Brevet FR2675743A1 — publié le 19921030

I Le dispositif qui fait l'objet de l'invention concerne le marquage d'objets, principalement métalliques mais pouvant aussi être non métalliques, tels que pièces embouties, laminées> soudées, moulées ou autres, au moyen d'une pointe travaillant par micro-percussions suivant un tracé déterminé comprenant des chiffres, lettres ou tous autres motifs. Les pointes des dispositifs connus, utilisées pour ce type de marquage sont le plus souvent actionnées par des moyens pneumatiques qui les font vibrer à des fréquences relativement élevées I 1 en résulte une émission sonore aig e et d'intensité élevée qu'il est difficile d'atténuer. On a recherché la possibilité de contrôler la fréquence de percussion afin de pouvoir réduire celle-ci, en tenant compte des conditions de marquage, afin d'abaisser le niveau sonore sans nuire de façon appréciable à la qualité et à la vitesse de marquage. Le dispositif de marquage qui fait l'objet de l'invention permet de réduire la fréquence de marquage à des valeurs nettement plus faibles que celles le plus souvent utilisées Il permet aussi de régler cette fréquence de marquage en fonction des conditions d'utilisation et en particulier en fonction de la vitesse de parcours de l'outil dans le plan de marquage et aussi de la dimension des signes, chiffres, lettres ou autres qu'on se propose de réaliser.20 Ce dispositif permet d'obtenir de tels résultats sans augmenter de façon importante la masse de la tête de marquage Enfin il est possible de régler la fréquence de marquage à tout instant dans un intervalle déterminé. Suivant l'invention, le dispositif de marquage par micro-percussion comporte une pointe actionnée par des moyens pneumatiques Cette pointe est solidaire25 d'un piston logé dans un cylindre Une source de fluide sous pression est reliée à une canalisation primaire qui communique par un passage, muni d'un obturateur apte à prendre une position ouverte ou fermée, avec une chambre de poussée située au dessus du piston. En position ouverte de l'obturateur, le fluide sous pression exerce une poussée sur le piston et donc sur la pointe de marquage, en déplaçant celle-ci à travers un trou ménagé dans la paroi du dispositif en direction de la pièce à marquer Des moyens de commande cyclique à deux voies, permettent dans la première phase de ce cycle de relier suivant une première voie, au moins une canalisation secondaire, raccordée à un logement dans lequel l'obturateur est engagé coulissant, à une source de fluide sous pression La poussée totale exercée sur l'obturateur par ce fluide de commande dans le sens de la fermeture est déterminée de façon qu'elle soit supérieure à celle exercée en sens inverse sur le même obturateur par le fluide primaire présent dans la chambre de poussée On provoque ainsi le déplacement de l'obturateur en position de fermeture Des moyens de purge permettent alors de réduire la pression dans la chambre de poussée et des moyens de rappel provoquent la remontée du piston dans le cylindre pour rejoindre sa position de départ. Au cours de la deuxième phase du cycle opératoire, les moyens de commande mettent en relation, par la deuxième voie, au moins une canalisation secondaire avec l'air libre, entraînant ainsi le déplacement de l'obturateur en position d'ouverture et donc le déplacement de la pointe de marquage sous la poussée du piston en direction de la pièce à marquer. On choisit la vitesse de fonctionnement des moyens de commande cyclique, comme indiqué plus haut en fonction de la vitesse de parcours de la pointe de marquage et des dimensions des intervalles qu'il convient de laisser entre les empreintes successives. De façon préférentielle, l'obturateur et son logement ont une forme de révolution, et sont dans l'axe du cylindre contenant le piston prolongé par la pointe de marquage. Le bord inférieur annulaire de l'obturateur est conçu pour venir en appui étanche, en position de fermeture, contre le bord supérieur du cylindre, lorsque la canalisation secondaire est reliée à la source de fluide sous pression Au contraire, lorsque la canalisation secondaire est reliée à l'air libre l'obturateur remonte en position d'ouverture comme précisé plus haut. Le moyen de purge de la chambre de poussée, située au dessus du piston, est de