Brevet FR2675917A1 — publié le 19921030

L'invention concerne un module fin de course conçu pour son montage sur un actionneur quart de tour, un robinet industriel, une vanne industrielle ou analogue. Actuellement, les modules fin de course comportent généralement deux ou trois éléments de détection, contacteurs mécaniques ou inductifs commandés par un équipage arbre-came ou arbre-papillon, l'ensemble étant monté dans un boîtier. L'ensemble est complété par un bornier de raccordement électrique séparé du boîtier fin de course ou intégré à celui-ci. Dans tous les modules fin de course mis sur le marché, l'équipage arbre-came est guidé en rotation dans le boîtier, et il est fixe en translation; il ne présente donc par rapport au boîtier qu'un seul degré de liberté (en rotation). L'accouplement de l'arbre de l'équipage arbre-came, avec l'arbre d'entraînement de l'actionneur ou analogue, est un accouplement compact, sans jeu, réalisé généralement par une liaison rainure-tenon (de 4mm sur 4mm) normalisée. L'accouplement des deux arbres ne devrait en théorie pas poser de problèmes de montage si le module fin de course et l'actionneur sont du même fabricant et ne présentent pas de défaut. Malheureusement, et pour diverses raisons (fabricants différents, imprécisions de fabrications, défauts, dommages dus au transport...), les problèmes de montage sont fréquents. Par exemple, les deux arbres, l'arbre de l'équipage et l'arbre de l'actionneur, viennent en butée l'un sur l'autre, ou l'engagement du tenon dans la rainure de l'arbre de l'actionneur est insuffisant ou ne se réalise pas. A court terme, ces problèmes de montage entraînent une détérioration du module fin de course et une détection aléatoire, voire même une absence de détection. Ces modules fin de course présentent encore un autre inconvénient, ils ne comportent généralement pas d'indicateur local de position extérieure, mais un indicateur incorporé au boîtier mal visible à une certaine distance. La présente invention a pour but de pallier tous les inconvénients cités en proposant un module fin de course comportant, pour actionner les éléments contacteurs, un équipage à came réglable présentant un entre-axe, précis et fixe dans le temps, par rapport aux éléments contacteurs, et un axe d'accouplement sur l'actionneur dont l'originalité est d'avoir en plus de la rotation, au moins un degré de liberté selon une direction verticale ou un débattement angulaire par rapport à la came qu'il entraîne. Le module fin de course selon l'invention présente ainsi l'originalité de séparer la fonction de guidage en rotation de la came de la fonction d'accouplement sur l'arbre de l'actionneur. En plus, l'originalité réside dans la réalisation d'un accouplement non rigide entre l'arbre d'accouplement du boîtier et l'ensemble came commandant les contacteurs, l'axe d'entraînement de la came présentant un degré de liberté grâce à la rainure d'accouplement d'axe horizontal dans laquelle il vient se loger en extrémité de l'arbre d'accouplement s'engageant sur l'arbre moteur de l'actionneur. L'axe d'entraînement présente encore un degré de liberté supplémentaire un débattement angulaire dans un plan perpendiculaire à la rainure grâce au léger évasement vers le haut de son logement dans l'ensemble came et à son embout cylindrique ou légèrement cylindrique s'engageant dans la rainure. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ciaprès faite en référence aux figures ci-annexées suivantes: la figure 1 qui est une coupe verticale d'un exemple de réalisation non-limitatif de l'invention; la figure 2 est une vue de dessus du mode de réalisation de la figure 1; la figure 3 qui est une vue de dessus de l'unité de détection selon l'invention; la figure 4 qui est une coupe verticale de la figure 3; la figure 5 qui est une coupe verticale de l'ensemble came 14; la figure 6 qui est une vue de dessus de l'ensemble came 14; les figures 7, 8, 9 qui montrent un exemple de réalisation de l'axe d'entraînement 15; les figures 10, 11, 12 qui montrent un autre exemple de réalisation de l'axe d'entraînement 15. Le module fin de course 1, représenté sur les figures est accouplé à l'arbre moteur 2 d'un actionneur non représenté et fixé sur une console 3 faisant fonction de support. Un boîtier avec bornier 4 de raccordement électrique (non détaillé car ne faisant pas partie de l'invention proprement dite) est fixé latéralement sur le boîtier 5 du module fin de course, mais cette position n'est pas limitative et on pourrait également prévoir un bornier de raccordement