DESCRIPTION
La présente invention concerne un actuateur hydraulique ou pneumatique.
Ce type d'actuateur transforme des pressions d'un fluide en mou
vement lineaire ou rotatif. Les actuateurs sont généralement conçus
pour déplacer des masses, pour des mouvements de machines, etc.
II existe aussi des actuateurs qui peuvent exécuter la combinaison
des deux mouvements, linéaire et rotatif. Le document US-A3815479, par exemple, montre un actuateur de mouvements combi nes pour imprimer simultanément ou séparément un mouvement rotatifet linéaire à la tige. L'actuateur comprend un sytème rotatif couple A un piston qui est fixé rigidement A la tige dans les deux degrés de liberté linéaire et rotatif. Linéairement, le piston est actionné par une pression hydraulique ou pneumatique. Rotativement, c'est le système susmentionne qui lui donne le mouvement.
Un des désavantages de ce système est que lejoint du piston, sous l'action de la pression, provoque un frottement important contre la paroi du cylindre. Ce qui fait que le couple de rotation peut être important. En plus, quand le piston est en fin de course, en appui sur les flasques, sous l'effet de la pression, le frottement est évidemment encore plus élevé.
La présente invention consiste en un actuateur linéaire et rotatif qui permet Ia rotation continue avec un frottement rotatif constant pour chaque sens des mouvements linéaires- Me me quand le piston est en appui en fin de course sur les embouts de cylindre, le couple reste constant.
Pour obtenir cet effet, Invention est caractérisée selon la revendication 1. Les buts et avantages de cette invention seront évidents, d'après la description, accompagnée de dessins, sur lesquels:
la fig. 1 montre un actuateur en coupe axiale, selon l'invention,
la fig. 2 montre une coupe radiale selon la ligne A-A de la fig. 1,
la fig. 3 montre une variante de l'invention pour rotations rapides dans les deux sens de mouvements linéaires.
La fig. I montre le verin compose d'un cylindre 6 et de deux embouts 4, 19, qui assurent l'étanchéité et le guidage de différents elements.
Une barre de rotation 18, cannelée dans sa partie interne au cylindre, sort de l'embout 4, quidée par un palier 3 sur lequel frotte un joint rotatif 2, qui assure l'étanchéité de la chambre 23 vers l'exté- rieur, pendant que les joints 8 et 12 assurent son étanchéité vers la chambre 24.
La barre 18 est usinte pour permettre le couplage d'un moteur ou d'un actuateur rotatif, lesquels prendront le couple sur l'embout 4.
Seule la tige de piston creuse 13 sort de l'embout 19. Les joints 14, 16, et la bague de guidage 15 assurent l'étanchéité de la chambre 24 et le guidage vers l'extérieur, pendant que les joints 8 et 12 assurent l'étanchéité entre la chambre 23 et la chambre 24.
Le bouchon 17 assure l'étanchéité de l'intérieur 20 de la tige de piston creuse 13 vers l'extérieur.
Le dtcouplage en rotation entre la tige 13 et le piston 7 se fait par l'intermédiaire d'un palier 10, pendant que lejoint rotatif 12 empêche les chambres 23, 24 d'être en communication.
L'arbre cannelé 18 transmet la rotation à la tige 13 par une bague cannelée 11 ou tout autre système de transmission rotative coulissante, laquelle est rigide à la tige 13.
La bague cannelée 11, sertie ou vissée Ala tige 13, prend en sandwich le palier 10, pour supporter la poussée du piston 7,sur lequel sont months les joints 8 et un palier 9, pour assurer la separation du fluide entre les chambres 23 et 24
La section de poussée est égale à la pleine section du cylindre car, par l'ouverture 5, dans la barre 18, lors de la mise sous pression de la chambre 23,le fluide peut atteindre aisement la chambre 20 et exercer in force sur la section du bouchon 17.
L'ouverture 5 permet aussi, lors de la mise sous pression de la chambre 24, au fluide de s'échapper librement dans la chambre 23 et par la sortie 21, po.ur empêcher l'éventuelle compression de la chambre 20, qui freinerait le mouvement.
