Brevet FR2721358A1 — publié le 19951222

La présente invention concerne un vérin pour module de manipulation à piston fixe. Dans ce type de vérin, le corps du vérin se déplace par rapport au piston, et un élément de guidage est prévu pour assurer le déplacement longitudinal et empêcher une rotation entre le piston et le corps. Un tel vérin trouve une utilisation avantageuse dans les manipulateurs et les robots. Les brevets FR 2 566 847 et FR 2 588 328 au nom de la Demanderesse décrivent un vérin à piston fixe, dans lequel le corps de vérin est constitué d'un tube coulissant sur un piston fixe. Un élément de guidage est également prévu. Il est disposé parallèlement au corps de vérin, maintenu en place par des blocs, et est lié au corps de vérin par l'intermédiaire d'une pièce de forme adéquate. Pour réduire l'encombrement, I'élément de guidage reste à l'intérieur du carter lors de la sortie du corps du vérin. L'inconvénient de ces vérins est que le corps de vérin est une pièce tubulaire, mal adaptée pour constituer le bras d'un robot et être équipée d'un outil, à cause de sa forme, mais aussi de sa résistance mécanique. De plus, la fabrication du corps de vérin présente de nombreuses difficultés d'obtention. De plus, le guidage du corps de vérin est encombrant et d'un coût de réalisation élevé. Les systèmes de guidage connus permettent un encombrement réduit en longueur, mais cet encombrement n'est pas minimal en largeur et en hauteur, c'est-à-dire dans les directions transversales du mouvement du vérin. Il est également souhaitable de pouvoir arrêter le déplacement du vérin, avant que celui-ci soit en fin de course. Cet arrêt doit pouvoir avoir lieu tant lors d'un mouvement de sortie que de rentrée du corps du vérin. Le brevet FR 2 588 328, déjà cité ci-dessus, décrit un dispositif permettant de réaliser des arrêts intermédiaires. Dans ce but, le vérin décrit comporte une vis réversible servant également d'élément de guidage, de longueur sensiblement égale à la course totale du vérin et équipée d'un organe de blocage apte à arrêter sa rotation pour une course donnée du corps du vérin. L'organe de blocage est commandé par des capteurs ou par un codeur rotatif. Ce dispositif est électrique et est d'un coût de réalisation élevé. Il est également connu (Brevet EP-B-O 472 778), pour arrêter au cours de son déplacement un bras d'un manipulateur mû par un vérin, de placer une butée réglable dans une rainure en T du bras du manipulateur et de munir le manipulateur d'un vérin à double effet commandant le déplacement d'un amortisseur, qui s'escamote pour intercepter la butée lorsque l'arrêt est souhaité. Ce dispositif ne permet d'avoir qu'une plage de réglage faible en fin de course du vérin, et l'arrêt ne peut se faire qu'en sortie de tige. De plus, trois amortisseurs sont nécessaires: un pour la butée en fin de course de sortie du bras du manipulateur, un en fin de course de rentrée et un pour l'arrêt intermédiaire. Le but de l'invention est donc de fournir un vérin pour module de manipulation à piston fixe, comportant un système de guidage et d'anti- rotation d'encombrement réduit et réalisé avec peu d'éléments, tout en garantissant une grande précision, et permettant de réaliser des arrêts intermédiaires tout le long de la course du corps du vérin, tant dans le sens de la sortie de celui-ci que de sa rentrée. A cet effet, le vérin pour module de manipulation à piston fixe qu'elle propose comprend un corps de vérin coulissant sur un piston fixe monté sur un support par l'intermédiaire d'une tige de piston, et au moins un élément de guidage du corps sur le support. Selon l'invention, le corps de vérin est un profilé extrudé comportant au moins un trou longitudinal faisant office de corps de vérin, et équipé d'au moins deux tiges de guidage montées sur le profilé dans le sens longitudinal, et des paliers adaptés à la forme des tiges de guidage, dont l'un au moins est réglable, sont montés sur le support fixe. Ainsi, le profilé extrudé, qui forme le bras d'un robot par exemple, est à la fois l'élément moteur, puisqu'il fait office de corps de vérin, et élément servant au guidage et à l'anti-rotation du corps de vérin. L'encombrement est minimal. D'une part, l'élément moteur est intégré à la partie mobile: la paroi du cylindre sert à la fois de paroi étanche pour le corps de vérin, mais également de support pour un outil ou pour un accessoire. D'autre part, les tiges de guidage étant montées sur le profilé, I'espace nécessaire pour assurer la fonction de guidage peut être réduit au minimum: il suffit