Brevet FR3149054A1 — publié le 20241129

L’invention porte sur un vérin comprenant une enveloppe tubulaire 2 dont un tronçon C peut être déployé ou rétracté selon un axe de déploiement, et, à l’une de ses extrémités, un système pour y former une étanchéité, ce système comprenant une frange A de l’enveloppe et des moyens 10, 20 pour pincer axialement la frange. Figure pour l’abrégé : figure 5 Etanchéité améliorée pour un actionneur La présente invention concerne le domaine des actionneurs fluidiques, actionnables par un fluide gazeux ou liquide, par exemple du type vérin pneumatique. Elle concerne notamment des enveloppes utilisables pour des vérins gonflables ou pour des préhenseurs. On connait notamment de telles enveloppes et de tels actionneurs par le document FR 3 107 100. Ces enveloppes forment un tube et sont axialement repliables sur elles-mêmes ; chacune des extrémités axiales du tube est reliée à une platine qui permet sa fixation, directe ou indirecte, à un support ou à un mobile dont l’actionneur est destiné à assurer un déplacement. Le fonctionnement de l’actionneur est assuré par le remplissage, ou la vidange, de l’enveloppe avec un fluide, gazeux ou liquide. Il faut donc assurer une étanchéité à ce fluide à chaque extrémité de l’enveloppe, à son interface avec la platine. Un but de l'invention est de proposer des moyens et un procédé pour réaliser une étanchéité à une extrémité d’une enveloppe de vérin gonflable, pneumatique ou hydraulique. Selon l’invention, un tel actionneur comprend une enveloppe tubulaire dont un tronçon est mobilisable selon un axe de déploiement, et, au moins à l’une de ses extrémités, un système pour y former une étanchéité, ce système d’étanchéité comprenant une frange de l’enveloppe et des moyens pour pincer axialement la frange. De préférence, le tronçon mobilisable comprend de multiples plis permettant son déploiement ou sa rétraction selon l’axe de déploiement, par repliage sur lui-même. Avantageusement, les plis forment un motif de type « Kresling » ou un motif de type « Chicken wire tessellation ». Les moyens d’étanchéité peuvent comprendre : un tronçon d’enveloppe formant un manchon, formé de panneaux sensiblement rectangulaires, de section transversale polygonale et agencé entre le tronçon mobilisable et la frange ; une contre-platine, prévue pour s’insérer de façon sensiblement ajustée dans ledit manchon ; et, une platine ; la frange étant prévue pour être maintenue pincée entre la platine et la contre-platine. Avantageusement, les moyens d’étanchéité comprennent en outre un patin en une matière élastomère, prévu pour être disposé entre la frange et l’une parmi la platine et le contre-platine, de préférence entre la platine et la frange. De préférence, la frange est repliée sensiblement dans un plan transversal et peut avoir un motif de repliement, préalablement matérialisé par des plis et/ou des découpes de l’enveloppe. Avantageusement, le patin comprend une empreinte prévue pour s’ajuster à différentes épaisseurs de la frange repliée selon ce motif. La frange peut comprendre des triangles primitifs dont chaque base est un côté d’un panneau respectif du manchon. Les autres côtés de chaque triangle primitif peuvent être libres ou captifs. La frange peut comprendre des découpes qui, lorsqu’elle est pliée et/ou pincée, définissent : des passages pour des vis permettant de fixer la platine à la contre-platine et d’assurer le serrage axial ; et/ou, un passage central, notamment pour permettre un passage fluidique. Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : est une vue schématique, en élévation et en perspective, d’un vérin pneumatique selon l’invention, en position déployée ; est une vue développée de l’enveloppe de la , donc une extrémité présente une forme de triangles libres ; est une vue développée similaire à celle de la , dans laquelle l’enveloppe présente une forme de triangles captifs comprenant des découpes pour le passage de vis et d’une une alimentation ; est une vue schématique axiale d’un mode de repliement de l’extrémité de la ; et, est une vue en élévation en perspective d’une extrémité d’un vérin dont l’enveloppe et du type de la , une extrémité de cette enveloppe étant en position repliée sur une platine d’extrémité, en vis-à-vis d’une contre-platine correspondante. Notamment les termes « haut », « bas », « supérieur » et « inférieur », « horizontal » et « vertical » et d’autres termes du même type peuvent être arbitrairement utilisés dans la présente description et se réfèrent généralement aux positions illustrées aux figures. Pour simplifier on utilise le terme vérin pneumatique ; bien entendu, la description s’applique de la même façon à un actionneur, par exemple à un vérin hydraulique ou à un préhenseur. La illustre un vérin 1 pneumatique comprenant une enveloppe 2 tubulaire. Cette enveloppe comprend de multiples plis 3 permettant son déploiement ou sa rétraction selon un axe de déploiement X par repliage sur elle-même. Dans l’exemple illustré, les plis sont répartis selon une symétrie de rotation autour de l’axe X, suivant un pas de soixante degrés d’angle. Ils sont axialement répartis sur 6 rangs R qui forment ensemble un tronçon mobilisable C, c’est-à-dire la partie qui peut se déployer et se rétracter ; chaque rang est séparé d’un autre rang voisin par un pli transversal 3T, c’est-à-dire un pli qui s’étend dans un plan transversal à l’axe X ; ces plis transversaux forment chacun un hexagone régulier. Dans l’exemple, les plis 3 forment un motif connu sous le nom de « motif Kresling ». Dans le cas d’espèce ce motif est alterné, c’est-à-dire que les plis de chaque rang sont inclinés selon des angles opposés à ceux des rangs voisins. Le nombre de rang étant pair, ceci permet une extension ou une rétraction du vérin, globalement sans rotation autour de son axe X. A chacune de ses extrémités axiales, le vérin comprend une platine 20 qui permet sa fixation. Une telle platine peut comprendre un passage d’air maitrisé. Ainsi, selon une nécessité particulière de mise en œuvre une extrémité ou l’autre du vérin peut être fixée sur : une extrémité d’un autre vérin ; ou sur, un support ; ou sur, une pièce à déplacer à l’aide du vérin ; ou sur, un outil de préhension, par exemple une ventouse. La illustre l’enveloppe 2 sous une forme développée, mise à plat, de façon plus facilement lisible que dans la représentation de la . Cette enveloppe peut être réalisée à partir d’une feuille à plat, de sorte que le bord longitudinal, à gauche sur la figure, et le bord longitudinal à droite, doivent être raccordés pour former l’enveloppe tubulaire. Cette enveloppe peut, d’une autre façon, être réalisée à partir d’un cylindre, de sorte que les bords longitudinaux représentent une seule et même série de plis longitudinaux jointifs. Outre la partie mobilisable C, l’enveloppe 2 comprend une zone de manchon, B et un tronçon de frange A, le manchon B étant formée entre une extrémité axiale du tronçon mobilisable et le tronçon de frange A. Le manchon B est séparé du tronçon mobilisable C par un pli transversal 3T, il est aussi séparé de la frange A par un autre pli transversal 3T. Le tronçon B est formé de panneaux 4B rectangulaires, identiques entre eux, qui forment, dans une position d’usage telle qu’illustrée à la , un tronçon de tube de section hexagonale sensiblement constante, et de longueur de base LB, mesurée parallèlement à l’axe X. Dans l’exemple illustré à la , la frange A est constituée de panneaux triangulaires 6. Chaque triangle 6 a une base qui est un côté d’un panneau de manchon 4 formé par le pli transversal 3T qui les sépare de longueur égale à la dimension transversale L4 du panneau de manchon 4. Les triangles sont libres, c’est-à-dire qu’ils ne sont reliés au reste de l’enveloppe 2 que par leur base 7. Les deux autres côtés 8 du triangle 6 sont libres. Les triangles sont dimensionnés de sorte que lorsqu’on les rabat dans un plan transversal, en les pliant le long de leur base 7, chacun de leurs côtés libres 8 vient se juxtaposer avec un côté libre 8 d’un triangle voisin, sans que les triangles se superposent. Ainsi, on privilégie des triangles isocèles. Dans le cas d’une base