Brevet FR2852309A1 — publié le 20040917

1. . Procédé et palier plan pour le déplacement de charges lourdes. La présente invention concerne un procédé et un palier plan pour le déplacement de charges lourdes. Il est connu, pour le déplacement de charges très lourdes (machinesoutils, 5 gros-porteurs en construction, etc.) sur des surfaces planes diverses telles que sols aménagés, d'utiliser des paliers plans à roulements constitués d'un système de plaques à billes de grandes dimensions. Actuellement, les paliers à roulement les plus gros peuvent recevoir un effort de compression de l'ordre de 3000 kN. Il est pratiquement impossible d'aller au-delà de cet effort pour des raisons de 10 fabrication des plaques de roulement cémenté. Ce système de plaques à billes est donc limité en charge. Outre cette limitation, le système susmentionné a encore pour inconvénients: - de nécessiter des usinages très précis et coûteux de ses composants 15 et notamment des billes; - l'obligation de disposer de surfaces de roulement présentant une planéité parfaite et une rugosité particulière; - le besoin d'espace plus important que celui qui correspond au déplacement de la charge, la translation d'une distance d de celle-ci 20 nécessitant, en effet, un déplacement de 2d pour le système. L'invention a notamment pour but de réaliser un procédé et un palier plan hydraulique affranchis des insuffisances et inconvénients susmentionnés. Selon le procédé de l'invention, la charge à déplacer est placée en appui sur la surface supérieure d'un piston monté avec une aptitude de coulissement 25 vertical dans un cylindre et comprimant un fluide renfermé dans une chambre délimitée par ledit cylindre ouvert à sa base et par la surface sur laquelle doit être déplacée la charge, de sorte que le poids de cette dernière entraîne, par l'intermédiaire du piston, une augmentation de la pression laquelle génère un effort perpendiculaire à la base dudit cylindre et directement transmis de la charge à déplacer à la surface sur laquelle doit être déplacée ladite charge, de sorte que la translation de cette dernière peut s'opérer sans générer d'effort de frottement. Le palier plan selon l'invention comprend: - d'une part, un ensemble mobile verticalement et comportant principalement un piston et un socle solidaire dudit piston et disposé au- dessus de celui-ci; et, - d'autre part, un ensemble destiné à reposer sur une surface réceptrice plane et pouvant être déplacé latéralement sur cette dernière, cet 10 ensemble comprenant essentiellement un patin constituant la partie inférieure dudit ensemble et un cylindre vertical formant la partie supérieure de ce dernier; le piston étant logé avec une aptitude de coulissement étanche dans le cylindre lequel délimite, avec ledit patin, une chambre de pression ouverte à la base de 15 celui-ci et destinée à renfermer un fluide. Lorsqu'une charge est appliquée sur le socle de ce palier plan, le piston comprime le fluide en entraînant une augmentation de la pression. Cette pression génère un effort perpendiculaire à la base du patin. Cet effort étant directement transmis de la charge à déplacer vers la surface réceptrice, sans générer d'effort 20 de frottement en cas de translation. Le palier plan selon l'invention est un système passif (pas de chaîne d'asservissement) permettant de réaliser une liaison plane en compression entre deux pièces ou systèmes avec de faibles coefficients de frottement. Le procédé et le palier plan selon l'invention procurent de nombreux 25 avantages par rapport aux procédés et dispositifs mis en oeuvre à ce jour. Notamment: - le système (procédé et palier plan selon l'invention) est autonome et ne nécessite pas d'apport d'énergie; - il est de technologie simple, les différents usinages sont identiques à ceux couramment réalisés pour la conception des vérins; - son fonctionnement ne demande pas une planéité particulière, seulement un coefficient de rugosité de 1-6 couramment usiné en mécanique; - il possède une bonne sécurité de fonctionnement, y compris en cas de fuite du fluide; - les efforts de frottement sont faibles, y compris en cas de fuite du fluide; - la translation d'une distance d nécessite un déplacement de d pour le système; - le système peut être large, de sorte qu'il dispose d'une bonne assise; - en cas de fuite du fluide, la pollution est faible; en outre, le fluide utilisable peut être non polluant. