Brevet FR2929663A1 — publié le 20091009

La présente invention concerne un générateur de vide mettant en oeuvre des cellules venturi pour répondre de manière optimale au plan de la consommation d'énergie, au besoin d'une application notamment dans le cas de la manutention de pièces par le vide. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION On rappellera qu'une cellule venturi comporte une buse alimentée en air comprimé qui débouche,en divergeant dans une chambre d'aspiration et en face d'un mélangeur qui recueille l'air issu de la buse après avoir traversé la chambre d'aspiration en ayant entraîné l'air présent dans cette chambre pour déboucher à l'atmosphère. La consommation d'air comprimé d'une cellule venturi peut être importante, notamment si la pièce doit être non seulement saisie mais également maintenue un certain temps. Pour tenter de réduire la consommation d'air comprimé, on a prévu. d'équiper de tels générateurs avec un vacuostat, c'est-à-dire un capteur de dépression, de ma- nière à déceler deux seuils de vide entre lesquels on est certain que la pièce manipulée est tenue avec sécurité. Ainsi, lors de la prise de la pièce, le générateur fonctionne à plein débit d'air comprimé jusqu'à atteindre le seuil de vide supérieur qui forme une première consigne de l'appareil. A ce moment là, l'alimentation est inter-rompue et le degré de vide correspondant à ce seuil se dégrade du fait d'une part, des fuites dans le circuit soumis à ce degré de vide, notamment au niveau de la ventouse de préhension et d'autre part, de la porosité de la pièce manipulée. La dégradation du vide conduit à ce que ce der-nier atteigne un deuxième seuil qui, lorsqu'il est franchi, déclenche la reprise de l'alimentation de la cellule venturi afin de reprendre l'aspiration. Si la dégradation du vide est relativement lente parce que les ventouses 2 sont bien étanches et que les pièces manipulées sont peu poreuses, cette disposition donne satisfaction et on économise une quantité appréciable d'air comprimé lors d'un cycle de manutention. Si en revanche la dégradation du vide est rapide après cessation de l'alimentation en air comprimé, il se produit des alternances d'alimentation beaucoup trop rapprochées pour que d'une part, l'économie d'air comprimé soit significative et que, d'autre part, il n'y ait pas d'effet secondaire à ces coupures et rétablissements fréquents d'alimentation qui peuvent conduire à des battements de l'installation sur des fréquences nuisibles à sa tenue mécanique. OBJET DE L'INVENTION Il existe donc un besoin mal satisfait de réaliser des économies d'énergie dans le domaine de la manutention par le vide que l'invention se propose de combler. RESUME DE L'INVENTION A cet effet l'invention a donc pour objet un générateur de vide autorégulé, par cellule venturi comprenant une buse, un mélangeur et une chambre d'aspiration entre les deux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux cellules venturi de performances différentes, agissant sur ladite chambre d'aspiration, l'entrée de chaque cellule étant sélectivement connectée ou isolée d'une source d'air sous pression au moyen d'une vanne pilotée, la sortie de chaque mélangeur étant reliée à l'atmosphère au travers d'un clapet unidirectionnel tandis qu'une unité électronique assure le pilotage de chaque vanne en fonction des résultats de la comparaison de va-leurs de vide régnant dans la chambre d'aspiration et de valeurs de consigne. On comprend que si les deux cellules venturi dif- fèrent par des performances de débit nominal d'aspiration 3 alors que leur capacité à créer le vide est égale à une valeur limite de 100 hPa par exemple, selon que l'on pi-lote l'une, l'autre ou les deux cellules, on obtient d'une part trois caractéristiques différentes de mise sous vide de la chambre d'aspiration et d'autre part trois possibilités d'entretien du vide entre deux valeurs de seuil qui déterminent une zone de manutention avec sécurité. On peut aussi prévoir que l'une des cellules soit apte à engendrer un vide égal à environ 100 hPa alors que l'autre est apte à engendrer un vide au plus égal à 400 hPa. Dans ces conditions, la deuxième cellule peut être utilisée pour une phase d'approche par laquelle on va pouvoir vidanger la chambre d'aspiration rapidement jus- qu'à ce que la caractéristique de cette deuxième cellule s'infléchisse, la première cellule prenant alors le relais pour finir l'établissement du vide et assurer la phase d'entretien de ce vide entre les deux seuils de sécurité susdits. Dans un autre mode de réalisation, on peut pré-voir que le générateur de l'invention comprenne trois cellules aptes à engendrer un vide de l'ordre de 100 hPa et une cellule apte à engendrer un vide au plus égal à 400 hPa. Dans ce cas les trois premières cellules seront différentes par leurs caractéristiques de débit d'aspiration. Enfin,- dans un mode de réalisation avantageux, le générateur de vide comporte un corps unique dans lequel chaque cellule est logée dans un alésage parallèle à l'alésage des autres cellules entre une face de raccorde-ment des moyens de pilotage et une face de collecte de l'échappement de chacune des cellules. