Brevet FR2707351A1 — publié le 19950113

La présente invention est relative à un dispositif de positionnement automatique d'un vérin pneumatique. Généralement, un vérin pneumatique n est utilisé que dans ses deux positions de fin de course, qui sont ses seules positions stables, c'est-à-dire dans lesquelles le vérin reste immobile même en cas de variation de la force qu'il subit. En effet, dans les positions de fin de course, le piston du vérin se trouve en butée contre l'une des extrémités de la cavité intérieure du corps du vérin, ce qui permet de le soumettre à une pression d'air comprimé suffisamment importante pour vaincre toute force extérieure s'appliquant sur le vérin dans des conditions normales d'utilisation. Par contre, dans les positions intermédiaires, le piston ne s appuie sur aucune butée mais se place dans une position dans laquelle la quantité d'air enfermée dans le corps du vérin occupe un volume correspondant à la pression d'équilibre qui est la pression qui compense exactement la force extérieure appliquée au vérin. Par suite, en cas de variation de ladite force extérieure, la quantité d'air enfermée dans le vérin est soumise à une nouvelle pression d'équilibre. L'air étant un fluide compressible, cette nouvelle pression entraîne une variation de volume de ladite quantité d'air, et un déplacement intempestif du vérin. Pour stabiliser un vérin pneumatique dans une position intermédiaire, on connaît des dispositifs dans lesquels on ajoute une ou plusieurs butées sur la tige de piston dudit vérin. De telles butées permettent d'appliquer une pression d'air supérieure à celle rigoureusement nécessaire pour maintenir le piston en position. De ce fait, la force qui s'exerce sur le vérin, meme si elle varie, demeure trop faible pour déplacer le piston. Cependant, cette solution connue n'autorise qu'un nombre limité de positions intermédiaires, lesquelles sont en outre invariables lors du fonctionnement du vérin. On connaît par ailleurs un système d'asservissement électronique qui permet d'obtenir un positionnement stable d'un vérin pneumatique dans toute position intermédiaire, en modulant la quantité d'air injecté dans le corps du vérin en fonction de mesures fournies par des capteurs de position montés sur la tige de piston. Mais, outre qu'il s'avère peu fiable, ce système connu met en oeuvre une technologie complexe et onéreuse. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des techniques connues en proposant un nouveau dispositif de positionnement d'un vérin pneumatique qui est d'un mode de réalisation particulièrement simple et économique. La présente invention a pour objet un dispositif de positionnement stable d'un vérin pneumatique comportant un corps de vérin et une tige de piston, caractérisé par le fait qu'il comporte un distributeur apte à contrôler l'admission et l'échappement d'air comprimé dans le corps du vérin, et un organe de commande du distributeur, ledit distributeur et ledit organe de commande étant solidaires en translation, l'un du corps du vérin, l'autre de la tige de piston, l'organe de commande agissant sur le distributeur afin que ce dernier d'une part maintienne constante la pression d'air dans le corps du vérin lorsque le distributeur et l'organe de commande se trouvent l'un par rapport à l'autre dans une position dite de stabilité et d'autre part crée dans le corps du vérin une admission ou un échappement d'air tendant à manoeuvrer le vérin pour remettre le distributeur et l'organe de commande dans leur position de stabilité lorsqu'ils en sont écartés. On comprend que le dispositif selon l'invention permet de positionner un vérin d'une manière parfaitement stable dans n'importe quelle position, y compris dans ses positions intermédiaires ; et ce, indépendamment de la force qui s' exerce sur ce dernier dans des conditions normales d'utilisation. En d'autres termes, le vérin se trouve en permanence dans une position d'équilibre stable, même dans ses positions intermédiaires qui sont a priori des positions instables du fait de la compressibilité de l'air, comme expliqué ci-dessus. Pour stabiliser un vérin pneumatique à l'aide d'un dispositif selon l'invention, il suffit par exemple d'assujettir l'organe de commande à la tige de piston, et le distributeur au corps du vérin, en faisant en sorte que, dans la position du vérin que l'on désire rendre stable, ledit organe de commande et ledit distributeur se trouvent l'un par rapport à l'autre en position de stabilité. Dans cette position, le distributeur ne modifie pas la quantité d'air enfermée dans le corps du vérin. Ainsi, tant que la force extérieure appliquée au vérin ne varie pas, le vérin se comporte comme un vérin traditionnel dénué de tout dispositif de positionnement. Dès que ladite force extérieure varie, la compressibilité de l'air entraîne un déplacement du vérin. Par suite, l'organe de commande et le distributeur, qui sont chacun solidaire d'une partie du vérin, quittent leur position de stabilité, ce qui provoque une admission ou un échappement d'air dans le corps du vérin tendant à rétablir le volume d'air initial pour ramener le vérin dans sa position initiale. