Brevet FR2695437A1 — publié le 19940311

La présente invention concerne un dispositif de validation de fin de course d'un vérin pneumatique. Dans une installation comportant des éléments pneumatiques pilotés en séquence par un automate, celuici, avant de lancer une nouvelle séquence, doit s'assurer que la séquence en cours est achevée. Pour recueillir cette information, on doit disposer de capteurs qui se déclenchent dans des positions déterminées de tel ou tel élément. Par exemple, lorsque la tige d'un vérin est arrivée en fin de course, du fait du serrage d'une pièce ou de l'élévation d'une pièce à une hauteur prédéterminée, ou pour tout autre raison, un capteur de fin de course se déclenche et délivre un signal à l'automate qui peut alors lancer la séquence suivante. En général, lorsqu'on utilise un vérin, il est équipé de contacts électriques de fin de course qui sont pré-réglés en position et qui se déclenchent lorsque la tige du vérin est arrivée dans cette position. Un des problèmes qui se posent est celui de l'arrêt de l'installation pour le réglage de la position de ces contacts lorsqu'on désire modifier la position d'une fin de course. Par ailleurs, dans le cas où la course du vérin doit être effectuée pas à pas, il est nécessaire de disposer d'autant de contacts qu'il y a de pas dans cette course. I1 s'ensuit une complexité accrue des branchements électriques et de la programmation de l'automate. L'ajout d'un point de fin de course nécessite également l'arrêt de la machine pour un nouveau réglage des positions de contacts, un nouveau branchement électrique et une modification de la programmation de l'automate. La position de la course de la tige du vérin ne suffit pas dans biens des cas comme information de validation. I1 est souvent nécessaire de s'assurer en outre que la force du vérin sur sa fin de course a effectivement une valeur convenue. Celle-ci étant une fonction de la pression de l'air d'alimentation, on utilise généralement des manostats pour la validation de la pression dans le vérin. Ces éléments compliquent également l'installation, tant en ce qui concerne les branchements électriques à l'automate que la programmation de ce dernier. Le but de l'invention est donc de prévoir un dispositif de validation de fin de course d'un vérin pneumatique qui permette de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus. En particulier, le but de l'invention est de prévoir un tel dispositif qui permette de modifier, ajouter ou enlever un point de fin de course d'une tige de vérin sans nécessiter un réglage particulier ou une nouvelle programmation de l'automate. Un autre but de l'inventiuon est de prévoir un dispositif dont le signal de validation de fin de course n'est donné que lorsqu'unie pression prédéterminée dans le vérin est atteinte. Pour ce faire, un tel dispositif est remarquable en ce qu'il comprend: un premier canal et un second canal reliant un bloc d'admission/échappement d'air à une chambre de travail dudit vérin, lesdits canaux étant respectivement pourvus d'un premier et d'un second clapet anti-retour, ledit premier clapet n'autorisant le passage de l'air du bloc vers la chambre de travail dudit vérin et le second clapet n'autorisant le passage de l'air que de la chambre de travail dudit vérin vers le bloc, chaque canal comportant une dérivation formant venturi reliée à une unique chambre dans laquelle peut coulisser un piston soumis à la force de rappel d'un moyen élastique, l'écoulement de l'air dans l'un ou l'autre canal créant, dans la dérivation correspondante, une dépression agissant sur ledit piston pour l'amener dans une première position, ledit piston se trouvant dans une seconde position lorsque l'air d'admission ou d'échappement ne s'écoule ni dans l'un ou l'autre canal et que la pression dans la chambre de travail du vérin agissant sur le piston contrebalance la force de rappel du moyen élastique, et des moyens de détection de la position dudit piston dans la chambre Les caractéristiques de l'invention mentionnées cidessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels:: la Fig. 1 est une vue d'une installation équipée d'un vérin pourvu d'un dispositif de validation selon l'art