Ainsi, pour avoir un mouvement linéaire delta tige vers la droite dans la fig. 1, le fluide passe par l'entrée 21 dans la chambre 23, laquelle se met sous pression et fait déplacer le piston 7. L'étanchéité de la chambre 23 est assure par les joints 2, 8, 12. Pour avoir la pleine section en travail, le fluide peut passer par l'ouverture 5 et aussi, mais plus difficilement, entre la barre cannelée 18 et la bague
11, par leurjeu habituel (fig. 2) pour mettre en pression la chambre 20 et appuyer sur la section du bouchon 17. Pendant ce mouvement linéaire, la barre cannelée 18 peut également être facilement mise en rotation par l'embout 1 avec un moteur. Les seulsjoints qui exercent une resistance à la rotation sont les joints 2 et 12, spécialement conçus pour la rotation avec un coefficient de frottement minime.
Mama quand le piston 7 est en appui sur l'embout 19 avec la pression dans la chambre 23, le couple pour mettre en rotation la barre 18 et la tige 13 reste inchangé, grAce au découplage par le palier 10 entre la barre 13 et le piston 7.
Lorsque le fluide entre par l'ouverture 22, mettant en pression la chambre 24 et faisant bouger linéairement le piston 7 ainsi que la tige 13,l'étanchéité de la chambre 24 est assure par les joints 14, 8 et lejoint rotatif 12.
Le couple de rotation de la barre 18 pour faire tourner la tige 13 sera, dans le cas exposé juste ci-dessus, légèrement superieur au mouvement inverse, car le joint 14 est créé pour un frottement qui augmente avec la différence de pression entre les chambres 24 et l'ex- térieur.
Pour eviter cet inconvenient et avoir alors un couple de rotation de la tige de piston diminué dans les deux sens du mouvement li neaire de retraction et dans toutes les positions, une tige 26, qui n'opère qu'en mouvement linéaire, pent, comme en fig, 3, metre une partie integrate du piston 7. Ainsi, selon la fig. 3, la tige 13 n'aura qu'un mouvement rotatifsnr les paliers 10-25 à l'intérieur de la partie du piston 26 et n'aura qu'un frottement sur les joints rotatifs 2 et 12, qui ne seront pas en charge.
La partie du piston 26 et la tige de piston 13 sont fixes rigidement dans le sens axial et radial, mais découplées en rotation par les paliers 10-25, lesquels reprennent les charges axiales et radiales.
La longueur de la partie cannelée de la barre de rotation 18 est égale à la course de l'actuateur durant laquelle le mouvement peut être transmis.
Selon la fig. 3, le piston 7 et la tige 26 sont solidaires et, au moyen des paliers 10, 25, forment un palier à la tige 13, laquelle aura un mouvement rotatif assure par la barre cannelée 18 et un mouvement linéaire assure par le piston 7 qui, au moyen des paliers 10, 25, la couple, comme dit préalablement, en rotation mais la couple axialement et radialement. Ainsi, quand la chambre 24 est en charge, le couple de rotation de la barre 13 sera très faible, car le seul frottement sera celui, minime, des paliers 3, 10, 25 et des joints rotatifs 2-12 non charges.
Par contre, quand le fluide passe par l'ouverture 21 et met sous pression la chambre 23 pour mouvoir linéairement le piston 7, 26 et la tige 13, le couple de torsion pour faire tourner la tige 13 sera légè- rement augment par la pression qui s'exerce sur les joints rotatifs 2-12, lesquels, concurs spécialement à cet effet, ont un frottement minimal.
DESCRIPTION
The present invention relates to a hydraulic or pneumatic actuator.
This type of actuator transforms pressures from a fluid to soft
linear or rotary. Actuators are generally designed
for moving masses, for machine movements, etc.
There are also actuators that can execute the combination
of the two movements, linear and rotary. Document US-A3815479, for example, shows an actuator of combined movements for simultaneously or separately printing a rotary and linear movement on the rod. The actuator comprises a rotary system coupled to a piston which is rigidly fixed to the rod in the two degrees of linear and rotary freedom. Linearly, the piston is actuated by hydraulic or pneumatic pressure. Rotatingly, it is the aforementioned system which gives it movement.
