Brevet FR2913481A1 — publié le 20080912

La présente invention concerne un dispositif mécanisé, qui permet d'assister un opérateur lors de la connexion et de la déconnexion manuelle de raccords notamment hydrauliques, en particulier destinés à des circuits parcourus par de l'huile sous haute pression. Ce dispositif est destiné à être installé sur des postes de travail semi-automatiques, pour éviter des efforts manuels répétés aux opérateurs intervenant sur de tels postes. Dans un processus industriel de fabrication de systèmes hydrauliques, par exemple la fabrication de systèmes de direction assistée hydraulique pour véhicules automobiles, un opérateur est couramment appelé à effectuer des tâches de connexion de raccords hydrauliques. Par exemple, l'opérateur effectue le raccordement manuel d'un flexible hydraulique, muni d'un raccord rapide mâle, sur un tuyau rigide monté sur une direction de véhicule et équipé d'un raccord rapide femelle. Dans le cas où une telle opération est réalisée de façon entièrement manuelle, l'effort habituel de connexion est de l'ordre de 12 kg, et l'opérateur répète les mêmes gestes plusieurs fois par minute. En une heure de travail, l'opérateur aura ainsi appliqué un effort cumulé d'environ quatre tonnes. Ce genre d'opérations, nécessitant des efforts importants et répétés, est à l'origine de nombreux troubles rnusculo-squelettiques pour le personnel. Dans la demande de brevet français FR 2528148, il est décrit un dispositif destiné au raccordement des canalisations de fluides sous haute pression qui, dans sa version manuelle (figures 1 à 4), constitue une illustration de la situation actuelle précédemment évoquée. Le dispositif de ce document possède des doigts de verrouillage qui permettent de transmettre des pressions importantes. Cependant, clans ce dispositif, il convient d'appliquer un effort manuel sur une bague extérieure pour comprimer un ressort. On retrouve ainsi le problème, précédemment exposé, résultant des efforts manuels importants et répétés pour les opérateurs. Le même document FR 2528148 décrit et illustre aussi (voir figure 5) une version automatisée du dispositif d'accouplement en cause, dans laquelle tout ressort est supprimé et la bague extérieure forme un vérin, par exemple pneumatique. Toutefois, cette version apparaît encombrante, notamment si l'on considère son diamètre extérieur, ce qui rendrait sa manipulation malaisée pour un opérateur, et elle est uniquement prévue pour être utilisée avec une machine, dans un ensemble robotisé. Ainsi, le dispositif du document précité n'est pas conçu comme un dispositif offrant une assistance à un opérateur pour lui éviter des efforts manuels, et l'on note aussi que ce dispositif connu ne possède pas de fonction de pré-centrage qui réaliserait l'alignement entre les deux parties à connecter. Ainsi, le dispositif du document FR 2528148 demande un alignement préalable précis des deux parties à connecter, et ce dispositif ne peut donc être utilisé par un opérateur dans des conditions convenables. La présente invention vise à éviter ces inconvénients, et elle a donc pour but de fournir un dispositif d'encombrement réduit, aisément manipulable par un opérateur, qui soit ainsi réellement un dispositif d'assistance à la connexion et à la déconnexion de raccords notamment hydrauliques, propre à améliorer sensiblement les conditions de travail des opérateurs. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion de raccords notamment hydrauliques, lequel dispositif comprend essentiellement, en combinaison : - une partie de commande pneumatique, avec des boutons de commande manuelle pour la connexion et la déconnexion, et avec des moyens internes de distribution pneumatique, cette partie étant prévue pour être raccordée à une source ou un réseau d'air comprimé, - une partie vérin, raccordée à la partie de commande pneumatique et formant un vérin pneumatique à double effet, de section annulaire, en particulier avec un piston annulaire solidaire d'une tige de vérin creuse, - une partie mécanique comprenant, à l'intérieur d'une pièce en forme générale de manchon, des bras de traction montés pivotants sur la tige de vérin et coopérant avec la face intérieure de la pièce en forme de manchon, et des doigts de vérrouillage montés pivotants autour d'axes liés à ladite pièce en forme de manchon, le dispositif étant, en utilisation, lié à une partie connecteur comprenant un premier raccord à raccorder à un second raccord complémentaire du premier et appartenant à une partie à connecter, les bras de traction de la partie mécanique étant prévus pour s'accrocher à la partie à connecter et pour la rapprocher de la partie connecteur, tandis que les doigts de verrouillage sont prévus pour assurer un maintien des parties connecteur et à connecter en position rapprochée. Dans une forme de réalisation préférée de ce dispositif, celui-ci étant appliqué à la connexion et à la déconnexion de raccords hydrauliques, il est prévu que la partie de commande pneumatique, la partie vérin et la partie mécanique