Brevet FR2692321A1 — publié le 19931217

Vérin Pneumatique. La présente invention concerne un vérin pneumatique comportant un corps délimitant avec une membrane une chambre susceptible d'être soumise à une dépression ou à la pression atmosphérique et une tige de vérin actionnée sous l'effet de la déformation de la membrane. Les vérins pneumatiques sont connus dans un grand nombre d'applications. La plupart de ces vérins possèdent un corps de vérin et une tige déplaçable longitudinalement par rapport au corps du vérin. Ce type de configuration permet d'obtenir des vérins susceptibles d'occuper par exemple trois positions de travail, l'une correspondant à la sortie maximale de ladite tige, l'autre correspondant à la sortie minimale de ladite tige et la troisième correspondant à une sortie intermédiaire. Dans ce cas, le corps du vérin comporte deux membranes délimitant trois chambres et la tige est solidaire de la partie centrale de chacune des membranes, ce qui complique la réalisation de l'ensemble et limite le nombre de positions susceptibles d'être occupées. Le but de la présente invention est de proposer un vérin dont le nombre de positions de travail est illimité et qui est susceptible d'être fabriqué au moyen d'un faible nombre de pièces simples et standards. Un autre but de l'invention est de proposer un vérin modulaire comportant plusieurs chambres, une chambre correspondant à un module, lesdits modules pouvant être montés en série, en parallèle ou permettre la réalisation d'un actionneur type push-pull. L'invention concerne à cet effet un vérin pneumatique du type comportant un corps de vérin rigide solidarisé au bord externe d'une membrane déformable de manière à limiter avec celle-ci une chambre de volume variable destinée à être soumise soit à la pression atmosphérique, soit à une dépression, au moyen d'une entrée d'air prévue dans ladite chambre, caractérisé en ce que le corps et la membrane présentent chacun, sensiblement centralement, une ouverture susceptible d'être fermée au moins partiellement par une coupelle. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le corps affecte la forme d'une cuvette dont le rebord périphérique sert au maintien de la membrane et dont la face formant fond comporte l'ouverture fermée au moins partiellement par la coupelle. Quant à la coupelle servant à fermer au moins partiellement la membrane, elle est montée solidaire du bord interne de la membrane et est conformée de manière à venir en butée sur le fond de la cuvette lorsque la chambre est soumise à une dépression. Selon une autre caractéristique de l'invention, le vérin comporte plusieurs chambres contigües obtenues par assemblage de modules comportant chacun au moins un corps et une membrane, la liaison entre deux modules adjacents étant réalisée par une seule et même coupelle fermant au moins partiellement à la fois le corps d'un module et la membrane du module adjacent et maintenant solidaire la membrane du corps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit et des dessins joints, lesquels description et dessins sont donnés surtout à titre d'exemples. Dans ces dessins La figure 1 représente une vue schématique en demi coupe d'un vérin conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue schématique en demi coupe d'un vérin type "push- pull" conforme à l'invention; la figure 3 représente une vue schématique en demi coupe d'un vérin formé de plusieurs modules disposés en série; la figure 4 représente une vue schématique en demi coupe d'un vérin formé de plusieurs modules disposés en parallèle; la figure 5 représente une vue en coupe d'un vérin comportant plusieurs modules montés en parallèle; la figure 6 représente une vue d'un exemple d'assemblage de modules pour la réalisation du vérin objet de l'invention;; la figure 7 représente une vue de profil d'un moyen d'incorporation d'un ajutage dans ladite chambre. Conformément à l'invention, le vérin comporte un corps de vérin rigide 1 solidarisé à une membrane 2, et des coupelles 3 et 4 fermant au moins partiellement respectivement des ouvertures 15 et 14 ménagées dans le corps 1 et la membrane 2 de manière à délimiter une chambre susceptible d'être soumise soit à la pression atmosphérique, soit à une dépression. Le corps de vérin rigide 1 affecte, dans les formes de réalisation décrites, la forme générale d'une cuvette présentant un fond 16 présentant une ouverture 15 et une partie tronconique 18 se prolongeant par un rebord en saillie 17, qui, en vue de dessus, a une forme oblongue. Ce corps de vérin rigide 1 est solidarisé, de préférence au niveau de son rebord périphérique 17, au bord externe de la membrane déformable 2. Cette membrane affecte dans la forme de réalisation décrite une forme sensiblement similaire au corps. Ainsi, elle se présente également sous forme d'une cuvette comportant un fond 19 muni d'une ouverture 14 et une partie tronconique 20 se prolongeant par un rebord en saillie 