d'obturation 31 qui règle la circulation de l'air de part et d'autre de la portée formée dans l'alésage 14 entre la chambre 21 et la chambre 17 d'échappement. Le tiroir 15 a en outre un joint torique à son extrémité droite, et un joint torique 33 à son extré- mité gauche, et les joints 32 et 33 peuvent coulisser dans les parties externes de l'alésage 14. La référence 36 désigne de façon générale un électro- aimant ayant un couvercle ou boîtier 37. L'électro-aimant 36 est fixé au corps 11 du distributeur par des vis conve- nables 35. L'électro-aimant 36 comporte un châssis 34 de support qui porte l'enroulement habituel 38. Le châssis 34 et l'enroulement 38 sont appuyés contre la face adjacente du corps 11 par un ressort convenable 39. Une pièce polaire , rappelée par un ressort, peut coulisser dans un guide de noyau qui est placé i: Un ressort 41 repousse normalement l'extrémité externe 47 de la pièce polaire 40 contre la face 42 d'extrémité du corps qui a une cavité et qui entoure l'extrémité droite de l'alésage 14 comme représenté sur la figure 1. Un noyau ou induit 43 de l'électro-aimant peut coulisser dans le guide formé au centre de l'enroulement 38, et son extrémité interne est en appui contre l'extrémité externe d'une tige- poussoir 44 ou prolongement du tiroir de diamètre réduit, solidaire du tiroir. Ce prolongement 44 du tiroir peut cou- lisser dans un trou axial 45 formée dans la piece polaire 40. Le noyau 43 de l'électrc-aimant est placé très près de l'extrémité externe du prolongement 44 du tiroir. Un organe manuel 51 de manoeuvre peut coulisser dans un trou 48 formé dans la paroi externe du couvercle 37 et porte un ressort 50. Les détails de la structure de l'électro- aimant 36 figure dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 100 519, et la description des éléments de l'électro- aimant décritsdans ce brevet et qui sont aussi représentés dans le présent mémoire mais non décrits en détail, figure dans ce document. Le tiroir 15 du distributeur est normalement repous- sé vers la position initiale représentée sur la figure 1, l'extrémité droite 46 étant en appui contre l'extrémité externe 47 de la pièce polaire 40, sous l'action d'un res- sort 52 de rappel. Le ressort 52 est placé dans une chambre de manière qu'une première extrémité soit en butée contre l'extrémité gauche 53 du tiroir 15 et que l'autre extrémité soit en appui contre la paroi interne d'un logement formé sur une plaque 54 de fermeture. Cette plaque 54 est fixée de façon temporaire sur le corps 11 par des vis convenables 55. Lors de l'utilisation, les orifices 20 et 22 desti- nés à être reliés au vérin, sont connectés par exemple aux extrémités opposées d'un vérin pneumatique qui doit être commandé par de l'air comprimé. Dans la position initiale du tiroir 15, comme représenté sur la figure 1, l'air com- primé part de la chambre 18 d'entrée qui est raccordée par un dispositif convenable à une réserve d'air comprimé, et s'écoule le long de l'élément annulaire 29 d'obturation et dans l'alésage 14 puis dans la chambre 19 avant de s'échap- per par l'orifice 20. De même, l'air provenant de l'autre extrémité du vérin est évacué par l'orifice 22 et la cham- bre 21 et sort par la chambre 17 et le passage 23 vers la chambre 25 d'échappement à partir de laquelle il est conduit à l'atmosphère ou à tout autre emplacement convenable d'éva- cuation. Lorsque l'électro-aimant 36 est alimenté, le noyau 43 se déplace vers la gauche comme indiqué sur la figure 1, et il déplace le prolongcment 44 du tiroir vers la gauche afin que les conditions précitées de circulation soient inversées. Ce déplacement plecité du tiroir 15 provoque un déplacement de l'élément annulaire 28 d'obturation dans la chambre 16 afin que l'air puisse pénétrer dans la chambre 16 à partir de la chambre 19 et de l'orifice 20. L'élément annulaire droit 31 d'obturation se déplace dans la portée de l'alésage 14 et empêche la circulation entre les chambres 21 et 17. Les éléments annulaires 29 et 30 d'obturation se déplacent vers la gauche afin qu'ils empêchent la communication entre la chambre 18 d'entrée et la chambre 19, et qu'ils permettent la communication entre la chambre d'en- trée 18 et la chambre 21, l'air comprimé pouvant alors par- venir à l'orifice 22 et à l'autre extrémité du vérin pneu- matique commandé par le distributeur 10, alors que de l'air est évacué à l'autre extrémité du vérin dans l'orifice 20, puis dans la chambre 19, dans l'alésage 14 et dans la chambre 16 puis par le passage 23 et la chambre 25 avant de parvenir à l'atmosphère ou à tout autre emplacement convenable d'éva- cuation. Le distributeur 10 est d'un type à course très courte, et le respect des tolérances est très important dans un tel distributeur. La structure du distributeur 10 réduit au minimum les tolérances cumulées des diverses par- ties afin que la course du tiroir 15 soit courte mais pré- cise. L'utilisation d'un tiroir 15 à très faible course permet une économie d'énergie puisqu'il peut être commandé par un très petit électro-aimant qui applique la force