préférence constitué par un passage relié à l'air libre, l'obturateur comportant un moyen de contrôle de ce passage Ce moyen de contrôle assure louverture de ce passage lorsque l'obturateur est en position de fermeture, en appui étanche contre le bord supérieur du cylindre Le même moyen de contrôle assure la fermeture de ce passage lorsque l'obturateur vient en position d'ouverture en s'écartant du bord du cylindre. De préférence également, ce moyen de contrôle du passage entre la chambre de poussée du piston et l'air libre est une zone de portée conique réalisée entre une paroi annulaire de l'obturateur et une paroi annulaire en regard de la partie d'extrémité d'une pièce fixe solidaire de la partie supérieure du dispositif Cette pièce fixe est en partie traversée par le passage relié à l'air libre Les deux parois annulaires en regard du moyen de contrôle du passage sont disposées de façon à venir en appui étanche l'une contre l'autre, fermant ainsi le passage relié à l'air libre, lorsque l'obturateur vient en position d'ouverture. Avantageusement, l'obturateur comporte, à son extrémité éloignée de son bord de fermeture venant en contact avec le cylindre, un bord annulaire d'étanchéité qui est monté coulissant sur la paroi cylindrique de la pièce fixe, traversée par le passage de mise à l'air libre de la chambre de poussée, afin d'empêcher le fluide sous pression issu d'au moins une canalisation secondaire d'être évacué en direction de l'air libre. De préférence, le moyen de rappel du piston comprend un passage ménagé par exemple dans la paroi du dispositif, passage qui est en liaison directe ou indirecte par son extrémité supérieure avec au moins une canalisation secondaire reliée de façon cyclique au fluide de commande, et par son extrémité inférieure avec l'espace annulaire entourant le piston dans la partie inférieure du cylindre, grâce à au moins un perçage réalisé dans la paroi de ce cylindre au voisinage de son extrémité inférieure. Le moyen de rappel du piston peut aussi être par exemple un ressort hélicoïdal logé dans la partie inférieure du cylindre, autour du piston, et exerçant sur celui-ci une poussée axiale suff isante vers le haut pour assurer le rappel du piston après purge de la chambre de poussée. De préférence> un moyen de butée est disposé de façon à bloquer le piston en fin de course de rappel Avantageusement, ce moyen de butée est solidaire de la pièce fixe qui coopère avec l'obturateur pour assurer le contrôle du passage relié à l'air libre. Le guidage de la pointe de marquage est principalement assuré par la portée cylindrique traversant la paroi du dispositif suivant l'axe de poussée Cette portée présente un faible jeu par rapport à la pointe; la résistance de fuite vis à vis du fluide sous pression injecté dans la zone inférieure du cylindre est suffisante pour permettre le rappel du piston et de la pointe en position de butée De préférence, un moyen d'étanchéité, tel qu'un joint torique, logé dans une gorge annulaire ménagée dans la paroi du cylindre, fait joint avec le cylindre dans cette position de butée. Afin d'éviter les chocs brutaux> on prolonge de préférence le piston vers le bas, dans sa zone de raccordement avec la pointe par une zone de plus faible diamètre, apte à s'emboiter avec un jeu limité dans un logement ménagé dans la paroi du dispositif pour assurer un amortissement progressif de ce piston en fin de course aller, lorsque la pointe ne rencontre pas la surface de marquage. De préférence, on réalise le cylindre en un métal ou alliage métallique tel que par exemple un acier inoxydable L'obturateur est réalisé avantageusement en un métal ou alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium Les parois du dispositif à l'intérieur desquelles sont logés ces composants sont de préférence réalisées en une matière plastique à caractéristiques mécaniques élevées La paroi supérieure du dispositif> formant chapeau, est avantageusement réalisée en un métal ou alliage métallique et assemblée avec la partie inférieure, par exemple par une bride démontable. Ces moyens de commande cyclique à deux voies sont réalisés par des moyens connus permettant de mettre en relation alternativement au moins une canalisation secondaire avec une source de fluide sous pression ou avec l'air libre. Les moyens de