intégré au module 1. Le boîtier 5 du module 1 comporte deux parties séparables, un corps 6 et un couvercle 7. Le corps 6 est fixé sur la console 3 par pincement à l'aide d'une embase 36 effectuant grâce à une collerette circulaire 38 le centrage du boîtier sur la console 3. L'embase 36 comporte, par exemple, quatre logements 39 hexagonaux pour écrou dans le but de réaliser le centrage et la fixation du boîtier à l'aide de vis selon la norme en vigueur. L'embase 36 fait office de portée inférieure pour l'arbre d'accouplement et comporte également un joint d'étanchéité 40. Dans le corps 6, sur des bossages prévus à cet effet, est fixée l'unité de détection de position 37 proprement dite composée d'une plaque support 8, deux contacteurs fin de course 9, 10, un ensemble came 14. La plaque support 8 a pour fonction de supporter, positionner et/ou guider: - les deux contacteurs fin de course 9, 10, de type classique, présentant chacun un levier d'actionnement il, 12; - un ensemble de came réglable 14 prévu pour commander les leviers des contacteurs fin de course 9,10; - et éventuellement le bornier 4 s'il est intégré au boîtier du module 1. Le but de l'unité de détection 37 est de positionner les contacteurs et de conserver un entre-axe précis et fixe par rapport aux élément de contactage, en dépit des erreurs, imprécisions de montage ou de fabrication, ainsi que de l'usure des guidages qui pourrait s'en suivre. L'ensemble de came réglable 14 est constitué par: - un disque 19 comportant deux profils 16, 17 de came, à deux pentes chacune et diamétralement opposés sur le disque. La face inférieure du disque 19 est dentelée, sa partie supérieure porte deux éléments d'entraînement (tétons ou trou) 21, 22 permettant l'accrochage (par vis ou rivetage du téton) d'autres profils de came ou éléments de détection; - un entraîneur 20 de forme tubulaire avec une collerette 41 à sa partie inférieure, collerette avec crantage sur laquelle s'appuie le crantage du disque 19, le disque étant pressé par une rondelle ondulée 42 formant ressort, l'arrêt étant assuré par un circlips 23. Les deux extrémités de l'entraîneur, l'une sous la collerette, l'autre audessus du circlips 23, assurent le guidage. L'entraîneur est, en outre, traversé axialement par une mortaise 43 rectangulaire légèrement évasée vers le haut; - une bague de guidage 25 qui pourrait être intégrée à la plaque support 8, mais qui, pour des raisons de fabrication, a été séparée de la plaque support 8 dans le mode de réalisation non limitatif représenté. L'ensemble de came réglable 14 est indépendant de l'axe d'entraînement 15 et est guidé de façon très précise dans sa partie inférieure par la bague de guidage 25 et dans sa partie supérieure par une barrette transversale 27 prenant appui par quatre entretoises 28 sur la plaque support 8. Par ailleurs, un axe d'entraînement 15 vient se loger verticalement dans la mortaise 43 de l'entraîneur. Cet axe d'entraînement 15 est un petit axe à section rectangulaire avec un embout 44 légèrement cylindrique ou cylindrique, dans sa partie s'engageant dans une rainure 30 de l'arbre d'accouplement 24, cet embout 44 comportant deux petites excroissances latérales assurant l'arrêt de l'axe d'entraînement vers le haut sous l'ensemble de came 14. L'axe d'entraînement 15 traverse complètement l'unité de détection 37 pour s'engager dans la rainure d'accouplement 30 de l'arbre d'accouplement. Les dimensions de cette rainure 30 sont bien entendu aux dimensions de l'embout 44. Le logement ou mortaise 43 de cet axe 15 dans l'entraîneur 20 est en forme de méplat dont l'originalité est de présenter un léger évasement vers le haut, principalement sur ses deux faces plates de façon à créer un degré de liberté angulaire selon une direction perpendiculaire à la direction de la rainure d'accouplement 30. En général, un évasement de 50 d'angle est suffisant. L'axe d'entraînement 15 possède donc, en plus de son mouvement de rotation (la liaison en rotation entre l'axe d'entraînement et l'arbre d'accouplement est rigide), deux degrés de liberté supplémentaires, selon deux directions perpendiculaires: - glissement horizontal dans la rainure 30; - débattement angulaire par l'embout 44 et par l'évasement de la mortaise dans l'entraîneur 20. On réalise ainsi un accouplement articulé entre la came commandant les contacteurs et l'arbre d'accouplement 24. Cet accouplement articulé peut être réalisé par d'autres moyens équivalents, par exemple en associant: - une mortaise positionnée perpendiculairement à la rainure 30; - un