Brevet FR2849908A1 — publié le 20040716

La présente invention concerne une vanne de sécurité pour l'alimentation en fluide sous pression d'une machine, la vanne étant du type comprenant un corps et un obturateur mobile dans le corps entre une position fermée et une position ouverte. L'invention s'applique notamment à l'alimentation de machines d'usinage, par exemple les machines portatives de perçage à moteurs pneumatiques. Une telle machine est raccordée à une source d'air comprimé, par exemple via un tuyau, et comporte généralement une broche rotative portant un 10 outil de perçage. Si une baisse de pression se produit en amont de la machine lorsqu'elle fonctionne, par exemple suite à la formation d'un pli dans le tuyau, le moteur pneumatique n'entraîne plus l'outil de perçage. Lors d'une remontée ultérieure en pression, par exemple lorsque le 15 tuyau est déplié, l'outil peut être, sur certaines machines, réentraîné intempestivement par le moteur. On conçoit que cela induit des risques de blessure d'un opérateur utilisant la machine de perçage. On connaît par ailleurs des électrovannes de sécurité équipant des 20 circuits d'alimentation en air comprimé. Une telle électrovanne est commandée en fonction de signaux fournis par un capteur de pression extérieur à la vanne pour déclencher sa fermeture lorsque la pression diminue en dessous d'une valeur seuil prédéterminée. De telles électrovannes conduisent à des structures relativement 25 complexes et coteuses et mal adaptées à des machines portatives. Un but de l'invention est de résoudre ces problèmes en fournissant une vanne du type précité qui permette de limiter les risques de blessure suite à une baisse momentanée de la pression du fluide, et qui soit d'une structure simple et de cot réduit. A cet effet, l'invention a pour objet une vanne du type précité, caractérisée en ce que qu'elle comprend des moyens de déplacement de l'obturateur pour le déplacer vers sa position fermée lorsque la pression du fluide est inférieure à une valeur seuil, et en ce que les moyens de déplacement comprennent: - un piston d'entraînement de l'obturateur vers sa position ouverte, le piston étant au contact du fluide sous pression lorsque l'obturateur est en position ouverte, et - des moyens de rappel de l'obturateur vers sa position fermée. Selon des modes particuliers de réalisation, la vanne peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - les moyens de rappel sont adaptés pour engendrer une force de rappel équilibrant la force exercée sur le piston par le fluide lorsque sa pression est égale à la valeur seuil, - les moyens de rappel comprennent un ressort de poussée du piston à l'encontre de l'action du fluide sous pression sur le piston, - la vanne comprend un organe de commande accessible depuis l'extérieur de la vanne pour commander le déplacement de l'obturateur vers sa position ouverte, - la vanne comprend un organe de commande accessible depuis l'extérieur de la vanne pour commander le déplacement de l'obturateur vers sa 20 position fermée, - les moyens de déplacement comprennent un tiroir qui porte le piston et auquel l'obturateur est relié, - le ou chaque organe de commande est porté par une extrémité du tiroir, et - les moyens de déplacement de l'obturateur sont disposés dans le corps. L'invention a en outre pour objet une machine comprenant un circuit d'alimentation en fluide sous pression, caractérisée en ce que le circuit comprend une vanne de sécurité telle que définie ci-dessus. Selon une variante, la machine constitue une machine d'usinage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une machine d'usinage selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale de la vanne de sécurité de la machine de la figure 1, l'obturateur de la vanne étant en position fermée, et - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, l'obturateur étant en position ouverte. La figure 1 illustre une machine pneumatique portative de perçage 1 qui comprend classiquement: - un carter 2 enfermant un moteur pneumatique, un circuit 3 d'alimentation du moteur pneumatique en air comprimé, le circuit 3 comprenant un raccord 4 destiné à être relié par exemple via un tuyau à une source d'air comprimé non-représentée, - une broche 6 porte-outils, et - un mécanisme non-représenté d'entraînement de la broche 6. De manière