commande cyclique comportent, de préférence, un moyen de réglage de la fréquence permettant d'ajuster celle-ci dans un large intervalle de fréquence. Les deux figures et les exemples ci-après décrivent de façon non limitative, un mode particulier de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 est une vue d'ensemble, en élévation et en coupe du dispositif suivant l'invention représentée de façon schématique. La figure 2 est une vue d'un mode particulier de réalisation du dispositif de la figure 1. La figure 1 est une vue en élévation et en coupe du dispositif 1 dont la forme générale est de révolution autour de l'axe XI XI. Ce dispositif comprend un corps 2 en une matière plastique. A l'intérieur de ce corps 2 sont logés l'outil de marquage 3 et les moyens permettant de l'actionner Un passage axial 4 assure le guidage de la pointe 5 qui le traverse avec un minimum de jeu Un chapeau 6 ferme le corps 2 de façon étanche au moyen d'une bride 7 et d'un joint torique d'étanchéité 8 annulaire. La tête de l'outil de marquage 3 est un piston en acier 9 solidaire de la pointe 5 en carbure métallique, entraîné par un fluide comprimé, d'un mouvement alternatif suivant l'axe XI-XI à l'intérieur du cylindre 10 En position haute, le déplacement du piston 9 est limité par une butée 1 1, de révolution par rapport à l'axe XI-XI, portée par une pièce 21 elle-même solidaire d'une pièce fixe 22 solidaire du chapeau 6 Un joint torique 12, placé dans un15 logement annulaire au voisinage de l'extrémité supérieure du cylindre 10, assure un liaison étanche entre ce cylindre 10 et le piston 9 lorsque celui-ci est en appui contre la butée 1 1. Un obturateur 13, à paroi extérieure cylindrique 14, est apte à coulisser avec un faible jeu dans un logement 15, de révolution par rapport à l'axe Xl-XI et20 disposé au dessus du cylindre 10 Cet obturateur 13 est apte à se déplacer entre une position de fermeture, pour laquelle son bord inférieur 16 est en appui étanche contre le bord supérieur 17 du cylindre 10, grâce à un joint torique 18 et une position d'ouverture pour laquelle sa portée tronconique 19 vient en appui étanche contre une portée correspondante 20 de la pièce 21 solidaire de la pièce fixe 22. L'extrémité supérieure de l'obturateur 13 comporte une paroi annulaire 24 dont le bord intérieur coulisse autour de la pièce fixe 22 grâce à un joint torique étanche 25 placé dans un logement annulaire 26. Le déplacement cyclique de l'obturateur 13 en position alternée de fermeture ou d'ouverture est provoqué par des moyens de commande cyclique, CC, indiqués de façon purement schématique à la figure 1 qui mettent en communication au moins une canalisation secondaire telle que 27,28 alternativement avec la voie Bl ou B 2 à fréquence réglable. La voie Bl est reliée à la même source de fluide sous pression "P", non représentée, que la canalisation primaire AI qui est reliée à l'espace annulaire 29 entourant la zone de liaison entre le cylindre 10 et l'obturateur 13 quand ce dernier est en position de fermeture La voie B 2 est reliée à l'air libre. Les moyens de commande cyclique, CC, permettent de réaliser, à une fréquence déterminée et ajustable le cycle opératoire suivant: La première phase de ce cycle met en relation, suivant la voie B 1, la zone supérieure 31 du logement 15 de l'obturateur avec la source de fluide sous pression par les canalisations secondaires 27, 28 On constate que la poussée exercée par le fluide de commande sur la paroi 24 de l'obturateur 13 est supérieure à celle exercée en sens inverse par le fluide provenant de la même source P suivant la voie AI et pénétrant dans la chambre de poussée 30 au dessus du piston 9 En effet, l'obturateur étant en position d'ouverture est en appui étanche contre la pièce 21 par les portées tronconiques 19 et 20 Dans ces conditions la section transversale du bord inférieur 16 de l'obturateur 13 soumise à la pression du fluide contenu dans cette chambre est, par construction inférieure à la section transversale de la paroi supérieure 24 De plus l'espace 32, à l'intérieur de l'obturateur 13, est relié en permanence à l'air libre par le passage 33, 34 qui traverse la pièce fixe 22 et débouche à l'air libre par le perçage 35 à travers le chapeau 6 Ainsi l'obturateur 13 est poussé jusqu'à fermeture du passage