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après de trois variantes de réalisation du générateur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels . - les figures 1, 2 et 3 illustrent par des coupes semblables et schématiques trois variantes de réalisation d'un générateur de vide conforme à l'invention, - la figure 4 est une courbe illustrant le fonctionnement du dispositif selon la figure 3. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On se réfère tout d'abord à la figure 1. A cette figure, un générateur de vide comporte un corps 1 dans lequel trois alésages 2, 3 et 4 parallèles ont été ménagés pour déboucher sur une face la de raccordement du corps avec des moyens de commande et sur une face lb, op- posée à la face 1a., de collecte des échappements. Chaque alésage comporte du côté de la face la un chambrage 2a, 3a, 4a, dans lequel est logée une vanne de coupure à deux états 5, 6, et 7. Cette vanne est pilotée et peut être du type de celle décrite dans le document WO 2007/088262. On rappellera que l'électrovanne selon ce document est en réalité une électrovanne de pilotage pneumatique de la vanne proprement dite. Les électrovannes 5, 6 et 7 sont disposées entre un canal de pression 8 connectable par des moyens 8a à une source d'air comprimé, et l'entrée 9a, 10a, lia des buses 9, 10 et 11 des cellules venturi Cl, C2 et C3 logées dans lesalésages 2, 3 et 4. Ces buses s'ouvrent sur une chambre d'aspiration 12 qui peut être connectée à un élément d'exploitation du vide par des moyens 12a. Chaque cellule Cl, C2, C3 comporte en plus de la buse un mélangeur 13, 14 et 15, chacun logé dans l'alésage correspondant. La sortie des mélangeurs 13, 14 et 15 débouche dans un collecteur d'échappement E au travers d'un clapet anti-retour 16, 17 et 18 représenté ici sous forme de la- mes élastiques. Ces clapets sont situés du côté de la face lb du corps 1 voisine du collecteur E d'échappement. Sur la face la du corps 1 il existe des moyens pour fixer des moyens de commande qui comportent une uni- 5 té électronique représentée par une plaque 20 incluant en particulier un microcontrôleur de pilotage des vannes 5, 6 et 7. A cette unité électronique aboutit un canal 21 en communication avec la chambre d'aspiration 12 de manière à alimenter un vacuostat 22. Des moyens 23 sont prévus pour introduire dans le microcontrôleur des valeurs de consigne tandis qu'un afficheur 24 est visible frontale-ment sur l'appareil. Enfin, un connecteur électrique 25 permet l'alimentation de la partie électronique du générateur et les échanges de signaux avec l'extérieur. Chacune des cellules venturi Cl, C2, C3 possède une performance propre. Cependant, chacune d'elles, dans le cadre de sa performance, est à même d'engendrer un ni-veau de vide de l'ordre de 100 hPa dans la chambre 12 ou plus généralement, un fort taux de vide mais avec un fai- ble débit d'aspiration. Les différences résident essentiellement dans les diamètres de buses et de mélangeurs qui conditionnent le débit nominal de chacune de ces cellules. Ainsi, par exemple, la cellule Cl est dessinée pour avoir un débit deux fois moindre que la cellule C2 et quatre fois moindre que la cellule C3. On comprend que, par action du microcontrôleur sur les vannes 5, 6 et 7, on peut obtenir jusqu'à sept caractéristiques de fonctionnement différentes pour le générateur de vide selon la combinaison des cellules activées. Alors que dans ce mode de réalisation chaque cellule possède une capacité à créer un vide de niveau semblable, dans le mode de réalisation de la figure 2 les cellules C4 et C5 logées dans le corps 30 du générateur sont de nature différente en ce qui concerne le niveau de vide qu'elles sont capables d'engendrer. La cellule C4 est du type de celles des cellules Cl, C2, C3, à savoir apte à engendrer un vide voisin de 100 hPa alors que la cellule C5 est de nature à atteindre un taux de vide moindre( par exemple 400 hPa) mais avec un fort débit d'aspiration. Ainsi, le diamètre de cette cellule C5 est tel que le débit d'aspiration qu'elle est capable d'engendrer est, au moins pour le début de sa caractéristique, beaucoup plus grand que le débit de la cellule C4. Il s'ensuit que l'on peut d'abord piloter l'alimentation de la cellule C5 par l'électrovanne 34 qui met en communication la buse de cette cellule avec le conduit sous pression 31 puis, lorsque la caractéristique de cette cellule C5 s'infléchit, couper son admission pour, par commande de l'électrovanne 33, établir la communication entre la cellule C4 et le conduit d'air comprimé 31 pour assurer la finition de l'établissement du vide jusqu'au seuil requis. L'électronique de commande 35 est semblable à celle 20 de la figure précédente. On comprend que, comme dans le mode de réalisa- tion de la figure 1, lorsqu'une cellule n'est plus alimentée, le clapet anti-retour correspondant se ferme pour isoler la chambre d'aspiration 32 sous l'effet de la différence de pression qui règne entre la chambre 32 et l'atmosphère extérieure. A la figure 3, on a représenté un troisième mode de réalisation qui est une variante des deux autres, ou plus exactement une combinaison des deux