néces- saire pendant une course courte. La structure du distributeur représenté sur la figure 1, permet la détermination des tolérances d'usinage du corps 11 vers la gauche de la face droite 42 d'extrémité du corps 11. Le tiroir 15 est symétrique. Les emplacements des éléments 28 à 31 sont réglés à partir d'une extrémité du tiroir, c'est-à-dire l'extrémité droite 46 qui est en butée contre l'extrémité externe 47 de la pièce polaire. La longueur totale du tiroir 15 est réglée de manière que les tolérances cumulées soient minimales, en cas de montage en sens inverse du tiroir 15 pendant le montage du distri- buteur ou au cours d'une opération de réparation. La face droite 42 d'extrémité du corps est l'emplacement essentiel à partir duquel les tolérances du tiroir 15 sont contrôlées et partir duquel les tolérances relatives à la longueur de la pièce polaire 40 et à la longueur de la tige-poussoir 44 sont réglées. La distance comprise entre l'extrémité arrière plate de la pièce polaire 40 et l'extrémité avant plate du noyau 43 comprend la longueur de la course du tiroir lorsque le noyau 43 est déplacé vers la gauche comme indiqué sur la figure 1. Dans un mode de réalisation, la course du tiroir 15 est de 0,66 mm, et, pendant un déplace- ment aussi court du tiroir 15, les éléments annulaires d'ob- turation 29 à 31 se déplacent sur une faible distance qui suffit pour que la circulation de l'air dans le distributeur soit inversée. Il faut noter que les diverses tolérances respectées dans le couvercle 37, le guide 38 et les autres parties de l'électro-aimant 36 n'affectent pas la commande précise du positionnement du tiroir 15 par la structure à manoeuvre directe du tiroir du distributeur 10. Le ressort 41 est un élément classique de l'électro-aimant 36 et il a deux fonctions car il maintient la pièce polaire 40 contre la surface 42 du corps 11 de manière que cette position de la pièce polaire 40 soit conservée, et il permet un écarte- ment de la pièce polaire 40 par rapport à surface 42 de la paroi du corps afin que l'électro-aimant soit fermé magnétiquement et que cet électro-aimant ne soit pas dété- rioré lorsque le tiroir 15 se coince en cours de fonction- nement. La figure 2 représente un second mode de réalisation de l'invention portant la référence générale 10a. Les élé- ments du distributeur 10a qui sont identiques aux éléments du mode de réalisation de la figure 1 portent lcs mêmes réfé- rences numériques suivies du suffixe a. Le distributeur a a un second électro-aimant portant la r6férence générale , destiné à déplacer le titoir 15a vers l. droite, sur la figure 2. L'électro-aimant. 60 est rdalisé de la même manière que l'électro-aimant 36a, et il comporte une pièce polaire 62 qui est repoussée par un ressort hélicoïdal 63 contre la face plate 61 du corps qui est perpendiculaire à l'alésage 14a du tiroir. Dans la positi.o représentée sur la figure 2, la face externe 67 d'extrémité de la pièce polaire 62 est normalement en appui contre la face 61 du corps. Le tiroir 15a a un prolongement 65 ou une tige-poussoir de diamètre réduit et qui lui est solidaire, pouvant coulis- ser dans un trou axial 66 formé dans la pièce polaire 62. Dans la position indiquée sur la figure 2, l'électro-aimant est excité de manière qu'il déplace le noyau 64 contre l'extrémité externe de la tigepoussoir 65 et qu'il déplace le tiroir 15a pendant une course courte vers la position représentée sur la figure 2, avec conservation de cette position. Lorsque l'électro-aimant 60 n'est plus alimenté et lorsque l'électro-aimant 36a est alimenté, ce dernier déplace le tiroir 15a vers la gauche de manière que la face gauche 68 soit en appui contre la face externe 67 de la pièce polaire 62. Dans le mode de réalisation de la figure 2, il existe deux emplacements de référence par rapport auxquels les tolérances de position du tiroir 15a, dans le corps 11a, peuvent être déterminées, à savoir la face droite 42a d'extrémité du corps et la face gauche 61 d'ex- trémité du corps. Les longueurs des pièces polaires 40a et 62, des tigespoussoirs 44a et 65 et les tolérances du tiroir sont réglées de la même manière que dans le cas de la structure représentée sur la figure 1. Le distributeur pneumatique à quatre directions selon l'invention est destiné aux applications industrielles de l'air comprimé, pour la commande du fonctionnement d'un vérin pneumatique, du type à double effet. Le vérin pneuma- tique peut être utilisé dans divers types de machines indus- trielles. REVENDICATIONS 1. Distributeur directionnel de réglage de circu- lation, comprenant un corps (11) de distributeur ayant un alésage (14) de logement d'un tiroir allongé (15) qui peut y coulisser, le tiroir ayant plusieurs organes annulaires d'obturation (28-31) destinés à coulisser de manière étanche au contact de plusieurs portées formées dans l'alésage, le tiroir (15) pouvant être déplacé directement par un élec- tro-aimant (36) avec une courte course, entre une première et une seconde position, de manière qu'il règle la circula- tion d'air comprimé dans le distributeur