de fluide primaire par la vole AI. L'ouverture du passage entre les portées tronconiques 19, 20 met en communication la chambre de poussée 30 avec le moyen de purge constitué par le passage 33, 34, 35 et facilite l'action du moyen de rappel qui permet de ramener le piston 9 en position haute en appui contre la butée 11 Le moyen de rappel est une contre pression de fluide qui s'établit dans la zone annulaire 36 à l'intérieur du cylindre, dans sa partie inférieure, au dessous de la zone de portée du piston 9 Pour cela, au moins un passage 37 est ménagé dans la paroi du corps 2 du dispositif I pour mettre en communication directe ou indirecte les canalisations secondaires 27, 28 avec au moins un perçage radial 38 réalisé à travers la paroi du cylindre 10 Ainsi la fermeture de l'obturateur 13 et la purge de la chambre de poussée 30 est accompagnée du rappel en butée du piston 9, La deuxième phase du cycle met en relation par la voie B 2 les canalisations secondaires 27, 28 avec l'air libre, ce qui provoque la purge du fluide en surpression contenu dans la zone supérieure 31 du logement 15 et dans la zone annulaire 36 Dans ces conditions, la poussée exercée par le fluide provenant de P suivant la canalisation primaire AI, poussée qui s'exerce sur le bord annulaire 16 de l'obturateur 13 provoque son ouverture et chasse le piston 9 qui entraîne brutalement la pointe de marquage 5 en direction de la pièce à marquer Afin d'éviter un choc trop brutal entre la partie inférieure du piston et le bord du passage 4 traversé par la pointe 5, on munit l'entrée de ce passage d'une zone d'entrée 39 de diamètre accru dans laquelle s'engage avec un faible jeu un prolongement 40 du piston 9 en fin de course aller La compression du fluide par ce prolongemnt 40 dans cette zone d'entrée 39 assure un freinage efficace de l'outil 3 quand la pointe de marquage 5 ne rencontre pas la pièce à marquer La pointe de marquage 5 est avantageu- sement réalisée en un carbure métallique pour l'extrémité affutée au moins. Dès l'achèvement de cette deuxième phase du cycle opératoire, un nouveau cycle est mis en route Dans la pratique, on ajuste la fréquence de fonctionnement des moyens de commande cyclique CC de ce dispositif de marquage, de façon que la durée de chaque cycle soit ajustable dans un intervalle de temps de l'ordre de 10 à 50 ms. De nombreuses modifications ou variantes peuvent être réalisées qui ne sortent pas du domaine de l'invention On peut ainsi réaliser le rappel en retour du piston 9 par un autre moyen que par l'action du fluide sous pression. On peut en particulier, comme le montre la figure 2, rappeler ce piston par détente d'un ressort hélicoïdal 41 entourant le piston 9 au dessous de sa zone de portée, ressort 41 dont la poussée axiale est déterminée de façon à assurer le rappel, dès que la purge de la chambre de poussée 30 est réalisée comme le montre la figure 2, ce ressort hélicoïdal 41 prend appui par son extrémité inférieure sur la paroi intérieure du logement du cylindre 10, dans la zone annulaire 42 au voisinage de l'extrémité inférieure de celui-ci et, par son extrémité supérieure, contre la paroi du piston 9 dans la zone annulaire 43 un peu au dessous de la zone de portée On peut alors supprimer le passage 37 dans la paroi du corps 2 ainsi que les perçages 38 à travers la paroi du cylindre 10 ou encore maintenir ce passage 37 et ces perçages 38 comme dans le cas de la figure 2. REVENDICATIONS 1) Dispositif de marquage par micro-percussion comportant une pointe de marquage actionnée par fluide sous pression caractérisé en ce que cette pointe de marquage ( 5) est solidaire d'un piston ( 9), logé dans un cylindre ( 10), une source de fluide sous pression (P) étant reliée à une canalisation primaire AI qui communique par un passage muni d'un obturateur ( 13) avec une chambre de poussée ( 30) située au dessus du piston ( 9), l'obturateur ( 13) permettant, en position d'ouverture, la poussée, par le fluide, du piston ( 9) et de la pointe de marquage ( 5) en direction de la pièce à marquer, des moyens de commande cyclique (CC) permettant de relier, dans une première phase, au moins une canalisation secondaire, ( 27, 28) raccordée au logement ( 15) dans lequel est engagé coulissant l'obturateur ( 13), avec une source de fluide sous pression (P), provoquant ainsi le déplacement de l'obturateur en position de fermeture, des moyens de rappel provoquant simultanément la remontée du piston ( 9) dans son cylindre ( 10) en position de départ, les moyens de commande cyclique (CC) permettant de relier dans une deuxième phase la canalisation secondaire ( 27, 28) à l'air libre, permettant ainsi le déplacement de l'obturateur en position d'ouverture et la poussée par le fluide sous pression de la pointe de marquage 5 en direction de la pièce à marquer, les moyens de commande cyclique (CC) permettant ensuite de reproduire à une fréquence déterminée ce cycle opératoire. 