21. Dans les exemples représentés aux figures 1 à 4, la membrane 2 et le corps de vérin 1 sont en contact par leurs rebords périphériques respectifs 17, 21 qui sont maintenus accolés au moyen d'une bague 6 formant jonc maintenue solidaire des faces externes du rebord périphérique saillant 17 du corps 1 par une soudure ultra-sons. Bien évidemment, tout autre moyen de solidarisation de la membrane 2 et du corps 1 peut être envisagé. De même, les formes du corps 1 et de la membrane 2 ne constituent que des exemples de formes de réalisation de l'invention. Les ouvertures 14 et 15 ménagées respectivement dans les faces formant fond 19 et 16 de la membrane 2 et du corps 1 sont de préférence disposées sensiblement centralement dans ces faces formant fond 19 et 16 et sont généralement de section circulaire. Ces ouvertures 14 et 15 sont respectivement fermées au moins partiellement au moyen de coupelles 4 et 3 affectant la forme de couvercles. Ces coupelles présentent un plateau au contour identique mais de dimension légèrement supérieure à l'ouverture ménagée dans la face formant fond de la cuvette ou du corps. Ce plateau présente sur sa face venant en appui sur les bords intérieurs ou extérieurs de l'ouverture 14 ou 15 deux encoches 22 ménagées à partir du bord externe du plateau et propres à permettre l'encastrement du plateau sur au moins une partie de son épaisseur à l'intérieur de l'ouverture 14 ou 15. Une soudure, de préférence ultra-sons, est ensuite pratiquée entre les bords de l'encoche 22 et les bords de l'ouverture 14 ou 15. Lorsque les coupelles sont positionnées, la chambre est fermée. Cette chambre comporte cependant au moins une entrée d'air.Cette entrée d'air est de préférence disposée sur la partie tronconique 18 du corps de vérin rigide 1 et est constituée par exemple par un ajutage ou embout mâle 10 ménageant un canal pour la mise en communication de la chambre avec une source de dépression ou avec l'atmosphère. Cette mise en communication s'effectue avantageusement par l'intermédiaire d'un embout femelle conjugué de l'embout mâle, ledit embout femelle formant l'extrémité d'un conduit lui-même relié à la source de dépression. Dans une autre forme de réalisation de l'invention représentée à la figure 7, l'entrée d'air est constituée par 1 ouverture ménagée au fond du corps de vérin 1. Cette ouverture est réduite après positionnement de la coupelle 3. Cette coupelle presente elle-même une ouverture sensiblement centrale 23 raccordée de manière étanche à un embout mâle ou ajutage 11 qui sera raccordé de la même manière que celle décrite précédemment à une source de dépression Quant à la coupelle 4 qui ferme au moins partiellement l'ouverture 14 ménagée dans la membrane, elle comporte également une ouverture sur laquelle vient se raccorder de manière étanche la tige 5 de vérin disposée axialement. Cette tige 5 transmet directement le mouvement de la membrane 2 à l'organe à actionner. Bien évidemment, cette tige peut affecter une forme quelconque en fonction de la destination du vérin et de son utilisation. Il est à noter conformément par exemple à la figure 1 qu'il peut être utilisé une contrecoupelle 12 pour maintenir la membrane de manière étanche et sûre dans l'encolure de la coupelle 4. Dans le type de configuration décrit ci-dessus, lorsque la chambre est soumise à une dépression, la coupelle 4 fermant au moins partiellement l'ouverture ménagée dans la membrane 2 coopère avec ladite membrane déformable 2 de manière à venir en butée sur le fond de la cuvette. Pour revenir à la position déployée, c'est-à-dire d'encombrement maximal représentée à la figure 1, on utilisera soit un ressort disposé à l'intérieur de la chambre et utilisé comme moyen de rappel du vérin à sa position de départ, soit une configuration conforme à la figure 2. Dans cette configuration, on associe au premier corps de vérin 1 rigide dit corps arrière, un deuxième corps de vérin 7, appelé corps avant, disposé symétrique au corps arrière. Ce corps avant est également au moins partiellement fermé par une coupelle 8 présentant une ouverture permettant le passage de la tige 5 du vérin, l'étanchéité entre l'ouverture et la tige étant assurée au moyen d'une deuxième membrane 9. Quant à l'étanchéité de la membrane 9 sur la coupelle 8, elle est assurée par soudage ultrason et au moyen d'une pièce 24 affectant la forme d'un crochet souple. Cette pièce 24 permet d'ailleurs en outre d'assurer par clipage la fixation du vérin sur divers supports. Cette pièce peut être de forme variée et adaptée aux modes de fixation imposés par les supports devant les recevoir.Ce corps avant 7 est équipé d'une entrée d'air 10 d'un type similaire ou non à l'entrée d'air du corps arrière 1. Le corps avant 7 et le corps arrière 1 sont solidarisés au niveau de leurs rebords saillants par une bague 8 qui peut être du type décrit plus haut. Dans le plan de joint desdits corps est enserré le bord externe de la membrane 