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en plan d'un exemple de réalisation du palier plan selon l'invention. La figure 2 est une vue à plus grande échelle et en coupe diamétrale selon la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue à plus grande échelle et en demi-coupe radiale suivant la ligne 3-3 de la figure 1, montrant le socle-piston en position haute. La figure 4 est une vue de dessous du palier plan. Les figures 5 et 6 sont des vues de détail, à échelle agrandie, respectivement de face et en plan, montrant les capteurs de positions pouvant avantageusement équiper le palier plan. La figure 7 est une vue en demi-coupe analogue à la figure 3, montrant le socle-piston en position basse extrême. On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple intéressant, bien que nullement limitatif, de mise en oeuvre du procédé et de réalisation du palier plan selon l'invention. Ce palier plan comprend, d'une part, un ensemble mobile verticalement 10 désigné dans son ensemble par la référence 1 aux figures 2, 3 et 7. Cet ensemble est principalement constitué d'un piston 2 et d'un socle 3 solidaire dudit piston et disposé au-dessus de celui-ci. Ce socle 3 présente une surface supérieure plane 4 et un diamètre supérieur à celui du piston 2, de sorte que ledit socle présente une partie périphérique 3a qui déborde latéralement par rapport 15 au corps cylindrique dudit piston. A titre indicatif seulement, le socle peut avoir un diamètre de l'ordre de 400 mm et le piston un diamètre de 280 mm. Le piston 2 et le socle 3 peuvent être constitués par un ensemble monobloc ou formés d'éléments assemblés par soudure, vissage ou autrement. D'autre part, le palier plan comprend un ensemble destiné à reposer sur une surface réceptrice plane telle que sols aménagés divers (chapes, dalles, planchers en béton, planchers métalliques, etc.), cet ensemble pouvant être déplacé latéralement, dans toutes les directions, sous de très faibles efforts, comme on l'explique ci-après. Cet ensemble désigné globalement par la référence 5, comprend un patin 6 constituant la partie inférieure dudit ensemble et un cylindre vertical 7 formant la partie supérieure de ce dernier, ledit patin et ledit cylindre étant, par exemple, rendus solidaires par soudure ou autrement. Le piston 2 est monté avec une aptitude de coulissement étanche dans le cylindre 7. Celui-ci délimite la partie haute d'une chambre C dont la partie basse est constituée par une large ouverture O ménagée dans la partie centrale du patin 6. Cette ouverture O débouche à la base du patin 6 de sorte que lorsque le 5 palier plan est en position d'utilisation, en appui sur le sol S ou autre surface réceptrice, la chambre C est délimitée: par le fond circulaire plat 2a du piston 2, par la paroi cylindrique interne 7a du cylindre 7, par la paroi cylindrique interne 6a du patin 6 et par le sol plat S. Pour la mise en oeuvre du procédé et du palier plan selon l'invention, la 10 chambre C est remplie avec un fluide F préférablement constitué par de l'huile, mais qui pourrait aussi être de l'eau, ou de l'air. L'étanchéité entre la surface cylindrique du piston et la paroi interne du cylindre est assurée par un joint annulaire 8; d'autre part, des bagues de guidage 9 disposées de part et d'autre de ce joint, assurent la translation axiale 15 parfaite du piston 2 lors de ses mouvements verticaux. Le joint 8 et les bagues de guidage 9 sont, par exemple, logés dans des gorges circulaires superposées ménagées dans la paroi interne du cylindre 7. L'ensemble mobile 1 est relié à l'ensemble statique 5 au moyen de vis 10 traversant des trous à axe vertical 11 ménagés dans la partie périphérique 20 débordante 3a du socle 3 et se vissant dans des taraudages à axe vertical que présente la partie supérieure du cylindre 7. L'ensemble mobile est, par exemple, relié à l'ensemble statique, par six vis 10 disposées verticalement et espacées de 600, sur la portion cylindrique desquelles peut coulisser l'ensemble mobile 1. La tête 10a des vis 10 constitue une butée contre laquelle vient en appui un 25 épaulement circulaire des trous 11 dans la position haute extrême de l'ensemble mobile 2-3 (figure 3), de sorte à limiter l'amplitude du mouvement dudit ensemble vers le haut, et en empêchant ainsi la sortie complète du piston 2 par le haut et la séparation des ensembles mobile 1 et statique 5. Des moyens sont prévus pour limiter l'amplitude du déplacement vers le 30 bas de l'ensemble mobile 1. Selon l'exemple d'exécution représenté, ces moyens sont constitués par la bordure périphérique 3a du socle 3 surmontant le sommet ou face supérieure du cylindre 7. On comprend que, dans ce cas, le socle 3 présente un diamètre au moins supérieur au diamètre interne du cylindre 7. De manière avantageuse, le diamètre du socle est toutefois également supérieur au diamètre externe du cylindre. En position haute extrême de l'ensemble mobile 1 (figure 3), la surface inférieure 3b de la bordure périphérique 3a se trouve placée à distance de la surface supérieure 7a du cylindre 7. Cette distance "e" qui est, par exemple, de l'ordre de 20 mm, correspond à la course maximum de l'ensemble mobile. En position basse extrême de l'ensemble mobile 1 (figure 7), la bordure 10 périphérique 3a du socle 3 prend appui sur la surface supérieure 7a du