antérieur, la Fig. 2 est une vue de la même installation dont le vérin est équipé d'un raccord équipé d'un dispositif selon l'invention, et les Fig. 3 et 4 sont des vues en coupe respectivement selon le plan III/III de la Fig. 4 et selon le plan IV/IV de la Fig. 3 d'un raccord équipé d'un dispositif selon l'invention. On a représenté aux Figs. 1 et 2 un vérin 1 comportant une tige la et un fût lb. A l'intérieur du fût lb, on a représenté, en pointillés, le piston lc du vérin 1 qui est lié à la tige la et qui délimite deux chambres de travail, une chambre amont ld et une chambre avale le. On voit également sur la Fig. 1 un groupe pneumatique 2 destiné à commander un ou plusieurs vérins ou autres éléments pneumatiques. Le groupe 2, est par exemple, constitué d'une source en air comprimé et d'un ensemble d'électrovannes qui autorisent, à des moments déterminés, la distribution de cet air comprimé aux différents éléments à commander ou l'échappement de l'air comprimé contenu dans ces éléments. Le groupe 2 est relié à chaque élément et, en particulier au vérin 1, par deux conduites d'admission/échappement 3 et 4. Pour la commande de la rétraction de la tige la du vérin 1 représenté, le groupe 2 autorise l'admission d'air par la conduite, 3 dans la chambre de travail ld et l'échappement, par la conduite 4, de l'air contenu dans l'autre chambre le. Pour la commande de la sortie de la tige la du vérin 1 représenté, le groupe 2 autorise l'admission d'air par la conduite 4, dans la chambre de travail le et l'échappement, par la conduite 3, de l'air contenu dans l'autre chambre ld. Le groupe 2 est piloté par une unité de commande 5, encore appelée automate, qui est destinée à commander, selon des séquences prédéterminées, les différents éléments raccordés au groupe 2. L'automate 5 commande le lancement par le groupe 2 d'une nouvelle séquence après avoir reçu, de l'élément ou des éléments commandés dans la séquence courante, des signaux de validation. Ceux-ci sont porteurs d'une information d'achèvement de la séquence courante. Par exemple, pour le vérin 1, le signal de validation peut être un signal de fin de course délivré lorsque sa tige la est en butée ou est stoppée dans son mouvement de coulissement. Ces signaux de validation sont délivrés par des détecteurs, tels que, pour des vérins ou autres éléments pneumatiques équivalents, des détecteurs de fin de course. Le montage selon l'art antérieur d'un détecteur de fin de course 6 sur un vérin 1 est représenté à la Fig. 1. Le détecteur 6 est constitué d'un anneau 6a qui enserre le fût du vérin 1 et qui est équipé d'un capteur magnétique 6b, tel que par exemple un capteur à effet Hall. Le piston lc du vérin 1 est pourvu d'un aimant 7 qui est prévu pour influencer le capteur 6b lorsqu'il se trouve sensiblement dans la même zone que lui. On positionne l'anneau 6 sur le fût du vérin 1 de manière que, lorsque la tige la est en fin de course, l'aimant 7 du piston lc se trouve dans la zone du capteur 6b et l'influence. On obtient alors une information qui est délivrée à l'automate 5 et qui l'exploite de manière appropriée, en lançant par exemple une nouvelle séquence On notera que le raccordement des conduites d'aller 3 et de retour 4 sur le vérin 1 se fait au moyen de raccords 8 et 9, par exemple du type "banjo" Comme cela a déjà été expliqué dans la partie introductive de la description, ce dispositif de validation présente de nombreux inconvénients. En effet, la modification du point de fin de course entraîne le changement de place du détecteur annulaire 6 sur le fût du vérin 1, ce qui oblige à un réglage de l'installation et son arrêt. Par ailleurs, dans le cas de plusieurs points de fin de course, il est nécessaire de disposer d'autant de détecteurs 6 que de points de fin de course. Enfin, les détecteurs utilisés ne délivrent pas une information de validation de la pression atteinte dans la chambre de travail ld ou le du vérin 1. On a représenté à la Fig. 2 la solution proposée par l'invention dans laquelle un des raccords 8 et 9 est équipé d'un dispositif de validation selon l'invention relié à l'automate 5 au moyen d'un câble électrique 10. En référence aux Figs. 3 et 4, on va maintenant