sont disposées successivement en étant alignées suivant un axe central commun, et que la partie connecteur comprend une pièce tubulaire allongée traversant axialement la partie de commande pneumatique et entourée par la partie vérin, dont elle guide le piston annulaire et la tige creuse, cette partie connecteur étant, en utilisation, reliée à une source productrice de fluide hydraulique sous pression, de sorte qu'en position connectée le fluide hydraulique circule suivant l'axe central du dispositif. Ainsi, l'invention fournit un dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion qui constitue un ensemble complet et néanmoins compact et aussi autonome, incluant en particulier sa propre commande pneumatique embarquée, et qui peut être utilisé en tout lieu et mis en oeuvre facilement, simplement en raccordant le dispositif à un réseau d'air comprimé par un flexible de faible diamètre. La connexion et la déconnexion sont commandées par l'opérateur, en actionnant les boutons de commande, lorsqu'il le juge nécessaire dans le cycle d'utilisation de son poste de travail. L'encombrement réduit du dispositif permet une manipulation facile par l'opérateur, l'utilisation étant encore facilitée si le dispositif, y compris la partie connecteur, est pendu à un équilibreur. Grâce au vérin pneumatique intégré au dispositif, l'effort nécessaire à la connexion des deux raccords hydrauliques entre eux n'est plus appliqué par l'opérateur, mais pris en charge par la partie mécanique du dispositif, en particulier par les bras de traction qui assurent le rapprochement de la partie connecteur et de la partie à connecter, donc des deux raccords complémentaires. De plus, grâce aux doigts de verrouillage, les deux parties connecteur et à connecter se trouveront verrouillées mécaniquement l'une sur l'autre en fin de processus de connexion ; ces doigts encaisseront ainsi tous les efforts pendant l'utilisation du circuit hydraulique connecté, et les efforts ne seront donc pas encaissés par le vérin. Les bras de traction et les doigts de verrouillage peuvent se succéder, de façon alternée, sur la circonférence de la partie mécanique. Dans une forme de réalisation simple, la partie mécanique possède deux bras de traction diamétralement opposés, montés pivotants sur l'extrémité de la tige de vérin et sollicités vers l'extérieur par des ressorts. Dans ce cas, la partie mécanique comprend aussi, dans un plan 35 perpendiculaire à celui contenant les deux bras de traction, deux doigts de verrouillage montés pivotants et sollicités vers l'intérieur par des ressorts. Avantageusement, les deux bras de traction et les deux doigts de verrouillage présentent des becs de retenue sur leur bord intérieur, vers leur extrémité libre, ces becs de retenue étant prévus pour s'accrocher sous une collerette terminale d'une pièce appartenant à la partie à connecter. Selon une autre caractéristique avantageuse du dispositif objet de l'invention, la partie mécanique présente, à son extrémité ouverte recevant la partie à connecter, des surfaces inclinées de guidage de cette partie à connecter, assurant un pré-centrage en vue de l'alignement des deux parties à raccorder. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion : Figure 1 est une vue d'ensemble, en perspective, d'un dispositif 15 conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue en bout du dispositif de la figure 1 ; Figure 3 est une vue en coupe longitudinale, suivant III-III de figure 2, de ce dispositif en position d'accostage ; Figure 4 est une autre vue en coupe longitudinale, suivant IV-IV de 20 figure 2, du même dispositif toujours en position d'accostage ; Figure 5 et 6 sont des vues en coupe, correspondant respectivement aux figures 3 et 4, mais illustrant le dispositif dans une position intermédiaire ; Figure 7 et 8 sont d'autres vues en coupe, correspondant 25 respectivement aux figures 3 (ou 5) et 4 (ou 6), et illustrant le dispositif en position verrouillée. Le dispositif représenté au dessin comprend successivement et de haut en bas (par référence au sens de représentation) : une partie de commande pneumatique 2, une partie vérin 3, et une partie mécanique 4 30 disposées en ligne, suivant un axe central commun A. Ainsi, l'ensemble présente une allure générale cylindrique, par exemple d'un diamètre extérieur d'environ 70 mm et d'une longueur totale d'environ 220mm, pour un poids de l'ordre de 3 kg. Le dispositif est, en utilisation, pendu à un équilibreur (non représenté) et raccordé à un réseau d'air comprimé par un tuyau pneumatique 35 5 de faible diamètre. Dans l'exemple d'application ici illustré, le dispositif est prévu pour la connexion et la déconnexion de deux parties complémentaires pourvues respectivement de raccords hydrauliques, soit : - une première partie 6, dite partie à connecter, composée d'une pièce en forme de manchon 7 et d'un raccord hydraulique femelle, 8 cette partie 6 étant à fixer sur un support rigide demandant une alimentation en huile sous haute pression ; -une seconde partie 9, dite partie connecteur, qui