autres. C'est ainsi que dans un corps 40, quatre cellules venturi sont installées, trois Cl, C2, C3 semblables à celles décrites en regard de la figure 1, et une C5 semblable à celle décrite en regard de la figure 2. Le conduit de pression 41 est sélectivement connecté aux différentes cellules par les électrovannes telles que 5, 6, 7 et 34. La chambre d'aspiration est notée 42. Toutes les autres dispositions de ce générateur de vide sont identiques à celles déjà 7 décrites en regard des figures précédentes. A la figure 4, on a représenté par une courbe 50 l'allure du fonctionnement d'un générateur selon la figure 3 dans un cycle de fonctionnement qui commence par l'alimentation unique de la cellule C5, dite cellule d'approche. La courbe 50 qui représente l'évolution du vide V dans la chambre 42 en fonction du temps T possède une première portion 51 correspondant au fonctionnement de la cellule C5 seule dans sa partie de caractéristique la plus intéressante. Au point 52 où la caractéristique de fonctionnement s'infléchit, les trois cellules Cl, C2, C3 sont mises en service alors que la cellule C5 est isolée du conduit 41. L'allure du vide dans la chambre 42 est représentée par la partie 53 de la courbe 50 jusqu'à une valeur de vide V1 qui correspond à la valeur de vide maximale qu'il est souhaitable d'atteindre. Au point 54 qui correspond à cette valeur V1, le générateur adopte un fonctionnement qui conduit au main-tien de la valeur du vide en dessous de cette valeur V1 et au-dessus d'une valeur V2 qui constitue un seuil cri-tique sous lequel le maintien de la pièce ne serait plus considéré comme étant assuré de manière certaine. L'allure de la courbe 50 au-delà du point 54 dépend alors de la valeur des fuites ou de la porosité de la pièce mani- pulée et des performances des cellules Cl, C2, C4 seules ou en combinaison pour compenser ces fuites et obtenir une courbe 55. sensiblement parallèle à la valeur V1, au dessus de la valeur V2. De manière avantageuse, le générateur de l'inven- tion procède par apprentissage lorsqu'il est associé à une installation qui effectue des tâches extrêmement répétitives. C'est ainsi qu'on pourrait avoir appris à l'unité logique de commande de l'électrovanne se présentant sous la forme d'un microcontrôleur, de mettre en service par exemple la cellule Cl seule dès que le seuil V1 est atteint, ayant constaté que l'entretien du vide par cette cellule Cl correspondait à une compensation exacte des fuites de l'installation. En présence d'un autre matériau, l'apprentissage peut conduire à ce que l'unité logique de pilotage mette soit une autre cellule en service, soit une combinaison de deux cellules dès que V1 est atteint. On comprend que le générateur de vide selon l'invention adapte son fonctionnement aux évènements (défauts d'une pièce, variations d'un lot à un autre,...) et aux évolutions (usure des équipements, vieillissement,...) qui se produisent lors de l'exploitation d'une installation dans laquelle il est mis en oeuvre. Cela permet d'éviter des arrêts de machine intempestifs et donc de diminuer les opérations de maintenance de l'installation. Par ail-leurs lorsque la manutention comporte des phases de main-tien de pièces importantes, il est utile que le générateur de vide soit surdimensionné pour engendrer des va-leurs de vide satisfaisantes sur le plan de la sécurité. Mais, malgré ce surdimensionnement nécessaire à la sécurité de la manutention, le générateur de vide conservera une consommation limitée au besoin normal de l'application. Ce n'est qu'en cas de problème (défaut d'une pièce, fuite inopinée...) que le générateur pourra faire face à une demande de vide supérieure à la normale. REVENDICATIONS1. Générateur de vide autorégulé par cellules venturis comprenant une buse, un mélangeur et une chambre d'aspiration entre les deux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux cellules venturis (C4, C5) de performances différentes, agissant sur ladite chambre d'aspiration (32), l'entrée de chaque cellule étant sélectivement connectée ou isolée d'une source d'air sous pression (31) au moyen d'une vanne pilotée (33, 34), la sortie de chaque cellule étant reliée à l'atmosphère au travers d'un clapet (36, 37) unidirectionnel, tandis qu'une unité électronique (35) assure le pilotage de chaque vanne (33, 34) en fonction des résultats de la comparaison de va- leurs de vide régnant dans la chambre d'aspiration et de valeurs de consignes. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des cellules (C4) est apte à engendrer un vide de fort taux alors qu'au moins une autre cellule (C5) est apte à engendrer un vide de faible taux. 3. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte trois cellules (Cl, C2, C3) aptes à engendrer un vide de fort taux, chacune d'elles ayant un débit d'aspiration nominal différent. 4. Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un corps unique (1) dans lequel chaque cellule (Cl, C2, C3) est logée dans un alésage (2, 3, 4) parallèle à l'alésage des autres cellules (2, 3, 4) entre une face (la) de raccordement des moyens de commande des vannes pilotées et une face (1b) de collecte de l'échappement.35