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le distributeur est muni intérieurement de conduits pour l'admission et l'échappement de l'air comprimé et comporte une fente qui le traverse de part en part en interrompant lesdits conduits, l'organe de commande se présentant sous la forme d'une lame qui coulisse dans ladite fente et comporte une pluralité d'orifices aptes à venir se placer en regard desdits conduits intérieurs du distributeur pour permettre le passage de l'air lorsque le distributeur et l'organe de commande s'écartent de leur position de stabilité. Ainsi, l'organe de commande agit sur le distributeur en fonction de la position qu'il occupe par rapport à ce dernier en provoquant alors les admissions et les échappements d'air adéquats pour replacer le piston dans sa position initiale. Par exemple, lorsque l'organe de commande se trouve en position de stabilité par rapport au distributeur, il obture tous ses orifices d'admission et d'échappement d'air, tandis que lorsqu'il se situe à droite de cette position, il provoque une admission d'air dans la partie droite du corps du vérin et un échappement d'air dans la partie gauche dudit corps, en agissant inversement lorsqu'il est placé à gauche de la position de stabilité. Selon l'invention, il est équivalent que le distributeur soit solidaire en translation de la tige de piston du vérin, l'organe de commande étant solidaire en translation du corps du vérin, et que le distributeur soit solidaire en translation du corps du vérin, l'organe de commande étant solidaire en translation de la tige de piston, à condition simplement que tout mouvement du vérin se traduise par un déplacement relatif de l'organe de commande par rapport au distributeur. Pour faciliter la compréhension, on supposera dans la suite que l'organe de commande est solidaire en translation de la tige de piston du vérin, tandis que le distributeur est solidaire en translation du corps du vérin, cette simplification n'étant aucunement limitative de la portée de l'invention. En général, l'une des parties du vérin est assujettie à un support fixe, tandis que l'autre partie est mobile par rapport audit support. Dans l'exemple non limitatif où le corps du vérin est solidaire du support, tandis que la tige de piston du vérin est mobile par rapport à ce support, et conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de commande est rendu solidaire de la tige de piston en y étant directement assujetti, alors que le distributeur est rendu solidaire en translation du corps du vérin en étant monté sur le support. De ce fait, tout mouvement de la tige de piston entraîne un déplacement de l'organe de commande par rapport au distributeur, qui est fixe. Réciproquement, en coulissant le distributeur par rapport au support, on le décale de sa position de stabilité par rapport à l'organe de commande. Or, le dispositif selon l'invention tend à maintenir le distributeur en position de stabilité par rapport à l'organe de commande. Par conséquent, la tige de piston se déplace par rapport au support, du fait que l'organe de commande y est directement assujetti. Ainsi, on manoeuvre le vérin en coulissant simplement le distributeur par rapport au support, indépendamment de la force qui s'exerce sur le vérin. Bien qu'il ait été expliqué en relation avec un exemple particulier, ce mode de réalisation n'est pas limité à un tel exemple dans lequel le corps du vérin est assujetti au support. En effet, dans le cas où c'est la tige de piston qui est assujettie au support, le corps du vérin devient la partie mobile du vérin, et le distributeur est alors monté directement sur le corps du vérin, tandis que l'organe de commande est monté sur le support. C'est alors organe de commande qui est susceptible d'être monté coulissant par rapport au support. En déplaçant ledit organe de commande, on provoque un déplacement du corps du vérin dans la même direction que l'organe de commande. D'une façon plus générale, lorsque le vérin comporte une partie mobile et une partie fixe par rapport à un support, le distributeur et l'organe de commande sont avantageusement assujettis l'un à la partie mobile, l'autre