uniquement d'avoir de la place pour les paliers. Le fait d'avoir deux tiges de guidage au moins, permet de combiner à la fonction guidage de celles-ci, la fonction anti-rotation. Pour réduire l'encombrement et assurer efficacement la fonction antirotation, les éléments de guidage sont des tiges de section circulaire, incrustées en partie dans le profilé, sur deux faces opposées de celuici. Le profilé extrudé peut, dans certaines applications, porter un outil à son extrémité. Cet outil nécessite alors une alimentation électrique, pneumatique ou hydraulique. Pour faciliter cette alimentation, le profilé extrudé comporte deux trous longitudinaux parallèles, dont l'un fait office de corps de vérin. L'autre trou peut, outre servir à l'alimentation d'un outil, servir à loger un ressort de rappel ou un amortisseur à gaz. Ainsi, lorsque le vérin travaille en position verticale, le profilé sortant du vérin vers le bas, le profilé a tendance à tomber vers le bas en cas de panne d'alimentation du vérin. Pour des raisons de sécurité, il est préférable que, dans ce cas, le profilé soit rappelé en position haute. Un ressort ou un amortisseur à gaz permet ce rappel. Ce second trou peut aussi par exemple servir de corps de vérin. Dans ce cas, le vérin présenterait deux cylindres en parallèle. Ainsi, la puissance du vérin est doublée. Cette nouvelle conception de vérin à piston fixe permet également de réaliser des arrêts intermédiaires tout le long de la course du profilé. Dans ce cas, deux amortisseurs hydrauliques sont fixés sur le profilé, I'un amortissant les chocs dans le sens de la sortie du profilé, I'autre dans le sens de sa rentrée. Avantageusement, le profilé extrudé est guidé sur un support en forme de L, auquel est relié le piston fixe. Ainsi, le support est ouvert et n'est pas une boîte fermée. Le gain de place est alors très important, ainsi que le gain de poids. De plus l'accessibilité aux divers organes du vérin est grandement améliorée. Le piston fixe, les paliers pour le guidage sont montés sur le profilé en L servant de support. Pour les arrêts intermédiaires, chaque branche du L est munie d'une rainure longitudinale permettant de recevoir au moins une butée de position réglable, située sur le parcours de l'un des amortisseurs solidaire du profilé. Avantageusement, chaque butée est montée sur un vérin d'axe orthogonal à la direction de translation du profilé, déplaçable entre une position dans laquelle la butée est située sur le parcours d'un amortisseur et une position dans laquelle la butée est escamotée. Ainsi, les amortisseurs se déplacent avec le profilé servant de corps de vérin et viennent contre les butées en amortissant le choc lorsqu'un arrêt est souhaité. Sinon, la course de la butée est suffisante pour que l'amortisseur hydraulique et son support éventuel sur le profilé puisse passer au niveau de la butée escamotée sans collision. Le vérin utilisé pour chaque butée peut être par exemple un vérin à simple effet rappelé par un ressort. Cependant, de préférence, ce vérin est un vérin à double effet, dont le corps escamotable, constituant la butée, de forme prismatique, est guidé dans un bloc. Pour pouvoir intégrer le vérin à piston fixe dans un système automatisé, il est nécessaire de connaître la position du profilé servant de corps de vérin, et notamment de savoir si celui-ci est ou non arrêté au niveau d'un arrêt intermédiaire. De ce fait, un détecteur est placé à proximité de chaque butée mobile, afin de détecter la présence ou non d'un amortisseur. Pour un meilleur contrôle, au niveau de chaque vérin commandant une butée mobile, un détecteur vérifie la position rentrée de la butée et un second détecteur vérifie la position sortie de la butée. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'un vérin à piston fixe selon l'invention: Figure 1 en est une vue en perspective Figure 2 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne 11-11 de la figure 1; Figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 111-111 de la figure 2, à échelle agrandie; Figure 4 est une vue de côté du vérin selon l'invention. La figure 2 représente un vérin 1 selon l'invention. Ce vérin 1 comprend un profilé 2 présentant un trou 3 traversant le profilé 2 longitudinalement et coulissant sur un piston fixe 9 équipé de sa tige de piston 4. Le profilé 2 est guidé par l'intermédiaire de tiges de guidage 5 et l'ensemble est monté sur un support 6. Le profilé 2 est en aluminium. Il est obtenu par extrusion. Il est de section sensiblement rectangulaire et comporte deux trous 3, 7 parallèles