cylindre 7. La face inférieure du patin annulaire 6 est munie: - d'une part, d'un anneau porteur plat 14 partiellement encastré dans une large gorge circulaire que présente la face inférieure du patin, cet 15 anneau porteur est exécuté dans un matériau présentant un faible coefficient de frottement, par exemple en résine polyester, et il peut présenter une épaisseur de l'ordre de 5 mm. - d'autre part, d'au moins un joint circulaire d'étanchéité disposé entre l'anneau et, de préférence, de deux joints circulaires d'étanchéité 12 et 20 13 disposés concentriquement, de part et d'autre dudit anneau porteur plat, à proximité des bords interne et externe, respectivement, du patin; La gorge dans laquelle est partiellement encastré l'anneau porteur plat présente un profil en escalier. Dans sa partie centrale la plus profonde, est encastré partiellement l'anneau porteur plat 14, tandis que sa partie périphérique 25 15 entourant ledit anneau porteur, présente une profondeur très réduite de sorte à permettre la formation d'un film d'huile. Cette gorge communique avec une réserve d'huile constituée par un canal vertical 21 ménagé dans le patin 6. L'entrée de cette réserve d'huile est obturée par un bouchon amovible 22. D'autre part, la face inférieure de l'anneau porteur plat 14 est pourvue d'entailles 30 radiales 14a communiquant avec la gorge 15. Le joint annulaire 13 disposé sur le côté interne de l'anneau porteur plat 14, a pour fonction de protéger ce dernier de la pression générée par le volume d'huile renfermé dans la chambre C. L'ensemble mobile 1 est pourvu d'un canal 16 permettant d'établir une 5 communication entre la chambre C et l'extérieur, l'entrée de ce canal étant prévue latéralement, dans la partie débordante 3a du socle 3. Elle est équipée d'un raccord 17 et peut être fermée par un bouchon amovible 18. Sur l'entrée du canal 16, il est possible de brancher un capteur de pression permettant de mesurer la pression à l'intérieur de la chambre de pression C. 10 Ladite entrée peut aussi être utilisée comme orifice de purge. D'autre part, le patin 6 est pourvu d'un canal radial 19 permettant également d'établir une communication entre la chambre C et l'extérieur, l'orifice d'entrée de ce canal étant muni d'un raccord 19a et peut être fermé par un bouchon amovible 20. Cet orifice sert au remplissage de la chambre C. Le palier plan selon l'invention peut encore avantageusement comporter un indicateur de niveau et un ou plusieurs capteurs de position. L'indicateur de niveau 23 est monté à l'entrée d'un canal horizontal 24 communiquant avec la réserve d'huile 21. Suivant l'exemple illustré, l'ensemble mobile 1 est muni, latéralement, de 20 deux détecteurs de positions 25A 25B coopérant avec un plat 26 que présente latéralement le cylindre fixe 7 pour transmettre des informations permettant de mesurer la hauteur du volume du fluide renfermé dans la chambre C. Le palier plan qui vient d'être décrit peut fonctionner suivant deux modes: A) mode normal. Sous l'effet de la charge placée en appui sur le socle 3, le piston 2 comprime le fluide F renfermé dans la chambre C, ce qui entraîne une augmentation de la pression à l'intérieur de celle-ci. Cette pression génère un effort perpendiculaire à la surface d'appui du patin, cet effort étant directement transmis du sol vers la charge, sans générer d'effort de frottement en cas de translation. La partie restante de l'effort est reprise par le système introduisant des efforts parasites liés aux coefficients de frottement en cas de translation. B) Mode dégradé En cas de fuite d'huile, l'ensemble mobile 1 descend et vient reposer sur le sommet du cylindre 7, par l'intermédiaire de sa partie périphérique débordante 3a. L'effort total transite alors directement mécaniquement par ce palier plan. Le glissement est assuré par l'anneau porteur plat 14 positionné sous le patin 6. Dans ce cas, le glissement est favorisé par le film d'huile présent dans la gorge 10 15. En cas de translation, les coefficients de frottement de l'anneau porteur plat 14 génèrent des efforts parasites supérieurs à ceux du mode de fonctionnement "normal", mais une translation dans toutes les directions reste possible, sans effort trop important. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour le déplacement de charges lourdes, caractérisé en ce que la charge à déplacer est placée en appui sur la face supérieure d'un piston (2) 5 monté avec une aptitude de coulissement vertical dans un cylindre (7) et comprimant un fluide (F) renfermé dans une chambre (C) délimitée par ledit cylindre ouvert à sa base et par la surface (S) sur laquelle la charge doit être déplacée, de sorte que le poids de cette dernière entraîne, par l'intermédiaire du piston, une augmentation de la pression laquelle génère un effort 10 perpendiculaire à la base du cylindre et directement transmis de la charge à déplacer à la surface sur laquelle doit être déplacée ladite charge, de sorte que la translation de cette dernière peut s'opérer sans générer d'effort de frottement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide utilisé est de 15 l'huile. 