Brevet FR2588328A1 — publié le 19870410

- 1 - 2588328 VERIN A ARRET EN TOUT POINT La présente invention se rapporte & un vérin du type comportant une tige vérin qui consiste en un tube coulissant sur un piston fixe, un carter et au moins un élément de guidage. L'élément de guidage est une vis réversible entraînée en rotation lors des mouvements de sortie et de rentrée de la tige de vérin et celle-ci peut être arrêtée en tout point le long de sa course. Le vérin, de grande précision, trouve une utilisation avantageuse dans les manipulateurs et robots. On connaît des vérins o la tige est mobile et coulisse sur un piston fixe. Dans ce type de vérin, on prévoit au moins un élément de guidage qui permet de supporter les efforts en torsion, d'empêcher la rotation de la tige et d'assurer la rigidité nécessaire. Habituellement, l'élément de guidage est une tige. La tige de guidage sort normalement avec la tige de vérin, ce qui conduit à un encombrement maximum. Dans la demande de brevet français no 84.10485 de la déposante, les difficultés sont résolues en prévoyant une tige de guidage qui reste à l'inté- rieur du carter lors de la sortie de la tige de vérin. Par ailleurs, il est décrit dans l'exposé d'in- vention FR 2 394 702, un vérin & tige intérieure creuse, coaxiale à la tige de déplacement, et comprenant un dispositif de blocage sur la tige de déplacement permettant un mouvement d'avance pas à pas avec verrouillage temporaire%. L'invention vise à exploiter et combiner les ava-ntage-s-de-s-vérinfs décrits ci-dessus, tout en assurant un arrêt très précis en tout point de la course de la tige de vérin et en empêchant la rotation de celle-ci. Pour ce faire, le vérin selon l'invention comporte une tige de vérin consistant en un tube coulissant sur un piston fixe, un carter et au moins un élément de guidage empêchant la rotation de la tige de vérin. L'élément de guidage reste à l'intérieur du carter lors de la sortie de la tige de vérin et comprend une vis réversible entraînée en rotation par le déplacement de la tige. Cette vis réversible est disposée extérieurement et parallèlement au piston fixe et à une longueur correspondant sensiblement à la course totale de la tige de vérin. La vis réversible est équipée d'un organe de blocage apte à en arrêter la rotation pour une course donnée de la tige de vérin. Ainsi, la tige de vérin peut tre à vo- lonté arrêtée ou immobilisée en tout point, une ou plusieurs fois, sur la totalité de sa course. Avantageusement, le fond de la tige de vérin comprend, disposé excentriquement et perpendiculairement à son axe, un prolongement qui prend appui sur la vis réversible, ce qui l'entralne en rotation lors du déplacement de la tige de vérin. De préférence, le prolongement entoure complètement la vis réversible. En - 2 - - 3 2588328 outre, l'organe de blocage peut en même temps servir à verrouiller la vis réversible à l'arrêt. Dans une première forme d'exécution, l'organe de blocage est commandé par des capteurs détectant la course de la tige de vérin. Ces capteurs sont activés par contact avec le prolongement du fond de la tige entourant la vis réversible. En variante, les capteurs sont des détecteurs inductifs de proximité, ils sont donc activés sans qu'il y ait contact. Dans les deux cas, la position des capteurs est réglable. Dans une deuxième forme d'exécution, l'organe de blocage est commandé par un codeur, de préférence un codeur rotatif placé par exemple à l'extrémité de la vis réversible derrière l'organe de blocage. Comme vis réversible, on peut utiliser une vis à billes ou une vis à galets. On aura compris en outre que la vis réversible contribue favorablement au maintien et à la rigidité de l'ensemble du vérin. Il faut enfin considérer que, dans un vérin, la tige est supportée par un ou plusieurs paliers, ce qui définit une course limite maximum de la tige à cause du porte-à-faux. Selon un aspect de l'invention et de par la construction du vérin, les paliers peuvent être disposés selon un écartement variable de façon à augmenter le guidage en fonction de la course. - 4 -2588328 En d'autres termes et dépendant des dimensions du vérin et la course de guidage, on détermine un écartement optimum des paliers. A titre indicatif, on considère que l'écartement des paliers est à fixer dans une relation de proportion avec la course totale de tige du vérin désirée. L'invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif. Dans ce dessin, figure unique, on reconnaît en coupe longitudinale un vérin comprenant une tige 1 constituée d'un tube coulissant sur un piston fixe 2. Le vérin comprend un carter 3 et un élément de guidage 4 sous forme d'une vis à billes. Le piston 2 comprend une tête de piston 5 qui coulisse & l'intérieur de la tige de vérin 1 par l'intermédiaire de joints d'étanchéité 6 et à travers le fond de la tige de vérin 1 grace à des joints d'étanchéité 8. A l'extrémité de la tige de vérin 1 se trouve un élément de raccordement 9 permettant de fixer les accessoires, par exemple un manipulateur. Cet élément de raccordement 9 est orientable sur 360 . La tige de vérin 1 avec son fond 7 et le piston 2 avec la tète de piston 5 délimitent deux chambres o vont être admis, séquentiellement, des pressions pneumatiques. On rencontre ainsi une chambre arrière 10 et une chambre avant 11 qui sont alimentées en pression par des organes non représentés sur la figure. Le fond 7 de la tige de vérin 1 est muni d'un prolongement 12 qui fait écrou 13 pour la vis à billes 4 et est équipé d'un plot 14 dont la proximité va être dectecté par les capteurs 16, du type inductif à proximité. La vis à billes 4 est disposée parallèlement à la