le traversant de part en part longitudinalement. Le premier trou 3 sert de chambre de vérin, et coulisse sur le piston fixe 9. Le second trou 7 permet d'avoir un profilé 2 plus léger. Dans l'exemple de la figure 2, le profilé 2 est destiné à être équipé d'un outil et une plaque porte-outil 8 est montée à son extrémité. Le trou 7 sert alors de canal permettant I'alimentation de l'outil en électricité et/ou en fluide sous pression. Le piston fixe 9 sur lequel coulisse le profilé 2 est équipé de joints d'étanchéité 10. Le piston 9 délimite, dans le trou 3 du profilé, deux chambres o vont être admis, séquentiellement, des pressions pneumatiques. On rencontre ainsi une chambre arrière 13 et une chambre avant 14 qui sont alimentées en pression par des organes, non représentés sur les figures. Le fond 11 de la chambre 13 est rendu étanche grâce à des joints d'étanchéité 12. Sur les faces supérieure et inférieure du profilé 2 sont incrustées, en partie, deux tiges de guidage 5 en acier. Par l'intermédiaire de ces tiges 5, le profilé est guidé par rapport au support 6 sur des galets (figure 3). Les galets 15 coopérant avec la tige de guidage 5 inférieure sont montés à l'aide d'un concentrique 16. La tête du concentrique est noyée dans un lamage dans le support 6, son autre extrémité est vissée sur ce support 6. Les galets 15 coopérant avec la tige de guidage 5 supérieure sont montés à l'aide d'un excentrique 17 sur un bloc 18 monté sur le support 6. La tête de l'excentrique 17 est noyée dans son support 18. L'autre extrémité de l'excentrique est filetée et vissée sur le bloc 18. Elle est munie d'un six pans creux intérieur qui permet le réglage de l'excentrique 17 en tournant plus ou moins, de manière à exercer une précharge du galet 15 sur la tige de guidage 5. Une fois le réglage obtenu, un contre-écrou 19 permet de bloquer l'excentrique 17 dans la position choisie. Les tiges de guidage 5 coopèrent avec les galets 15 pour guider le profilé 2 en translation par rapport au profilé support 6. Elles remplissent en outre la fonction d'anti-rotation. En effet, compte tenu de leur position sur deux faces opposées du profilé 2, ce dernier est bloqué en rotation autour de l'axe de translation longitudinal. Le support 6 est un profilé support présentant une section en forme de L. Chaque branche du L comporte une rainure 20. Les blocs 18 servant de support pour des galets 15 sont montés sur l'une de ces rainures. Des butées 21 sont montées à l'aide des rainures 20 sur le support 6. Elles sont montées sur un vérin à double effet 22 et guidées dans un bloc 23 à l'aide d'une liaison glissière. Sur le profilé 2 est fixé un support 24 pour deux amortisseurs hydrauliques autocompensés 25. Ces derniers sont montés parallèlement à I'axe du profilé 2. L'un est orienté pour amortir les chocs lorsqu'il rencontre un obstacle dans le sens de la sortie du profilé 2, l'autre pour les amortir dans le sens de la rentrée du profilé 2. Chaque amortisseur 25 est monté de telle sorte que, lorsque les butées 21 situées sur la rainure 20 correspondante sont en position sortie, il entre en collision avec ces butées au cours de la course du profilé 2, et que, lorsque ces butées 21 sont en position rentrée, il passe devant les butées 21 sans collision. Ces amortisseurs 25 servent également à amortir le choc en fin de course du profilé 2. Ils entrent alors en collision dans un sens sur une plaque 26, à laquelle est également fixée la tige de piston 4, et dans l'autre sens sur un carter 27. La plaque 26 et le carter 27 sont tous deux fixés sur le profilé support 6. Les butées 21 peuvent être placées de telle sorte que le profilé 2 puisse s'arrêter, tant dans le sens de la sortie du profilé 2 que dans le sens de la rentrée du profilé 2, dans une (ou plusieurs) position intermédiaire quelconque. La forme en L du support 6 est très avantageuse, car elle permet une excellente accessibilité aux butées 21. Il suffit en effet de déposer le carter 27 pour avoir directement accès à celles-ci, et aussi à tous les autres organes du vérin. Lorsque le vérin 1 est intégré dans un ensemble automatisé, il est nécessaire de connaître la position du profilé 2 et des butées 21. Des détecteurs (non représentés) sont alors prévus. Un premier détecteur - par exemple un détecteur inductif PNP ou NPN- permet de détecter la présence du support 24 des amortisseurs à proximité d'une butée 21: il est placé sur l'axe 28 (figure 4). Un second détecteur placé sur l'axe 29 détecte si la butée 21 est rentrée et un troisième, placé sur l'axe 30, si la butée 21 est sortie. L'information donnée par ces détecteurs est alors transmise à I'unité de commande centrale qui gère l'ensemble automatisé auquel est intégré le vérin 1. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Ainsi, par exemple, le profilé constituant le corps du vérin n'est pas forcément parallélépipèdique, mais peut par exemple présenter une autre forme prismatique. De même, le second trou à l'intérieur de ce profilé servant à l'alimentation de l'outil n'est pas indispensable, ou bien au contraire, ce second trou peut avoir une autre fonction que celle décrite dans l'exemple. Ce second trou peut servir à loger un ressort ou un amortisseur à gaz, rappelant le profilé dans la position rentrée. Ainsi, en cas de panne d'alimentation du vérin, le profilé rentre automatiquement. C'est en général la position dans laquelle il y a le moins de risque de collision. Afin de doubler la puissance du vérin, ce second trou peut, comme le premier, servir de corps de vérin. Dans ce cas, il coulisse sur un second piston fixe, également relié au support. Bien entendu, le profilé peut, si nécessaire, présenter un troisième trou, parallèle aux deux autres. Les tiges de guidage sont incrustées en partie dans le profilé. Des tiges non incrustées conviendraient également. Dans ce cas, l'encombrement serait légèrement plus important, mais la fonction de guidage et d'anti-rotation des tiges serait conservée. Bien entendu, plusieurs butées peuvent prendre place sur une même rainure du profilé support. Pour des raisons de clarté du dessin, seule une butée par rainure a été dessinée. Ces butées sont commandées par des vérins à double effet. Un vérin à simple effet, rappelé par ressort, peut également convenir. De même, trois détecteurs sont prévus par butée pour contrôler la position du profilé et de la butée. Suivant les applications, le nombre de détecteurs peut être réduit (ou augmenté). REVENDICATIONS 1. Vérin pour module de manipulation à piston fixe (1) comprenant un corps de vérin (2) coulissant sur un piston fixe (9) monté sur un support (6) par l'intermédiaire d'une tige de piston (4), et au moins un élément de guidage du corps sur le support, caractérisé en ce que le corps de vérin est un profilé extrudé (2) comportant au moins un trou (3) longitudinal faisant office de corps de vérin, et équipé d'au moins deux tiges de guidage (5) montées sur le profilé (2) dans le sens longitudinal, et en ce que des paliers (15) adaptés à la forme des tiges de guidage (5), dont l'un au moins est réglable, sont montés sur le support fixe (6). 2. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de guidage sont des tiges de section circulaire, incrustées en partie dans le profilé (2), sur deux faces opposées de celui-ci. 3. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le profilé extrudé (2) comporte deux trous (3, 7) longitudinaux parallèles, dont l'un (3) fait office de corps de vérin. 4. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux amortisseurs hydrauliques (25) sont fixés sur le profilé (2), I'un amortissant les chocs dans le sens de la sortie du profilé, I'autre dans le sens de sa rentrée. 5. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le profilé extrudé (2) est guidé sur un support (6) en forme de L, auquel est relié le piston fixe (9). 6. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chaque branche du L est munie d'une rainure longitudinale (20) permettant de recevoir au moins une butée (21) de position réglable, située sur le parcours de l'un des amortisseurs (25) solidaire du profilé (2). 7. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque butée (21) est montée sur un vérin d'axe orthogonal à la direction de translation du profilé (2), déplaçable entre une position dans laquelle la butée est située sur le parcours d'un amortisseur (25) et une position dans laquelle la butée est escamotée. 8. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vérin (22) utilisé pour chaque butée (21) est un vérin à double effet, dont le corps escamotable, constituant la butée, de forme prismatique, est guidé dans un bloc (23). 9. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'un détecteur est placé à proximité de chaque butée mobile (21), afin de détecter la présence ou non d'un amortisseur (25). 10. Vérin pour module de manipulation à piston fixe selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'au niveau de chaque vérin (22) commandant une butée mobile (21), un détecteur vérifie la position rentrée de la butée et un second détecteur vérifie la position sortie de la butée.