3. Palier plan pour le déplacement de charges lourdes, caractérisé en ce qu'il comprend: - d'une part, un ensemble (1) mobile verticalement et comportant principalement un piston (2) et un socle (3) solidaire de ce piston et 20 disposé au-dessus de celui-ci; et, - d'autre part, un ensemble (5) destiné à reposer sur une surface réceptrice plane (S) et pouvant être déplacé latéralement sur cette dernière, cet ensemble comprenant essentiellement un patin (6) constituant la partie inférieure dudit ensemble et un cylindre vertical (7) 25 formant la partie supérieure de ce dernier; le piston (2) étant logé avec une aptitude de coulissement étanche dans le cylindre (7) lequel délimite, avec ledit patin (6) une chambre de pression (C) ouverte à la base de celui-ci et destinée à renfermer un fluide (F). - 1 0 4. - Palier plan selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (3a, 7) limitant l'amplitude du mouvement de l'ensemble mobile (1) vers le bas, et/ou des moyens (1Oa, 11) limitant l'amplitude de ce mouvement vers le haut. 5. Palier plan suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la bordure périphérique (3a) du socle (3) surmonte le sommet du cylindre (7) et en ce que, en position haute de l'ensemble mobile (1), la surface inférieure (3b) de ladite bordure périphérique (3a) se trouve placée à distance de la surface supérieure (7a) dudit cylindre (7). 6. Palier plan selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la face inférieure du patin (6) est munie d'un anneau porteur plat (14) réalisé dans un matériau présentant un faible coefficient de frottement. 7. Palier plan suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'une gorge (15) de faible profondeur est prévue autour de l'anneau porteur plat (14), cette gorge 15 communiquant avec une réserve d'huile (21) ménagée dans l'épaisseur du patin (6). 8. Palier plan selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'anneau porteur plat (14) est pourvu d'entailles radiales (14a) communiquant avec la gorge (15). 9. Palier plan suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la face inférieure du patin (6) est munie d'au moins un joint circulaire d'étanchéité (13) disposé concentriquement à l'anneau porteur plat (14), entre ce dernier et l'ouverture inférieure de la chambre (C). 10. Palier plan selon la revendication 9 et l'une quelconque des revendications 6 25 à 8, caractérisé en ce que la face inférieure du patin (6) est munie d'au moins un joint circulaire d'étanchéité (12) disposé concentriquement à l'anneau porteur plat (14) et autour de ce dernier. 11. Palier plan suivant l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la paroi interne du cylindre (7) est munie de bagues de guidage (9) 30 permettant de guider le piston (2) lors de ses déplacements verticaux. - 11 12. Palier plan selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que la paroi interne du cylindre (7) est munie d'au moins un joint d'étanchéité (8). 13. Palier plan selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé en 5 ce que l'ensemble mobile (1) est relié à l'ensemble statique (5) au moyen de vis verticales (10) sur lesquelles peut coulisser l'ensemble mobile (1) et dont les têtes (10a) constituent des butées limitant le mouvement dudit ensemble vers le haut et empêchant la séparation desdits ensembles mobile (1) et statique (5). io 14. Palier plan suivant l'une quelconque des revendications 3 à 13, caractérisé en ce qu'un canal (16) permettant de mettre la chambre de pression (C) en communication avec l'extérieur, est ménagé dans l'ensemble mobile (1), ce canal, fermé par un bouchon amovible (18), débouchant latéralement et remplissant la fonction d'orifice de purge ou pouvant être raccordé à un 15 capteur de pression. 15. Palier plan selon l'une quelconque des revendications 3 à 14, caractérisé en ce qu'un canal (19) permettant de mettre la chambre de pression (C) en communication avec l'extérieur, est ménagé dans le patin (6), ce canal fermé par un bouchon amovible (20), débouchant latéralement et remplissant la 20 fonction d'orifice de remplissage. 16. Palier plan suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le patin (6) est équipé, latéralement, d'un indicateur de niveau (23) permettant de vérifier le niveau d'huile renfermé dans la réserve d'huile (21). 17. Palier plan selon l'une quelconque des revendications 3 à 16, caractérisé en 25 ce que l'ensemble mobile (1) est muni d'un ou plusieurs capteurs de position (25A, 25B) aptes à transmettre des informations permettant de mesurer la hauteur du volume de fluide (F) renfermé dans la chambre (C).