2) Dispositif suivant revendication I caractérisé en ce que l'obturateur ( 13) et son logement ( 15) ont une forme de révolution axée sur l'axe (XI -XI) du cylindre ( I 0) et du piston( 9), le bord inférieur ( 16) de cet obturateur ( 13) étant apte à venir, en position de fermeture, en contact étanche avec le bord supérieur ( 17) du cylindre ( 10), ce bord inférieur ( 16) étant au contraire apte à s'écarter du bord ( 17) du cylindre ( 10), en position d'ouverture lorsque la canalisation secondaire ( 27, 28) est reliée à l'air libre. 3) Dispositif suivant revendication 2 caractérisé en ce que la surface transversale de la paroi ( 24) de l'obturateur ( 13), soumise à la poussée du fluide de commande dans la zone supérieure ( 31) du logement ( 15)> est plus grande que la surface transversale de la paroi inférieure ( 16) de ce même obturateur ( 13), en position d'ouverture, soumise à la poussée du f luide primaire. 4) Dispositif suivant revendication 2 ou 3 caractérisé en ce qu'un passage ( 33, 34, 35) relie à l'air libre la chambre de poussée ( 30), l'obturateur ( 13) comportant un moyen de contrôle ( 19, 20) de ce passage qui est ouvert, lorsque l'obturateur est fermé en appui contre le bord supérieur ( 17) du cylindre ( 10), et qui est au contraire fermé lorsque l'obturateur ( 13) est en position d'ouverture. ) Dispositif suivant revendication 4 caractérisé en ce que le moyen de contrôle du passage ( 33, 34, 35) entre la chambre de poussée ( 30) et l'air libre est une portée d'étanchéité ménagée entre une paroi annulaire ( 19) de l'obturateur ( 13) et une paroi annulaire ( 20) d'une pièce ( 21) reliée à la partie supérieure ( 16) du dispositif par une pièce fixe ( 22) qui contient la liaison à l'air libre ( 33, 34, 35) du passage ainsi contrôlé par l'obturateur. 6) Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que la paroi supérieure ( 24) de l'obturateur ( 13) soumise à la pression du fluide de commande pénétrant dans la zone supérieure ( 31) du logement ( 15) comporte un bord annulaire muni d'un logement annulaire ( 26) contenant un joint d'étanchéité ( 25) monté en appui coulissant sur la paroi cylindrique de révolution de la pièce fixe ( 22). 7) Dispositif suivant l'une des revendications t à 6 caractérisé en ce que le moyen de rappel du piston ( 9) comprend au moins un perçage ( 38) traversant la paroi du cylindre ( 10) au voisinage de son extrémité inférieure et au moins un passage ( 37) reliant ce perçage de façon directe ou indirecte à au moins une canalisation secondaire ( 27, 28). 8) Dispositif suivant l'une des revendications I à 6 caractérisé en ce que le moyen de rappel du piston ( 9) est un ressort hélicoïdal ( 41) logé dans la partie inférieure du cylindre ( 10) autour du piston ( 9), dans sa zone de raccordement avec la pointe de marquae 5), orienté suivant l'axe de l'outil de marquage ( 3), prenant appui, par son extrémité inférieure, contre la zone annulaire ( 42) dans la bas du logement du cylindre ( 10) et, par son extrémité supérieure, contre la paroi du piston ( 9) dans la zone annulaire ( 43) juste au dessous de la zone de portée. 9) Dispositif suivant l'une des revendications I à 8 caractérisé en ce qu'il comporte une butée ( 1 1) qui limite la course de rappel du piston ( 9) et un joint d'étanchéité annulaire ( 12) logé dans une gorge ménagée dans la paroi intérieure du cylindre ( 10), au voisinage de son bord supérieur ( 17), pour assurer une liaison étanche avec le piston ( 9) lorsque celui-ci est en appui contre la butée (t 1). ) Procédé de marquage de pièces par micro-percussion au moyen d'une pointe de marquage actionnée par fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9.