au support. Dans le mode de réalisation permettant la manoeuvre du vérin, soit le distributeur, soit l'organe de commande, est monté coulissant sur le support. Dans une variante préférée de ce mode de réalisation, un dispositif à commande électrique permet le déplacement soit de I1 organe de commande, soit du distributeur, par rapport au support. Avantageusement, on utilise à cet effet un moteur de faible puissance mais de grande précision tel qu'un moteur pas-à-pas. Un tel moteur ayant pour seul rôle de déplacer l'organe de manoeuvre ou le distributeur par rapport au support, il ne nécessite qu'une puissance minimale, puisque ledit moteur ne subit aucunement les forces éventuellement variables qui 5T exercent sur la tige du piston du vérin. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant deux modes de réalisation donnés à titre d'exemples et sans aucun caractère limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure I représente schématiquement un vérin pneumatique muni d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon Il-Il de la figure 1, et - la figure 3 représente schématiquement un vérin pneumatique muni d'un dispositif selon un second mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, un socle 1 supporte un vérin pneumatique 2 constitué par un corps 3, un piston 4 et sa tige 5. Deux arrivées d'air 6 et 7 se situent à chacune des extrémités -du corps 3 du vérin. Afin d'éviter de surcharger le dessin, on n'a pas fait figurer les échappements d'air qui sont contrôlés par le dispositif selon l'invention d'une façon analogue aux arrivées d'air 6 et 7. Conformément à l'invention, le dispositif comporte un distributeur d'air comprimé 8, monté sur le support 1, et relié par un conduit 9 à une source d'air comprimé non représentée. Une flèche 10 matérialise le flux d'air comprimé arrivant dans ce conduit 9. Le distributeur 8 comporte deux conduits de sortie 11 et 12 qui sont raccordés respectivement aux entrées d'air comprimé 6 et 7 du corps du vérin. A l'intérieur du distributeur 8, le conduit d'arrivée d'air 9 se sépare en deux branches 13 et 14 aboutissant chacune en regard d'un des conduits de sortie 11 et 12. Conformément à l'invention, un organe de commande 15, solidaire en translation de la tige 5, permet d'actionner le distributeur 8 en pénétrant dans une fente 15a prévue à cet effet sur le distributeur et le traversant de part en part pour séparer les conduits 11 et 13, 12 et 14. Dans le cas présent, l'organe 15 se présente sous la forme d'une lame munie de deux rangées d'orifices 16 et 17. On voit plus clairement sur la figure 2 la disposition des deux rangées d'orifices 16 et 17 par rapport aux extrémités des conduits 11 et 12. La taille croissante des orifices au voisinage de chaque extrémité permet d'obtenir un fonctionnement plus souple du dispositif comme il va être expliqué ultérieurement. Dans la position représentée du vérin, la lame 15 empêche toute admission d'air dans le vérin. En cas d'augmentation de la force schématisée par la flèche 18 qui s'exerce à l'extrémité de la tige 5, cette dernière a tendance à rentrer à l'intérieur du corps 3. Le déplacement vers la droite par rapport à la figure 1 de la tige 5 entraîne également le déplacement de la lame 15 dans la même direction. Dans ces conditions, les orifices 16 viennent se positionner en regard du conduit 12 et de la branche 14 du conduit d'arrivée d'air 9, permettant ainsi une admission d'air dans le corps 3 du vérin, à droite du piston 4. Grâce à leur taille croissante, les orifices 16 permettent une réaction progressive du dispositif, lequel crée une surpression qui compense l'augmentation de la force 18 et repousse la tige 5 vers la gauche. L'afflux d'air comprimé cesse dans le corps du vérin lorsque la tige 5 a retrouvé sa position d'origine, l'organe de commande 15 étant à nouveau en position de stabilité par rapport au distributeur 8. On comprend que grâce au dispositif selon l'invention, on peut stabiliser un vérin dans une position donnée, indépendamment de la force 18 qui s'applique sur celui-ci. L'échappement d'air comprimé du corps 3 du vérin peut être avantageusement contrôlé à l'aide de deux autres rangées d'orifices, prévues également sur l'organe de commande 15 et fonctionnant exactement à l'inverse des rangées 16 et 17 qui sont prévues pour l'admission d'air. Sur la figure 3, on a représenté un dispositif selon un second mode de réalisation de l'invention dans lequel on retrouve le socle 1 et le vérin 2 constitué par le corps 3, le piston 4 et sa tige 5. Dans le cas présent, la tige de piston 5 est solidaire du socle 1 tandis que le corps de vérin 3 est monté