classique, des outils de perçage peuvent être montés de manière amovible à l'extrémité avant 8 de la broche. Le mécanisme d'entraînement est un mécanisme permettant de transformer le mouvement de l'arbre de sortie du moteur pneumatique en des 20 mouvements de translation de la broche 6 le long de son axe A et en des mouvements de rotation autour de cet axe A. Il peut s'agir par exemple d'un mécanisme classique généralement dénommé en français " mécanisme d'avance mécanique " et en anglais " positive feed drill ". Un tel mécanisme est décrit par exemple dans le document US-5 351 25 797. La machine 1 comprend une gâchette 10 d'actionnement du fonctionnement du moteur pneumatique. Le circuit d'alimentation 3 comprend en aval du raccord 4 une vanne de sécurité 12. Comme illustré plus particulièrement par les figures 2 et 3, la vanne 12 comprend principalement: - un corps 14 traversé par un passage longitudinal 16, - un obturateur 18, et - un tiroir transversal 20 de déplacement de l'obturateur 18. Le raccord 4 est reçu dans l'extrémité amont du passage 16 et est fixé au corps 14, par exemple par vissage. Le raccord 4 est creux et communique avec le passage 16 pour former un canal 22 de circulation de l'air comprimé. L'extrémité aval du passage 16 est taraudée pour permettre la fixation de la vanne 12 au reste de la machine 1 et assurer la mise en communication du canal 22 avec le reste du circuit d'alimentation 3. Le corps 14 comprend un épaulement annulaire 24 qui forme à l'intérieur du canal 22 un siège pour l'obturateur 18. L'obturateur 18 a, par exemple, sensiblement une forme de disque. Il est basculant par rapport au siège 24 entre une première position fermée illustrée par la figure 2, et une seconde position ouverte illustrée par la figure 3. Dans la position fermée de la figure 2, l'obturateur 18 est en appui contre le siège 24 et obture le canal 22 de sorte que l'alimentation du moteur 15 pneumatique en air comprimé est empêchée. Dans la position ouverte de la figure 3, l'obturateur 18 a basculé dans le sens horaire sur la figure 3 par rapport à son bord inférieur en écartant ainsi son bord supérieur du siège 24. Le canal 22 n'est donc plus obturé et l'air comprimé peut alors le traverser pour alimenter le moteur pneumatique de la 20 machine 1. La vanne 12 comprend en outre un ressort 26 de rappel de l'obturateur 18 vers sa position fermée. Ce ressort 26 prend appui en amont sur un épaulement annulaire 28 prévu à l'intérieur du raccord 4, et en aval sur l'obturateur 18 autour d'un téton 30 amont. L'obturateur 18 est prolongé vers l'aval, c'est-à-dire vers la gauche sur les figures 2 et 3, par une tige 32 de liaison au tiroir 20. Cette tige 32 est terminée par une rotule 34 reçue dans un orifice 36 ménagé dans un tronçon intermédiaire du tiroir 20. On notera que l'orifice 36 est évasé à son extrémité amont. Le tiroir 20 a une forme de tige et traverse le corps 14 au moyen de 30 deux orifices, à savoir un orifice 38 inférieur sur les figures 2 et 3 et un orifice 40 supérieur sur ces mêmes figures. Un joint torique d'étanchéité 42 est disposé dans l'orifice inférieur 38, entre le corps 14 et le tiroir 20. Un bouton de commande 44, disposé à l'extérieur du corps 14 et accessible depuis l'extérieur de la vanne 12, est vissé dans l'extrémité inférieure du tiroir 20. Ce bouton 44 est de couleur verte pour signaler qu'il commande 5 l'alimentation de la machine 1 en air comprimé comme cela sera décrit par la suite. L'orifice supérieur 40 est un orifice étagé qui comprend un tronçon inférieur 46 étroit entourant à faible distance le tiroir 20 et un tronçon supérieur 48 plus large. Un épaulement annulaire 49 relie les tronçons 46 et 48. La vanne 12 comprend en outre un capuchon 50 vissé sur le corps 14 pour délimiter avec le tronçon supérieur 48 de l'orifice 40 un cylindre 52 recevant un piston 54 venu de matière avec l'extrémité supérieure 55 du tiroir 20. Un joint torique d'étanchéité 56 est disposé entre le piston 54 et la paroi du tronçon supérieur 48 de l'orifice 40. L'extrémité supérieure 55 du tiroir 20 traverse un orifice 58 prévu dans le fond 59 du capuchon 50. L'orifice 58 entoure à faible distance l'extrémité 55. Un bouton de commande 60 accessible depuis l'extérieur de la vanne 12 est vissé sur l'extrémité supérieure 55 du tiroir 20. Ce bouton 60 est de couleur rouge