hexagonale, telle qu’illustrée aux figures, les triangles sont équilatéraux. Afin d’assurer une étanchéité à l’extrémité de l’enveloppe, on utilise une contre-platine 10 de section hexagonale prévue pour s’insérer de façon ajustée dans le manchon B. On rabat ensuite les triangles 6 sur une face externe 10A de la contre-platine (voir ). Les triangles 6 étant libres, ils sont simplement juxtaposés et constituent une seule couche d’épaisseur constante sur la face externe de la contre-platine. Ainsi rabattue, une étanchéité est réalisée très simplement en pinçant ensuite les triangles 6 entre une platine 20 et la contre-platine 10. La est similaire à la . Cependant, l’enveloppe qui y est illustrée diffère de celle de la en ce que les triangles primitifs 7 sont captifs, c’est-à-dire que chacun de leurs côtés 8 autres que la base 7 forme un pli avec un triangle intercalaire 9 respectif. Deux triangles de base sont séparés par deux triangles intercalaires ; ces triangles intercalaires forment entre eux un pli longitudinal 11. Ainsi, dans la position développée de la , la frange A a sensiblement la forme d’un rectangle de dimension transversale égale à 6 fois la dimension transversale L4. La illustre en vue axiale, depuis l’extérieur, le repliement d’une frange du type illustré à la . Les triangles n’étant pas libres, les triangles intercalaires 9, repliés sur eux-mêmes et sur les triangles primitifs 6, forment, par endroit une épaisseur triple. A la , on note E3 un endroit ou l’épaisseur est triple et on note E1 un endroit ou l’épaisseur est simple. Dans l’exemple illustré à la en position développée et à la en position repliée, des découpes sont formées dans la frange A notamment des trous 12 et des échancrures 14 formée dans un bord externe 16 de la frange. Dans la position repliée de la , les trous 12 se superposent pour former six passages 17 pour des vis de serrage et les échancrures 14 forment entre elles un passage central 18. La contre-platine 10 illustrée à la comprend un passage fluidique 19 ; le passage central 18 maintient le passage fluidique dégagé. Le passage fluidique permet si nécessaire une circulation de fluide entre l’intérieur de l’enveloppe 2 et l’extérieur ; par exemple avec une autre enveloppe, une ventouse, une pompe ou encore avec un compresseur destiné à contrôler le déploiement ou la contraction de l’enveloppe 2. Comme illustré à la , une platine 20 est prévue pour venir en vis-à-vis de la platine 10. Elle comprend une semelle 22 et, sur la face interne 20A de la semelle, un patin 21 qui reproduit la forme des épaisseurs et surépaisseurs E1, E2 de la frange repliée. Ainsi, lorsque la frange A est pincée entre la platine 20 et la contre platine 21, le patin 21 vient épouser les plis de la frange 4, de façon à y assurer une étanchéité pour l’enveloppe 2, par serrage axial. On note que la platine 20 comprend six alésages 23 pour le passage des vis de serrage, au-travers du patin 21 ; chaque vis est prévue pour venir en prise avec un taraudage 24 de la contre-platine 10, afin d’assurer le pincement de la frange A. D’autres alésages, extérieurs au patin, sont prévus dans la semelle, pour sa fixation sur : une extrémité d’un autre vérin ; ou sur, un support ; ou sur, une pièce à déplacer à l’aide du vérin ; ou sur, un outil de préhension. Dans l’exemple de la , le patin n’a pas de passage fluidique, c’est-à-dire qu’il forme en son centre un obturateur 25 qui vient obturer le passage fluidique 19 et y faire étanchéité. La semelle et le patin peuvent être d’une seule pièce. Dans d’autres modes de réalisation, le patin peut être en une matière différente de celle de la semelle. La semelle 22 peut être en une matière sensiblement rigide, par exemple un métal. Le patin peut être en une matière élastomère, de sorte qu’il assure une meilleure étanchéité de l’enveloppe. Le patin peut être assemblé contre la semelle par collage ou simplement par la présence des vis de serrage. L’étanchéité est réalisée par un système de type presse étoupe dans lequel le patin et la frange jouent le rôle de l’étoupe. Avantageusement, la frange, une