décrire un mode de réalisation préféré d'un dispositif de validation selon l'invention. On considérera dans la suite de la description que ce dispositif est contenu dans le raccord 8 de la Fig. 2. Il comprend un corps 100 essentiellement parallélépipèdique percé de part en part d'un trou cylindrique 101 dans lequel passe, avec un jeu radial minimal, la tige lisse d'une vis 102 dont l'extrémité filetée est vissée sur le fût lb d'un vérin pneumatique 1 (Fig. 2). Des joints d'étanchéité 140 et 141 sont prévus coaxialement à la vis 102 entre le corps 100 et le fût lb et entre le corps 100 et la tête de la vis 102. La vis 102 est percée axialement d'un trou borgne 102a prévu pour déboucher, lorsqu'elle est montée sur le fût lb du vérin, dans la chambre correspondante du vrl 1. Sur la périphérie de la tige lisse de la vis 102, sensiblement au milieu de cette partie, la vis 102 est pourvue d'une rainure annulaire 102b qui est en communication, par des canaux radiaux 102c, avec le trou borgne 102a. Le corps 100 est percé d'un trou borgne 103, par exemple perpendiculaire au trou 101, dans lequel est emmanché, pour son raccordement par des moyens connus (non représentés), l'extrémité de la conduite d'admission et d'échappement d'air 3 dont l'autre extrémité est raccordée au groupe 2 (Fig. 2). La conduite 3 est en communication avec l'intérieur de la rainure annulaire 102b par l'intermédiaire d'un premier canal 104. Un second canal 105 relie également la conduite 3 avec l'intérieur de la rainure annulaire 102b. Dans le mode de réalisation représenté, les deux canaux 104 et 105 sont parallèles l'un par rapport à l'autre et sont perpendiculaires à l'axe du trou 101. Le premier canal 104 débouche, par l'intermédiaire d'un transfert 106, dans la rainure 102b alors que le second canal 105 y débouche directement. Le premier canal 104 et le second canal 105 sont respectivement pourvus de clapets anti-retour 107 et 108 dont les fonctionnements sont inverses l'un de l'autre. En effet, ils sont prévus de manière que, lorsque l'un est ouvert, l'autre est fermé, et réciproquement. Ainsi, lorsque l'air est admis dans la chambre de travail ld du vérin 1 (Fig. 2), il circule dans le premier canal 104 dont le clapet 107 est ouvert, puis dans le transfert 106, dans la rainure 102b et dans le trou axial 102a de la vis 102 pour enfin déboucher dans la chambre ld du vérin 1. il ne peut circuler dans le canal 105 du fait que le clapet 108 est alors fermé. De même, lorsque l'air s'échappe de la chambre de travail ld du vérin 1, il circule dans le trou axial 102a de la vis 102 et dans sa rainure 102b, puis dans le second canal 105 dont le clapet 108 est alors ouvert. il ne peut par contre pas circuler dans le canal 104 du fait que son clapet 107 est alors fermé. Dans le mode de réalisation représenté, chacun des clapets 107 et 108 est constitué d'une bille 109 dans un logement cylindrique 110 pouvant reposer sur un siège tronconique 111 prévu à une extrémité du logement 110. Un ressort de rappel hélicoïdal 112 disposé axialement dans le logement cylindrique 110, en butée par une de ses extrémités, exerce, par son autre extrémité, une force axiale sur la bille 109, ce qui a pour effet de la plaquer sur le siège 111. Pour le premier canal 104, l'action du ressort 112 sur la bille 109 s'exerce dans le même sens que celui de l'admission d'air dans le vérin 1 alors que, pour le second canal 105, cette action est dans le sens d'échappement de l'air du vérin 1. Le fonctionnement de chaque clapet 107 et 108 est connu de l'homme de métier et n'est donc pas expliqué ici. Le ressort 112 du clapet 107 du premier canal 104 repose sur la face frontale d'une vis de tarage 113, vis servant à régler le comportement du clapet 107 en fonction des différentes pressions d'air de fonctionnement dans le dispositif. Le premier canal 104 comporte, en amont du clapet 107, un trou tronconique 114 à l'intérieur duquel est logée une buse 115 dont la surface externe tronconique est parallèle à la surface interne du trou 114. L'espace du trou entre la buse 115 et le corps 100 forme un canal annulaire 116 autour de la buse 115. La buse 115 est percée axialement d'un trou 117 également tronconique