pour signaler qu'il commande l'interruption de l'alimentation de la 20 machine 1, comme cela sera décrit par la suite. On notera que le bouton 60 est entouré d'un rebord annulaire 62 prévu sur le capuchon 50. Un rebord 64 venu de matière avec le corps 14 entoure le bouton inférieur 44 pour éviter les manipulations intempestives du bouton 44. Un ressort 65 est disposé dans le cylindre 52 autour de l'extrémité 55 du tiroir 20. Le ressort 65 prend appui sur le fond 59 du capuchon 50 et sur le piston 54. Une tige transversale 66 est reçue dans un orifice 68 ménagé dans le tronçon intermédiaire du tiroir 20, au-dessus de l'orifice 36. Cette tige 66 s'étend 30 latéralement par rapport au tiroir 20 pour être reçue dans une fente verticale de guidage (non-représentée) ménagée dans une paroi latérale du corps 14. La tige 66 participe au guidage du tiroir 20 lors de ses déplacements qui vont maintenant être décrits. Le tiroir 20 est mobile en translation par rapport au corps 14 entre deux positions extrêmes ou de fin de course, à savoir une première position inférieure de repos illustrée par la figure 2 et une seconde position supérieure active illustrée par la figure 3. Dans la position de repos de la figure 2, le piston 54 est en appui contre l'épaulement 49 de l'orifice 40. La chambre délimitée sous le piston 54 dans le cylindre 52 est donc de volume sensiblement nul. L'obturateur 18 est alors en position fermée. La position de repos du tiroir 20 est donc une position d'interruption de l'alimentation en air comprimé. On notera que l'air comprimé situé en amont de l'obturateur 18 agit sur ce dernier pour le plaquer contre le siège 24 et le maintient ainsi dans sa position fermée, quelle que soit la pression de l'air comprimé, de sorte que la position de repos du tiroir 20 est une position stable. Le bouton inférieur 44 est alors en position extraite et le bouton supérieur 60 en position enfoncée. Un évidement 69 ménagé dans l'extrémité inférieure 45 du tiroir 20 forme alors un évent permettant la mise à l'air du canal 22 en aval de l'obturateur 18. Dans la position active illustrée par la figure 3, le tiroir 20 a été manuellement déplacé vers le haut par rapport à sa position de repos de la figure 20 2. Le tiroir 20 a entraîné avec lui la rotule 34 provoquant ainsi le basculement de l'obturateur 18 dans sa position ouverte contre l'action du ressort 26. La position active du tiroir 20 est donc une position d'alimentation en air comprimé. Le joint 42 assure l'étanchéité entre l'extrémité inférieure 45 du tiroir 20 et le corps 14. Le piston 54 s'est alors déplacé vers le haut dans le cylindre 52 en 25 augmentant le volume de la chambre 70 située dans le cylindre 52 sous le piston 54. Cette chambre 70 communique, via le tronçon inférieur 46 de l'orifice 40, avec le canal 22 de sorte que l'air comprimé de la source est en contact avec toute la surface de la paroi inférieure 72 du tiroir 54. Le ressort 65 a été comprimé entre le piston 54 et le fond 59 du 30 capuchon 50 et tend ainsi à repousser le tiroir 20 vers sa position de repos. Le ressort 65 est taré pour équilibrer la force exercée sur le piston 54 par de l'air présent dans la chambre 70 et ayant une pression égale à une valeur seuil prédéterminée. Ainsi, lorsque le tiroir 20 est en position d'alimentation comme sur la figure 3, et si la pression de l'air comprimé dans le canal 22 passe sous la valeur seuil, le ressort 65 entraîne le tiroir 20 via le piston 54 vers sa position d'interruption de l'alimentation. Le tiroir 20 déplace alors l'obturateur 18 vers sa 5 position fermée. Le tiroir 20 et l'obturateur 18 reviennent ainsi dans leurs positions illustrées par la figure 2. On notera que le ressort 26 n'est pas assez puissant pour ramener à lui seul l'obturateur 18 dans sa position fermée. Si une remontée en pression intempestive intervient ensuite, l'air sous pression en amont de l'obturateur 18 le maintient dans sa position fermée et le io moteur pneumatique n'est pas alimenté en air comprimé. Ainsi, une reprise intempestive de l'entraînement de la broche 6 n'est pas possible. Pour pouvoir utiliser à nouveau la machine 1, il faut pousser le bouton 44 vers le haut pour amener le tiroir 20 vers sa position d'alimentation et donc 15 l'obturateur 18 vers sa position ouverte. Si la pression de l'air comprimé est suffisante, cette