2 qui correspond à son rebord périphérique saillant lorsque la membrane affecte la forme d'une cuvette. Dans cette configuration, on obtient un vérin de type push-pull qui ne nécessite pas de moyens de rappel car les deux chambres ainsi délimitées sont indépendantes et comportent chacune une entrée d'air 10. Ainsi, lorsque la chambre arrière est soumise à une dépression, la position occupée par le vérin est la position dans laquelle la tige de vérin 5 est rétractée au maximum.A l'inverse, lorsque c'est la chambre avant, c'est-à-dire celle délimitée par le corps rigide avant 8 qui est soumise à une dépression, la tige de vérin 5 est sortie et occupe une position identique à celle représentée à la figure 2. Il est parfois également nécessaire de disposer de vérins multipositions ou de vérins dont la course est susceptible de varier beaucoup d'une application à une autre. L'intérêt du vérin décrit ci-dessus est qu'il peut être transformé de manière aisée au moyen des pièces déjà décrites ci-dessus pour obtenir effectivement un vérin multiposition. On considère donc dans la suite de la description que le module de base est formé d'un corps 1, d'une membrane déformable 2 et d'au moins une coupelle 3 ou 4. Ainsi, pour obtenir un vérin multiposition, on assemble plusieurs modules de manière à délimiter plusieurs chambres contigües, la liaison entre deux modules adjacents étant réalisée par une seule et même coupelle fermant au moins partiellement à la fois le corps d'un module et la membrane du module adjacent et maintenant solidaire la membrane du corps. On obtient ainsi une configuration conforme aux figures 2 ou 3. Dans ce type de configuration, la coupelle commune à deux modules peut être creuse ou pleine de manière à obtenir des modules montés en série ou en parallèle.Dans le cas d'un vérin réalisé à partir de modules montés en série tel que représenté à la figure 3, on note que la coupelle commune à deux modules adjacents, à savoir la coupelle désignée par 3a dans l'exemple représenté, est creuse. Ainsi, lorsque l'une des chambres est soumise à une dépression par l'intermédiaire d'une entrée d'air 10, les deux chambres subissent cette dépression et la coupelle 4 vient en butée contre le front du corps de vérin 1 de la première chambre et la coupelle 3a vient en butée contre le fond du corps de vérin 1 appartenant à la deuxième chambre. Ce type de vérin présentant deux modules est donc susceptible d'occuper au moins deux positions, une position d'encombrement maximum telle que représentée à la figure 3 et une position d'encombrement minimal ou rétracté telle que décrite précédemment. Dans le cas au contraire de modules montés en parallèle comme le montre la figure 4, la coupelle intermédiaire 3a, servant d'élément commun à la chambre avant et à la chambre arrière, est pleine. Dans ce cas, chaque module est équipé d'une entrée d'air permettant la mise en dépression d'une des chambres indépendamment de l'autre chambre. On obtient ainsi un module tel que représenté dans la figure 4 qui présente au moins trois positions de travail : une position dans laquelle la chambre avant est soumise à une dépression, une position dans laquelle la chambre arrière est soumise à une dépression et une position dans laquelle les deux chambres sont soumises à une dépression, voire même une quatrième position dans laquelle les deux chambres sont à la pression atmosphérique, tel que représenté à la figure 4.Il est bien évidemment possible, comme le montre la figure 6, d'assembler des modules montés à la fois en parallèle et en série. Ainsi, l'exemple de la figure 6 est constitué par un vérin comportant six modules, les modules 30e et 30f étant montés en série, les modules 30a, 30b, 30c, 30d, (30e 30f) étant montés en parallèle, l'actionneur 30d étant un actionneur du type push-pull et les actionneurs 30a, 30b, 30c, 30d étant de dimension différente par rapport aux actionneurs 30e, 30f. On obtient ainsi des vérins dont la course peut être variée à volonté et permettant un grand nombre de possibilités et, de plus, la force du vérin peut être variable en fonction de la chambre soumise à dépression puisque les chambres présentent des volumes différents; on obtient ainsi un vérin proportionnel.Malgré cette grande modularité du vérin, l'ensemble des pièces est susceptible d'être obtenu à partir d'un même moule et leur nombre est inférieur à 5. Il est également possible de prévoir, conformément à la figure 5, des moyens de contention 13 de la chambre du vérin notamment lorsque les charges à déplacer sont des charges importantes. Ces moyens de contention 13 relient la coupelle fermant la membrane avec le corps rigide 1 du vérin. Ces moyens sont montés à pivotement et/ou à coulissement sur la coupelle fermant la membrane et à coulissement et/ou à pivotement sur le fond du corps du vérin et éventuellement sur la coupelle fermant au moins partiellement le fond du corps du vérin. Ces moyens de contention 