sensiblement parallèle à la surface externe de la buse 115. Une dérivation 118 relie le fond du canal annulaire 116 et le second canal 105, sensiblement au niveau du clapet 108. Dans le fond du canal annulaire 116, débouche l'extrémité d'une autre dérivation 119 dont l'autre extrémité débouche sensiblement dans le fond d'une chambre cylindrique 120. A l'intérieur de la chambre 120, peut coulisser coaxialement un piston 121 présentant une tête tronconique 121a de manière que le piston 121 ne puisse pas obturer la dérivation 119 lorsqu'il se trouve au fond de la chambre 120. Un ressort de rappel 122 exerce sur lui une force axiale dirigée vers le fond de la chambre 120. Le ressort 122 est par exemple un ressort hélicoïdal coaxial à la chambre 120 qui prend appui, par une de ses extrémités, sur la face arrière du piston 121 et, par l'autre extrémité, sur la face frontale d'une vis de tarage 123. Celle-ci est vissée dans un trou fileté prolongeant axialement la chambre 120.Elle permet le réglage de la force de rappel du ressort sur le piston 1 21. On a prévu des moyens de détection de la position du piston 121 dans la chambre 120. Ces moyens sont prévus pour délivrer un premier signal lorsque le piston 121 se trouve dans le fond de la chambre 120 et un second signal lorsque le piston 121 est éloigné du fond de la chambre 120. Selon un mode de réalisation de l'invention, ces moyens comprennent un aimant 124 monté sur la tête 121a du piston 121 et un capteur magnétique 125 monté dans le fond d'un trou borgne 126 dans le corps 100, trou de même axe que l'axe de la chambre 120. Une paroi de relativement faible épaisseur sépare le fond de la chambre 120 et le capteur 125. Le capteur 125 est relié à l'automate 5 au moyen du câble 10 (Fig. 2). il délivre un premier signal lorsque le piston 121 se trouve dans le fond de la chambre 120 et qu'il est excité par l'aimant 122 et un second signal lorsque le piston 121 est éloigné du fond de la chambre 120 et qu'il n'est par conséquent plus influencé par l'aimant 122. On remarquera que pour permettre le montage du dispositif, le corps 100 est constitué de deux blocs 100a et 100b. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant. Considérons dans un premier temps que l'air est introduit dans la chambre avale ld du vérin 1 (Fig. 2) pour la commande de la rétraction de la tige la. Dans le dispositif, l'air s'écoule donc dans le premier canal 104 dont le clapet 107 est ouvert, dans le transfert 106 et le trou axial 102a de la vis 102. il ne peut passer par le canal 105 puisque le clapet 108 de ce canal est fermé. On notera que la pression de l'air d'admission peut être relativement importante, notamment dans le cas où le vérin 1, en cours de déplacement de sa tige la, doit exercer une poussée relativement élevée sur un mobile que sa tige la soulève, pousse ou tire. L'écoulement de l'air à la sortie de la buse 115 jusqu'au clapet 107, crée un effet dépressionnaire dans le canal annulaire 116, dans la dérivation 119 et, par voie de conséquence, dans la chambre 120. Cette dépression s'exerce sur la tête 121a du piston 121 et la force résultante s'ajoute à la force de rappel du ressort 122. La somme de ces deux forces a toujours une intensité supérieure à celle qui serait le seul résultat de la pression de l'air d'admission sur la tête 121a si bien que, quelle que soit la valeur de cette dernière, lorsqu'il y a écoulement, le piston 121 reste dans le fond de la chambre 120. L'aimant 124 influence alors le capteur 125 qui délivre par conséquent un signal d'une première caractéristique. On notera que la buse 115 et le canal annulaire 116 forment un premier venturi. En fin de course du piston lc du vérin 1, la pression dans la chambre ld où l'air est admis croît jusqu'à une valeur qui dépend des caractéristiques pneumatiques du groupe 2 (Fig. 2). Néanmoins tant que l'air s'écoule, l'effet dépressionnaire dans le canal annulaire 116 contrebalance cette surpression. Lorsque l'équilibre est atteint, il n'y a plus écoulement de l'air et l'effet dépressionnaire cesse. La tête 121a du piston 121 est donc soumise à la pression de l'air présent dans la chambre ld du vérin 1. Le piston 121 s'éloigne du fond