tige 1 et est maintenue fermement en place par les blocs 15 et 17 solidaires de l'ensemble. A l'arrière est disposé un frein 18 électrique, & aimant permanent, de façon à assurer le blocage en rotation de la vis à billes 4 lorsque l'aimant est désactivé. Ce frein 18 est gouverné par les capteurs 16 disposés sur leur support 19 à volonté le long d'un tube 20 placé parallèlement à la vis à billes 4. Ces capteurs 16 peuvent être placés dans n'importe quelle position le long du tube 20. Si l'utilisateur change souvent de pas, des gabarits peuvent être utilisés pour le réglage de l'emplacement des capteurs 16, afin de gagner en rapidité et en souplesse. Par le double emploi de capteurs à position réglable et d'un gabarit, on permet une mise en position rapide de ceux-ci, ce qui donne un maximum de flexibilité à l'ensemble. Lorsque la proximité du plot 5 est détectée par un capteur 16, un signal d'arrêt agit sur le frein 18 qui bloque la rotation de la vis à billes 4, l'écrou 3 s'immobilise et, par voie de conséquence, la tige 1 s'immobilise également. Si désiré, le frein 18 peut être du type à verrou et immobiliser la tige 1 aussi longtemps qu'un signal contraire n'est pas donné. Par souci de sécurité, à l'arrêt, un équilibrage en pression des chambres 10 et 11 est prévu. Les capteurs 16 peuvent ètre d'un type mécanique, à micro-contact ou bien du type sans contact, par exemple inductif (comme décrit ci-dessus), capacitif ou à cellule. Sur cette même figure, on a représenté une variante en pointillé comprenant, à l'extrémité de la vis à billes 4 et à l'arrière du frein électrique 18, un codeur rotatif incrémental 21. Les capteurs 16 sont supprimés, mais on garde avantageusement le tube 20 pour rigidifier l'ensemble. Le codeur 21 fournit un signal incrémental en fonction de la rotation de la vis 4; de la sorte, le nombre de pas peut être très important et la définition des pas très précise. On peut prévoir deux amortisseurs, non représentés, fixés respectivement sur le piston 2 sur le bloc 12 pour offrir une sécurité complémentaire. On évite ainsi que, dans le cas d'une utilisation en simple vérin (sans arrêt intermédiaire) ou par suite d'une erreur de manipulation, l'ensemble ne vienne en butée à pleine vitesse, en fin de course. Pour le surplus, on se référera avantageusement & la demande de brevet français citée au début no 84.10485. Des paliers 22 et 23 maintiennent la tige le long de sa course et l'écartement entre ces paliers 22 et 23 peut être réglé en fonction de la course totale. - 6 - - 7 - 2588328 La vis réversible 4 sert d'antirotation et d'arrêt de course pour la tige 1 de vérin. Le tube 20 peut être creux, afin d'assurer le passage électrique. On aura compris qu'on a ainsi réalisé un vérin dont l'élément de guidage reste a l'intérieur lors de la sortie de la tige, d'o un encombrement des plus réduits. Cet élément assure l'antirotation et l'arrêt en tout point le' long de la course du vérin puisqu'il consiste en une vis prenant place dans un écrou solidaire de la tige. L'arrêt de la rotation de la vis entraîne l'arrêt de la course de la tige et, si on le désire, l'immobilisation en ce point. Le vérin, de par sa grande précision et sa compacité, trouve avantageusement son utilisation comme vérin pour manipulateurs et robots. 8- 2588328 REVENDICATIONS 1. Vérin à arrêt en tout point, comprenant une tige (1) de vérin consistant en un tube coulissant sur un piston fixe (2), un carter (3) et au moins un élément de guidage empêchant la rotation de la tige de vérin, caractérisé en ce que l'élément de guidage reste à l'intérieur du carter (3) lors de la sortie de la tige (1) de vérin et comprend une vis réversible (4) entraînée en rotation par le déplacement de la tige (1) de vérin, cette vis réversible (4) étant disposée extérieurement et parallèlement au piston fixe (2) et ayant une longueur correspondant sensiblement & la course totale de la tige (1) de vérin, et en ce que la vis réversible (4) est équipée d'un organe de blocage (18) apte à en arrêter la rotation pour une course donnée de la tige (1) de vérin. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (7) de la tige de vérin comprend, disposé excentriquement et perpendiculairement à son axe, un prolongement (12,13) qui prend appui sur la vis réversible (4) pour l'entralner en rotation lors du déplacement de la tige (1) de vérin. 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que le prolongement (12,13) entoure complètement la vis réversible (4). 4. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de blocage (18) verrouille la vis réversible (4) à l'arrêt. - 9 - 2588328 5. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de blocage (18) est commandé par des capteurs (16) détectant la course de la tige (1) de vérin. 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que les capteurs (16) consistent en des détecteurs inductifs qui détectent la proximité d'un plot (14) ménagé sur un prolongement (12) du fond de la tige (1) entourant la vis réversible (4). 7. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que les capteurs (16) sont activés par contact avec un plot (14) ménagé sur un prolongement (12) du fond de la tige (1) entourant la vis réversible (4). 8. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de blocage (18) est commandé par un codeur rotatif (21) placé & l'extrémité de la vis réversible (4) derrière l'organe de blocage (18). 9. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis réversible (4) est une vis & billes ou à galets. 10. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige est maintenue par des paliers (22,23) dont l'écartement est réglable à volonté.