13 s'escamotent lors de la mise en dépression de la chambre comme le montre le premier module à droite dans la figure 5 et au contraire, limitent la course de la coupelle fermant la membrane lors de la mise à la pression atmosphérique de ladite chambre comme le montre les trois autres modules de la figure 5. Ces moyens de contention sont plus particulièrement utilisés dans le cas d'une application des vérins à des charges lourdes. REVENDICATIONS 1. Vérin pneumatique du type comportant un corps de vérin rigide (1) solidarisé au bord externe d'une membrane déformable (2) de manière à limiter avec celle-ci une chambre de volume variable destinée à être soumise soit à la pression atmosphérique, soit à une dépression, au moyen d'une entrée d'air prévue dans ladite chambre, caractérisé en ce que le corps (1) et la membrane (2) présentent chacun sensiblement centralement une ouverture (15, 14) susceptible d'être fermée au moins partiellement par une coupelle (4, 3). 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps (1) affecte la forme d'une cuvette dont le rebord périphérique (17) sert au maintien de la membrane (2) et dont la face formant fond (16) comporte une ouverture sensiblement centrale (15) fermée au moins partiellement par la coupelle (3). 3. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (2) affecte une forme générale de cuvette dont la face formant fond (19) est munie d'une ouverture sensiblement centrale (14) fermée au moins partiellement par la coupelle (4) solidarisée à la périphérie de l'ouverture (14), la coupelle (4) coopérant avec la membrane (2) de manière à venir en butée sur le fond (19) de la cuvette lorsque la chambre est soumise à une dépression. 4. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que la coupelle (4) solidarisée à la membrane (2) comporte une tige de vérin (5) qui transmet directement le mouvement de la membrane (2) à l'organe à actionner. 5. Vérin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs chambres contigües obtenues par assemblage de modules comportant chacun au moins un corps (1) et une membrane (2), la liaison entre deux modules adjacents étant réalisée par une seule et même coupelle (3, 4) fermant au moins partiellement à la fois le corps d'un module et la membrane du module adjacent, et maintenant solidaire la membrane (2) du corps (1). 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que les modules sont assemblés au moyen de coupelles creuses et/ou pleines (3, 4) de manière à obtenir des modules montés en série et/ou en parallèles. 7. Vérin selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que l'entrée d'air d'une chambre est ménagée dans le corps (1) rigide du vérin et est de préférence constituée par un ajutage (10) propre à être raccordé par l'intermédiaire d'un conduit à une source de dépression. 8. Vérin selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'entrée d'air de la chambre est constituée par l'ouverture (15) ménagée au fond dudit corps (1), et au moins partiellement fermée par la coupelle (3), ladite ouverture étant susceptible d'être raccordée par l'intermédiaire d'un embout et éventuellement d'un conduit à une source de dépression. 9. Vérin selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente des moyens de contention (13) de la chambre du vérin reliant la coupelle (4) fermant la membrane (2) avec le corps rigide (1) du vérin, lesdits moyens étant montés à pivotement et/ou à coulissement sur la coupelle (4) fermant la membrane (2) et à coulissement et/ou à pivotement sur le fond (16) du corps (1) et éventuellement sur la coupelle (3) fermant au moins partiellement le fond du corps (1) de manière à s'escamoter lors de la mise en dépression de la chambre et au contraire limiter la course de la coupelle (4) fermant la membrane (2) lors de la mise à la pression atmosphérique de ladite chambre. 10. Vérin selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps rigide (1) de vérin est maintenu solidaire à sa périphérie du bord externe de la membrane déformable par l'intermédiaire d'une bague (6) qui enserre la membrane (2) et la plaque contre le rebord périphérique saillant (17) du corps (1) de vérin. 11. Vérin selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps de vérin (1) est maintenu solidaire à sa périphérie du bord externe de la membrane déformable (2) par l'intermédiaire d'un deuxième corps (7) disposé symétrique par rapport au premier corps (1), le bord externe de la membrane (2) étant disposé dans le plan de joint desdits corps (1, 7). 12. Vérin selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ce deuxième corps (7) formant la face avant du vérin est muni d'une coupelle (8) présentant une ouverture permettant le passage de la tige (5) du vérin. 13. Vérin selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'étanchéité entre cette ouverture de passage de la tige du vérin et la tige (5) est assurée au moyen d'une deuxième membrane (9).