axe rectangulaire 45 comportant 2 parties rectangulaires 46, 47, disposées en croix, l'une plus longue s'engageant dans la mortaise 43, l'autre s'engageant dans la rainure 30. L'arbre d'accouplement 24 est guidé en rotation dans l'embase 36, et à sa partie supérieure dans la bague 25 de manière assez large, et porte sur un circlips 40 assurant son arrêt en translation vers le bas par butée sur un épaulement 49 à l'intérieur de l'embase 36. Le ressort 26 s'appuie d'une part sur un circlips 40 de l'arbre, d'autre part sur la bague support 25, et pousse celui-ci vers le bas en butée, permettant, lors du montage par une remontée de quelques millimètres, l'adaptabilité verticale de l'arbre d'accouplement. La combinaison des moyens décrits ci-dessus à savoir : l'unité de détection 37, l'arbre d'accouplement 24 qui remonte vers le haut, la liaison articulée, a pour but de s'affranchir de tous les aléas de montage et de fabrication, de réaliser un parfait accouplement entre l'arbre d'accouplement 24 et l'arbre moteur 2 de l'actionneur quels que soient les tolérances, les erreurs d'alignement, les défauts, les origines différentes de fabrication. Les avantages sont nombreux: - facilité de montage; - durée de vie plus longue; - bon accouplement; - prix de revient réduit. Bien entendu, selon le type d'application ou l'évolution future des techniques, la liaison entre les deux arbres 15 et 24 pourrait être remplacée par une liaison à la cardan classique non-représentée. Une autre originalité du dispositif est la présence d'un indicateur de position externe 31 autour de l'axe d'accouplement 24. La liaison rainure-tenon 32 réalise, d'une part, l'accouplement entre l'arbre d'accouplement 24 et l'arbre moteur 2 de l'actionneur et réalise, d'autre part, l'entraînement de l'indicateur 31. Une autre originalité du dispositif est la longueur de l'arbre d'entraînement 15, prévue pour son dépassement vers le haut par rapport à la came et ses moyens de guidage de façon à constituer une prise d'entraînement 33 pour un indicateur optionnel placé, par exemple, dans un petit boîtier transparent non représenté, fixé sur le dessus du couvercle 7 du module 1, ou pour tout autre dispositif demandant à être entraîné par l'arbre de l'actionneur, par exemple un positionneur, une détection de position analogique, etc. On rappelle que le mode de réalisation de l'invention, décrit ci-dessus, n'est pas limitatif et que l'invention peut subir des modifications ou présenter des variantes d'exécution équivalentes, ou s'appliquer à d'autres dispositifs actionneurs. REVENDICATIONS 1) Module de fin de course pour montage sur l'arbre moteur d'un actionneur quart de tour ou analogue, module comportant deux ou plusieurs éléments contacteurs commandés par un ensemble came 14 ou analogue, en liaison d'accouplement mécanique avec un arbre d'accouplement 24, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens pour réaliser l'adaptabilité verticale de l'arbre d'accouplement; - un ensemble unique nommé unité de détection supportant les contacteurs et l'ensemble came; - une liaison articulée avec l'ensemble came 14 sur l'arbre d'accouplement. 2) Module fin de course selon la revendication précédente caractérisé en ce que la came est une came réglable en deux parties, un disque 19 comportant les profils de came, et un entraîneur 20 s'adaptant à un axe d'entraînement. 3) Module fin de course selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un axe d'entraînement 15 de section rectangulaire engagé dans une rainure d'accouplement 30 de l'arbre d'accouplement 24, et en ce que le logement de l'arbre d'accouplement dans l'ensemble came présente un évasement vers le haut créant un degré de liberté. 4) Module fin de course selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'adaptabilité verticale de l'arbre d'accouplement est réalisée par un ressort 26. 5) Module fin de course selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le disque 19 de la came comporte deux profils à deux pentes pour commander deux contacteurs 9, 10 et un crantage sur sa face inférieure, crantage coopérant avec un crantage de la face supérieure de l'entraîneur. 6) Module fin de course selon la revendication 5 caractérisé en ce que le disque de la came comporte deux points d'accrochage. 7) Module fin de course selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'axe d'entraînement traverse complètement l'unité de détection. 8) Module fin de course selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une embase de fixation centrage.