fois repliée n’est pas collée à la face externe de la contre-platine de sorte que l’ensemble constitué de l’enveloppe, de la platine et de la contre platine, peut être aisément démonté, par exemple pour remplacer l’enveloppe, par exemple pour une enveloppe plus grande ou avec une cinématique de déploiement différente. Dans l’exemple illustré à la : la semelle 22 a une épaisseur E22 de 10 millimètres et est en aluminium ; la contre-platine est en aluminium et a une épaisseur de 10 millimètres sensiblement égale à la longueur LB du manchon B ; le patin 21 a une épaisseur globale d’environ 3 millimètres et est en un polyuréthane ; L’enveloppe 2 est en un polypropylène de dureté shore égale à A30, ou environ. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Ainsi, d’autres motifs de pliages peuvent être utilisés pour l’enveloppe, par exemple celui connu sous le nom de « Chicken wire tessellation ». Au lieu d’une section hexagonale, l’enveloppe peut être réalisé sur la base d’un polygone, de préférence régulier, comprenant un nombre de côtés différent de six, par exemple il peut en comprendre huit. Dans le cas d’un préhenseur, l’enveloppe peut être prévue pour y former une pression positive ou négative par rapport à l’environnement extérieur de l’enveloppe. Typiquement, la pression dans l’enveloppe peut être de 0 à 6 bars pour une pression extérieure d’environ 1 bar. Vérin (1), caractérisé en ce qu’il comprend une enveloppe tubulaire (2) dont un tronçon (C) est mobilisable selon un axe de déploiement (X) et, au moins à l’une de ses extrémités, un système (A, 10, 20) pour y former une étanchéité, ledit système d’étanchéité comprenant une frange (A) de ladite enveloppe et des moyens (10, 30) pour pincer axialement ladite frange. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon mobilisable comprend de multiples plis (3) permettant son déploiement ou sa rétraction selon l’axe de déploiement (X) par pliage sur lui-même. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plis forment un motif de type « Kresling » ou un motif de type « Chicken wire tessellation ». Vérin selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d’étanchéité comprennent : un tronçon d’enveloppe formant un manchon (B), formé de panneaux (4) sensiblement rectangulaires, de section transversale polygonale et agencé entre le tronçon mobilisable et la frange ; une contre-platine (10), prévue pour s’insérer de façon sensiblement ajustée dans ledit manchon ; et, une platine (20) ; la frange (A) étant prévue pour être maintenue pincée entre ladite platine et ladite contre-platine. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la section polygonale est un hexagone régulier. Vérin selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens d’étanchéité comprennent un patin (21) en une matière élastomère, prévu pour être disposé entre la frange et l’une parmi la platine et le contre-platine, de préférence entre la platine et la frange. Vérin selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la frange est repliée sensiblement dans un plan transversal et peut avoir un motif de repliement, préalablement matérialisé par des plis (8, 11) et/ou des découpes (8) de l’enveloppe. Vérin selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le patin comprend une empreinte prévue pour s’ajuster à différentes épaisseurs (E1, E3) de la frange repliée selon le motif de repliement. Vérin selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la frange comprend des triangles primitifs (6) dont chaque base est un côté (3T) d’un panneau (4) respectif du manchon (B). Vérin selon la revendication 9, caractérisé en ce que les autres côtés (8) de chaque triangle primitif sont libres. Vérin selon la revendication 9, caractérisé en ce que les autres côtés (8) de chaque triangle primitif sont captifs. Vérin selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la frange comprend des découpes (12, 14) qui, lorsqu’elle est pliée et/ou pincée, définissent : des passages (24) pour des vis permettant de fixer la platine à la contre-platine ; et/ou, un passage central (18).