dans un premier sens et l'évacuation d'air dans le distributeur dans l'autre sens, caractérisé en ce que. (a) le distributeur comporte un dispositif (52) destiné à coopérer avec une première extrémité du tiroir (15) afin qu'il déplace celui-ci vers la première position, (b) un électro-aimant (36) est monté sur le corps du distributeur afin qu'il soit directement au contact du tiroir (15) et déplace celui-ci vers la seconde position, l'électro-aimant ayant une pièce polaire (40) dont une pre- mière extrémité est en appui contre une première extrémité (42) du corps de distributeur près d'une première extrémité de l'alésage, et les tolérances deformation du tiroir suivant sa longueur et de l'alésage dans le corps suivant sa lon- gueur, et la longueur de la pièce polaire de l'électro- aimant et la longueur de la tige-poussoir sont déterminées à partir de la première extrémité du corps, (c) l'électro-aimant (36) comporte un dispositif (41) destiné à rappeler élastiquement la pièce polaire (40) vers sa position de contact avec le corps, (d) l'autre extrémité (46) du tiroir (15) est en appui contre la pièce polaire (40) de l'électro-aimant lors- que le tiroir est dans sa première position, (e)]'électro-aimant (36) a un noyau (43) mobile afin qu'il puisse venir se déplacer au contact de l'autre extrémité de la pièce polaire (40) lorsque l'électro-aimant est alimenté, et (f) une tige-poussoir (44) est montée afin qu'elle puisse se déplacer dans un trou axial de la pièce polaire (40) de l'électro-aimant, et a une première extrémité en coopération avec l'autre extrémité (46) du tiroir (15) et son autre extrémité au contact du noyau si bien que, lors- que l'électro-aimant est alimenté, le noyau déplace la tige- poussoir et le tiroir suivant une course courte à partir de la première position, les organes annulaires d'étanchéité étant en coopération étanche avec un premier jeu de portées, vers une seconde position, les organes annulaires d'obtura- tion étant en coopération étanche avec un autre jeu de por- tées, alors que, lorsque l'électro-aimant n'est pas alimenté, le dispositif coopèrant avec la première extrémité du tiroir ramène celui-ci vers la première position. 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance parcourue par le tiroir (15) de la première position à la seconde sous la commande du noyau (43) lorsque l'électro-aimant est alimente, est égale à la différence de longueur entre la pièce polaire (40) et la tige-poussoir (44). 3. Distributeur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la tige-poussoir (44) a sa première extrémité solidaire de l'autre extrémité (46) du tiroir (15). 4. Distributeur selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le dispositif de rappel élastique de la pièce polaire (40) vers sa position de contact contre le corps (11) comprend un ressort (46). 5. Distributeur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif destiné à coopérer avec la première extrémité du tiroir (15) et destiné à déplacer celui-ci vers sa première position comporte un ressort de rappel (52). 6. Distributeur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le dispositif destiné à coopérer avec la première extrémité du tiroir et destiné à déplacer celui-ci vers la première position est un autre électro-aimant.(60). 7. Distributeur selon la revendication 6, caract4-7- risé en ce que: (a) l'autre électro-aimant (60) est monté sur le corps (11) du distributeur de manière qu'il déplace le tiroir vers la première position, et l'autre électro-aimant compcrte une pièce polaire (62) dont une première extrémité est en appui contre le corps (11) près de l'autre extrémité de l'alésage (14), (b) l'autre électro-aimant (60) comporte un dispo- sitif (63) de rappel élastique de la dernière pièce polaire (62) vers sa position de contact avec le corps, (c) la première extrémité du tiroir (15) est en appui contre la dernière pièce polaire (62) lorsque le tiroir est dans sa seconde position, (d) l'autre électro-aimant (60) comporte un noyau (64) mobile afin qu'il vienne au contact de l'autre extré- mité de la dernière pièce polaire (62) lorsque l'autre élec- tro-aimant est alimenté, et (e) une tige-poussoir (65) est montée de manière qu'elle puisse se déplacer dans un trou formé dans la der- nière pièce polaire précitée (62) et a une première extré- mité au contact de la première extrémité du tiroir (15) et une autre extrémité destinée à coopérer avec le dernier noyau (64), si bien que, lorsque l'autre électro-aimant est alimenté, son noyau déplace la tige-poussoir correspon- dante -et le tiroir de la seconde position à la première. 8. Distributeur selon la revendication 7, caracté- risé en ce que la tige-poussoir (65) de l'autre électro- aimant (60) a sa première extrémité qui est solidaire de la première extrémité du tiroir (15). 9. Distributeur selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le dispositif (63) destiné à rappeler élas- tiquement la pièce polaire (62) de l'autre électro-aimant vers la position de contact contre le corps (11) est un ressort.