position du tiroir 20 est une position stable. En effet, la force exercée par l'air comprimé sur le piston 54 est alors supérieure à la force de rappel exercée par le ressort 65. Si l'on souhaite interrompre l'alimentation de la machine 1 lors de son 20 fonctionnement, on peut appuyer sur le bouton 60 pour amener l'ensemble tiroir 20/obturateur 18 dans sa position de la figure 2. Ainsi, la vanne 12 provoque automatiquement l'interruption de l'alimentation en cas de diminution de la pression de l'air d'alimentation sous une valeur seuil et impose une action volontaire de l'opérateur pour rétablir 25 l'alimentation. Dans une variante non-représentée, la vanne 12 peut comprendre des moyens de réglage de la force de rappel du ressort 65 pour modifier la valeur seuil de pression. De tels moyens de réglage comprennent par exemple une vis. Les risques de blessure d'un opérateur par une remise en 30 fonctionnement intempestive de la machine 1 sont donc réduits. En outre, la vanne 12 a une structure simple, un encombrement et un cot réduits, notamment car elle ne fait pas intervenir de moyens électriques pour commander le déplacement de l'obturateur 18 et car les moyens de déplacement de l'obturateur 18 formés par le tiroir 20, le piston 54 et le ressort 65 sont intégrés à la vanne et plus précisément logés dans son corps 14. On notera également que la vanne 12 peut être intégrée très facilement à des machines 1 existant déjà. Plus généralement, une vanne telle que décrite ci-dessus peut être utilisée pour équiper des machines d'usinage autres que des machines de perçage, mais également équiper des machines consommatrices de fluide sous pression autres que des machines d'usinage. Elle est particulièrement adaptée à l'équipement de machines io portatives, c'est-à-dire de masse inférieure à 15 kg. Ici, le terme machine s'étend par exemple à des systèmes comprenant un ou plusieurs vérins. REVENDICATIONS 1. Vanne de sécurité (12) pour l'alimentation en fluide sous pression d'une machine, la vanne étant du type comprenant un corps (14) et un obturateur (18) mobile dans le corps (14) entre une position fermée (fig. 2) et une position 5 ouverte (fig. 3), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (20, 54, 65) de déplacement de l'obturateur pour le déplacer vers sa position fermée lorsque la pression du fluide est inférieure à une valeur seuil, et en ce que les moyens de déplacement comprennent: - un piston (54) d'entraînement de l'obturateur (18) vers sa position 10 ouverte, le piston étant au contact du fluide sous pression lorsque l'obturateur est en position ouverte, et - des moyens (65) de rappel de l'obturateur (18) vers sa position fermée. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (65) de rappel sont adaptés pour engendrer une force de rappel équilibrant la force 15 exercée sur le piston (54) par le fluide lorsque sa pression est égale à la valeur seuil. 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de rappel comprennent un ressort (65) de poussée du piston (54) à l'encontre de l'action du fluide sous pression sur le piston (54). 4. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de commande (44) accessible depuis l'extérieur de la vanne (12) pour commander le déplacement de l'obturateur (18) vers sa position ouverte. 5. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce 25 qu'elle comprend un organe de commande (60) accessible depuis l'extérieur de la vanne (12) pour commander le déplacement de l'obturateur (18) vers sa position fermée. 6. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de déplacement comprennent un tiroir (20) qui porte le piston 30 (54) et auquel l'obturateur (18) est relié. 7. Vanne selon la revendication 4 ou 5 prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisée en ce que le ou chaque organe de commande (44, 60) est porté par une extrémité (45, 55) du tiroir (20). 8. Vanne selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les moyens (20, 54, 65) de déplacement de l'obturateur (18) sont disposés dans le corps (14). 9. Machine (1) comprenant un circuit (3) d'alimentation en fluide sous s pression, caractérisée en ce que le circuit (3) comprend une vanne de sécurité (12) selon l'une des revendications précédentes. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle constitue une machine d'usinage.