de la chambre 120 et l'aimant 124 n'influence plus le capteur 125 qui délivre alors un signal d'une seconde caractéristique. On notera qu'en réglant la vis 123, on peut régler la pression à partir de laquelle le piston 121 s'éloigne du fond de la chambre 120. En conséquence, le signal délivré par le capteur est également un signal porteur d'une information signifiant qu'une pression déterminée est atteinte dans la chambre de travail id du vérin 1. Lorsque l'air est introduit dans la chambre amont le du vérin 1, le bloc 2 commande l'échappement de l'air de la chambre avale Id. Dans le dispositif, l'air refoulé ferme le clapet 107 du premier canal 104 et s'écoule dans le second canal 105 dont le clapet 108 est ouvert. La pression de l'air refoulé peut être également assez élevée. Néanmoins, l'écoulement de l'air dans le second canal 105 crée une dépression dans la dérivation 118 qui est transmise, via le canal annulaire 116 et la dérivation 119, à la chambre 120. Le piston 121 est rappelé dans le fond de la chambre 120 où son aimant 122 influence le capteur 125 qui délivre alors un signal d'une première caractéristique. On notera que la dérivation 118 forme un second venturi. Le signal de validation transmis à l'automate 5 est le signal ayant la seconde caractéristique. On constate qu'il est transmis lorsque la tige la est devenue immobile et que la pression dans la chambre de travail du vérin 1 a atteint une valeur prédéterminée. Dans la mesure où l'information délivrée par le capteur 125 n'est pas liée à une quelconque position du piston lc du vérin 1, la modification ou l'adjonction d'un point de fin de course ne nécessitent pas de réglages particuliers ou de programmation spécifique de l'automate 5. Pour la même raison, il est possible de prévoir autant de points de fin de course que l'on désire sans que cela nécessite une quelconque modification. Selon une autre variante de réalisation des moyens de détection (voir encart de la Fig. 3), le piston 121 comporte un pointeau 127 qui, lorsque le piston 121 se trouve dans le fond de la chambre 120, obture un canal 128 relié, par une conduite 129, à un détecteur pneumatique (non représenté) du type détecteur de fuite connu de l'homme du métier. On vient de faire la description d'un dispositif selon l'invention contenu dans le raccord 8 représenté à la Fig. 2. Ce dispositif pourrait être également contenu dans le raccord 9 de la Fig. 2. Par ailleurs, pour augmenter la fiabilité des signaux de validation transmis à l'automate 5, on peut équiper d'un dispositif selon l'invention les deux raccords 8 et 9 de la Fig. 2. On remarquera enfin qu'un dispositif selon l'invention peut être monté directement sur le fût lb du vérin 1 et faire partie intégrante de celui-ci. REVENDICATIONS 1) Dispositif de validation de fin de course d'un vérin pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier canal (104) et un second canal (105) reliant un bloc d'admission/échappement d'air (2) à une chambre de travail (ld, le) dudit vérin (1), lesdits canaux (104 et 105) étant respectivement pourvus d'un premier et d'un second clapet anti-retour (107, 108), ledit premier clapet (107) n'autorisant le passage de l'air du bloc (2) vers la chambre de travail (ld, le) dudit vérin (1) et le second clapet (108) n'autorisant le passage de l'air que de la chambre de travail (1d, le) dudit vérin (1) vers le bloc (2), chaque canal (104, 105) comportant une dérivation (119, 118) formant venturi reliée à une unique chambre (120) dans laquelle peut coulisser un piston (121) soumis à la force de rappel d'un moyen élastique (122), l'écoulement de l'air dans l'un ou l'autre canal (104, 105) créant, dans la dérivation (118, 119) correspondante, une dépression agissant sur ledit piston (121) pour l'amener dans une première position, ledit piston (121) se trouvant dans une seconde position lorsque l'air d'admission ou d'échappement ne s'écoule ni dans l'un ou l'autre canal (104, 105) et que la pression dans la chambre de travail (ld, le) du vérin agissant sur le piston (121) contrebalance la force de rappel du moyen élastique (122), et des moyens de détection (124, 125) de la position dudit piston (121) dans la chambre (120).