coulissant par rapport au socle 1 sur des glissières 19. Le distributeur est ici séparé en deux parties 8'a et 8'b dont chacune est destinée à contrôler l'arrivée d'air dans l'une des extrémités 6, respectivement 7, du corps 3 du vérin. Les deux demi-distributeurs 8'a, 8'b sont assujettis au corps du vérin 3. Deux conduits d'arrivée d'air 10ta et 10'b aboutissent chacun à un demi-distributeur 8'a et 8'b. Dans le cas présent, l'organe de commande est constitué par une tige 15' qui est montée axialement coulissante par rapport au vérin. Deux orifices 16' et 17' jouent le même rôle que les rangées d'orifices 16 et 17 précédemment décrites. L'organe 15' est solidaire en translation d'une courroie 20 elle-meme tendue entre une poulie libre en rotation 21 et une poulie motrice 22, laquelle est entraînée par un moteur 23. Comme le dispositif de la figure I, le dispositif illustré sur la figure 3 permet de stabiliser le vérin 2 dans toute position intermédiaire. En effet, en cas de déplacement intempestif du corps 3, par exemple vers la gauche par rapport au dessin, la conduite 10ta et l'orifice d'arrivée d'air 6 du corps 3 entrent en communication grâce à l'orifice 16', ce qui crée une surpression à gauche du piston 4 et le rétablissement du vérin dans sa position initiale. De plus, en actionnant le moteur 23 par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre, on entraîne la courroie 20 en rotation, laquelle déplace l'organe de manoeuvre 15' vers la gauche. Le conduit d'arrivée d'air 1O'b entre alors en communication avec l'orifice d'arrivée d'air 7, grâce à l'orifice 17' qui vient se positionner en regard de ces derniers. Une surpression d'air est ainsi créée à droite du piston 4 dans le corps du vérin, ce qui provoque le déplacement dudit corps 3 vers la gauche. Lorsque le moteur 23 s'arrête, l'organe de manoeuvre 15' s'immobilise. Le corps 3 du vérin cesse de se déplacer dès que le distributeur 8'b a retrouvé sa position de stabilité par rapport à l'organe 15' comme représenté sur la figure 3. L'actionnement du moteur 23 a donc permis de manoeuvrer le vérin 2 et de le replacer dans une position d'équilibre stable. Avec le dispositif de la figure 1, on aurait pu également manoeuvrer le vérin en déplaçant axialement le distributeur 8 par rapport au vérin. On voit que les dispositifs décrits ici sont particulièrement simples à réaliser et que leur fonctionnement assure parfaitement la stabilité d'un vérin pneumatique. I1 est bien entendu que ces modes de réalisation ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de positionnement stable d'un vérin pneumatique comportant un corps de vérin et une tige de piston, caractérisé par le fait qu'il comporte un distributeur (8, 8'a,8'b) apte à contrôler l'admission et l'échappement d'air comprimé dans le corps (3) du vérin (2), et un organe de commande (15, 15') du distributeur (8, 8'a,8'b), ledit distributeur et ledit organe de commande étant solidaires en translation, l'un du corps (3) du vérin, l'autre de la tige (5) de piston, l'organe de commande (15,15') agissant sur le distributeur (8'a,8'b) afin que ce dernier, d'une part maintienne constante la pression d'air dans le corps (3) du vérin lorsque le distributeur et l'organe de commande se trouvent l'un par rapport à l'autre dans une position dite de stabilité, et d'autre part crée dans le corps (3) du vérin, une admission ou un échappement d'air tendant à manoeuvrer le vérin pour remettre le distributeur et l'organe de commande dans leur position de stabilité lorsqu'ils en sont écartés. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le distributeur (8,8'a,8'b) est muni intérieurement de conduits (13,14) pour l'admission et l'échappement de l'air comprimé et comporte une fente (15a) qui le traverse de part en part en interrompant lesdits conduits, l'organe de commande (15) se présentant sous la forme d'une lame qui coulisse dans ladite fente et comporte une pluralité d'orifices qui sont aptes à venir se placer en regard desdits conduits (13,14) pour permettre le passage de l'air lorsque le distributeur et l'organe de commande s'écartent de leur position de stabilité. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, le vérin comportant une partie mobile et une partie fixée sur le support (1), le distributeur (8, 8'a,8'b) et l'organe de commande (15,15') sont rendus solidaires en translation de chacune desdites parties du vérin en étant assujettis l'un à la partie mobile du vérin, l'autre au support (1). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, soit le distributeur (8, 8'a,8'b) soit l'organe de commande (15,15') est monté coulissant sur le support (1).