se compose d'une pièce tubulaire allongée 10 et d'un raccord hydraulique mâle 11, cette partie 9 étant reliée par un tuyau flexible à une source productrice d'huile sous haute pression. La partie de commande 2, qui se situe dans la zone supérieure du dispositif, est solidaire de la partie connecteur 9, qu'elle entoure coaxialement. Cette partie de commande pneumatique 2 comporte deux boutons de commande 12 et 13 accessibles de l'intérieur, avec un premier bouton 12 pour la commande de la connexion et un second bouton 13 pour la commande de la déconnexion. La partie de commande pneumatique 2 comprend encore, intérieurement, un distributeur pneumatique bistable 14, à commande pneumatique à partir des deux boutons 12 et 13. La partie vérin 3, qui se situe dans la zone centrale du dispositif, consiste en un vérin pneumatique à double effet, avec un piston annulaire 15 monté coulissant autour de la pièce tubulaire 10 de la partie connecteur 9, et délimitant deux chambres annulaires 16 et 17, qui sont en liaison avec le distributeur pneumatique bistable 14 de la partie de commande pneumatique 2, par des passages ou canaux tels qu'indiqués en 18. Le piston annulaire 15 est solidaire d'une tige de vérin creuse 1'9, montée coulissante autour de la partie connecteur 9 et dirigée vers la partie mécanique 4. La partie mécanique 4, située dans la zone basse du dispositif, possède deux bras de traction 20 diamétralement opposés, montés pivotants sur l'extrémité de la tige de vérin 19, et sollicités vers l'extérieur par des ressorts 21. Les deux bras de traction 20 coopèrent avec la face intérieure profilée d'une pièce 22 en forme générale de manchon, qui délimite extérieurement la partie mécanique 4. Cette partie mécanique 4 comprend encore, dans un plan perpendiculaire à celui contenant les deux bras 20, deux doigts de verrouillage 23 montés pivotants et sollicités vers l'intérieur par des ressorts 24. Ces doigts 23, comme les bras 20, présentent des becs de retenue sur leur bord intérieur, vers leur extrémité libre, ces becs de retenue étant prévus pour s'accrocher sous une collerette terminale 25 de la pièce 7 appartenant à la partie à connecter 6. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : Dans une étape initiale, le support demandant une alimentation en huile sous haute pression est mis en place au poste de travail, et ce support est équipé de la partie à connecter 6. L'opérateur se saisit du dispositif pendu à l'équilibreur, y compris la partie connecteur 9 et il l'approche de la partie à connecter 6, dans une phase dite d'accostage illustrée par les figures 3 et 4. Dans cette phase, la tige de vérin 19 qui est entièrement sortie vient finalement en contact, par son extrémité, avec le sommet de la partie à connecter 6. On notera que, pour faciliter la phase d'accostage, la partie mécanique 4 présente, à son extrémité ouverte recevant alors la partie à connecter 6, des surfaces inclinées 26 de guidage de cette partie à connecter 6, assurant un pré-centrage en vue de l'alignement des deux parties à raccorder. Le bouton de commande 12 est alors actionné, de telle sorte que la partie de commande pneumatique 2 provoque le processus de connexion. La partie vérin 3 est ainsi alimentée de telle sorte que la tige de vérin 19 se déplace dans le sens de la rentrée, en entraînant avec elle les deux bras de traction 20. Ceux-ci glissent le long de la face intérieure de la pièce 22, et en raison du profil de cette face les deux bras 20 pivotent symétriquement en se resserrant, tout en comprimant leurs ressorts 21. Les figures 5 et 6 illustrent le dispositif parvenu en position intermédiaire, c'est-à-dire à mi-course de la partie vérin 3, les becs des deux bras de traction 20 parvenant alors sous la collerette terminale 25 de la pièce 7 appartenant à la partie à connecter 6. Le vérin continuant sa course, les bras de traction 20 accrochés à la pièce 7 rapprochent celle-ci de la partie connecteur 9, jusqu'au contact des pièces 7 et 10. Les raccords hydrauliques femelle 8 et mâle 11 sont alors interconnectés. Les deux doigts de verrouillage 23 poussés par leurs ressorts 24 s'accrochent à ce moment, eux aussi, sous la collerette terminale 25 de la pièce 7, et ils assurent un verrouillage qui est maintenu pendant toute l'utilisation du circuit hydraulique sous haute pression (les efforts n'étant pas encaissés par le vérin). Cette position finale, verrouillée, est illustrée par les figures 7 et 8. Lorsque la connexion est ainsi réalisée, le fluide hydraulique circule par l'axe central A du dispositif. En fin de cycle de travail du poste concerné, l'opérateur actionne l'autre bouton de commande 13 de la partie de commande pneumatique 2, pour provoquer le processus de déconnexion. La partie vérin 3 décrit alors une course dans le sens inverse, c'est-à-dire dans le sens de la sortie de la tige de vérin 19. Au cours de ce mouvement, les deux doigts de verrouillage 23 s'écartent et réalisent le déverrouillage mécanique. Vers la fin de la course de la tige de vérin 19, les deux bras 20 vont eux aussi reprendre leur position d'origine, sous l'effet des ressorts 21, et la déconnexion est alors complète. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - en modifiant les formes de détail et les dimensions du dispositif ou de ses composants ; - en multipliant le nombre des bras de traction et des doigts de 20 verrouillage ; - en inversant les raccords hydrauliques femelle 8 et mâle 11, par une adaptation des pièces 7et 10 recevant respectivement ces deux raccords ; - en destinant le dispositif à la connexion et à la déconnexion de raccords autres qu'hydrauliques, le dispositif pouvant être adapté à tout autre 25 type d'assistance à la connexion, par exemple à la connexion de raccords électriques. REVENDICATIONS 1. Dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la 5 déconnexion de raccords notamment hydrauliques, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : - une partie de commande pneumatique (2) avec des boutons de commande manuelle (12, 13) pour la connexion et la déconnexion, et avec des moyens internes de distribution pneumatique (14), cette partie (2) étant prévue 10 pour être raccordée à une source ou un réseau d'air comprimé, - une partie vérin (3), raccordée à la partie de commande pneumatique (2) et formant un vérin pneumatique à double effet, de section annulaire, en particulier avec un piston annulaire (15) solidaire d'une tige de vérin creuse (19), 15 - une partie mécanique (4) comprenant, à l'intérieur d'une pièce en forme générale de manchon (22), des bras de traction (20) montés pivotants sur la tige de vérin (19) et coopérant avec la face interieure de la pièce en forme de manchon (22) et des doigts de vérrouillage (23) montés pivotants autour d'axes liés à ladite pièce en forme de manchon (22), 20 le dispositif étant, en utilisation, lié à une partie connecteur (9) comprenant un premier raccord (11) à raccorder à un second raccord (8) complémentaire du premier et appartenant à une partie à connecter (6), les bras de traction (20) de la partie mécanique (4) étant prévus pour s'accrocher à la partie à connecter (6) et pour la rapprocher de la partie connecteur (9), 25 tandis que le doigts de verrouillage (23) sont prévus pour assurer un maintien des parties connecteur (9) et à connecter (6) en position rapprochée. 2. Dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion de raccords, selon la revendication 1, ce dispositif étant appliqué 30 à la connexion et à la déconnexion de raccords hydrauliques, caractérisé en ce que la partie de commande pneumatique (2), la partie vérin (7) et la partie mécanique (4) sont disposées successivement en étant alignées suivant un axe central commun (A), et en ce que la partie connecteur (9) comprend une pièce tubulaire (10) allongée traversant axialement la partie de commande 35 pneumatique (2) et entourée par la partie vérin (3), dont elle guide le piston annulaire (15) et la tige creuse (19), cette partie connecteur (9) étant, enutilisation, reliée à une source productrice de fluide hydraulique sous pression, de sorte qu'en position connectée le fluide hydraulique circule suivant l'axe central (A) du dispositif. 3. Dispositif d'assistance à la connexion et à la déconnexion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en utilisation, ce dispositif y compris la partie connecteur (9) est pendu à un équilibreur. 4. Dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie de commande pneumatique (2) comporte deux boutons de commande (12, 13), respectivement pour la commande de la connexion et pour la commande de la déconnexion, et en ce que cette partie de commande pneumatique (2) comprend, intérieurement, un distributeur pneumatique bistable (14), à commande pneumatique à partir des deux boutons précités (17, 13). 5. Dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie mécanique (4) possède deux bras de traction (20) diamétralement opposés, montés pivotants sur l'extrémité de la tige de vérin (19) et sollicités vers l'extérieur par des ressorts (21). 6. Dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie mécanique (4) comprend, dans un plan perpendiculaire à celui contenant les deux bras de traction (20), deux doigts de verrouillage (23) montés pivotants et sollicités vers l'intérieur par des ressorts (24). 7. Dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion selon l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les deux bras de traction (20) et les deux doigts de verrouillage (23) présentent des becs de retenue sur leur bord intérieur, vers leur extrémité libre, ces becs de retenue étant prévus pour s'accrocher sous une collerette terminale (25) d'une pièce (7) appartenant à la partie à connecter. 8. Dispositif mécanisé d'assistance à la connexion et à la déconnexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie mécanique (4) présente, à son extrémité ouverte recevant la partie à connecter (6), des surfaces indexées (26) de guidage de cette partie à connecter (6), assurant un pré-centrage en vue de l'alignement des deux parties à raccorder.