One of the disadvantages of this system is that the seal of the piston, under the action of pressure, causes significant friction against the wall of the cylinder. What makes that the torque can be important. In addition, when the piston is at the end of its travel, pressing on the flanges, under the effect of the pressure, the friction is obviously even higher.
The present invention consists of a linear and rotary actuator which allows continuous rotation with constant rotary friction for each direction of the linear movements. Even when the piston is resting at the end of the stroke on the cylinder ends, the torque remains constant.
To obtain this effect, the invention is characterized according to claim 1. The objects and advantages of this invention will be obvious from the description, accompanied by drawings, in which:
fig. 1 shows an actuator in axial section, according to the invention,
fig. 2 shows a radial section along line A-A of FIG. 1,
fig. 3 shows a variant of the invention for rapid rotations in both directions of linear movement.
Fig. I shows the cylinder composed of a cylinder 6 and two end pieces 4, 19, which seal and guide different elements.
A rotation bar 18, grooved in its internal part of the cylinder, comes out of the endpiece 4, which is terminated by a bearing 3 on which a rotary joint 2 rubs, which seals the chamber 23 towards the outside, while the seals 8 and 12 seal it towards the chamber 24.
The bar 18 is used to allow the coupling of a motor or a rotary actuator, which will take the torque on the end piece 4.
Only the hollow piston rod 13 exits from the end piece 19. The seals 14, 16, and the guide ring 15 seal the chamber 24 and guide it outwards, while the seals 8 and 12 provide the seal between the chamber 23 and the chamber 24.
The plug 17 seals the interior 20 of the hollow piston rod 13 outward.
The rotational decoupling between the rod 13 and the piston 7 is done by means of a bearing 10, while the rotary joint 12 prevents the chambers 23, 24 from being in communication.
The splined shaft 18 transmits rotation to the rod 13 by a splined ring 11 or any other sliding rotary transmission system, which is rigid to the rod 13.
The grooved ring 11, crimped or screwed Ala rod 13, sandwiches the bearing 10, to support the thrust of the piston 7, on which are seals 8 and a bearing 9, to ensure the separation of the fluid between the chambers 23 and 24
The thrust section is equal to the full section of the cylinder because, through the opening 5, in the bar 18, when the chamber 23 is pressurized, the fluid can easily reach the chamber 20 and exert force on the plug section 17.
The opening 5 also allows, when the chamber 24 is pressurized, the fluid to escape freely into the chamber 23 and through the outlet 21, in order to prevent possible compression of the chamber 20, which would brake movement.
Thus, to have a linear delta rod movement to the right in fig. 1, the fluid passes through the inlet 21 into the chamber 23, which is pressurized and causes the piston 7 to move. The sealing of the chamber 23 is ensured by the seals 2, 8, 12. To have the full section in work, the fluid can pass through the opening 5 and also, but more difficultly, between the grooved bar 18 and the ring
11, by their usual game (fig. 2) to pressurize the chamber 20 and press the section of the plug 17. During this linear movement, the grooved bar 18 can also be easily rotated by the end piece 1 with a motor . The only seals that exert resistance to rotation are seals 2 and 12, specially designed for rotation with a low coefficient of friction.
Mama when the piston 7 is supported on the nozzle 19 with the pressure in the chamber 23, the torque to rotate the bar 18 and the rod 13 remains unchanged, thanks to the decoupling by the bearing 10 between the bar 13 and the piston 7.
When the fluid enters through the opening 22, putting the chamber 24 under pressure and causing the piston 7 and the rod 13 to move linearly, the chamber 24 is sealed by the seals 14, 8 and the rotary joint 12.
The torque of the bar 18 to rotate the rod 13 will, in the case described just above, slightly greater than the reverse movement, because the seal 14 is created for friction which increases with the pressure difference between the chambers 24 and outside.
To avoid this drawback and then have a reduced torque of the piston rod in both directions of the linear retraction movement and in all positions, a rod 26, which operates only in linear movement, pent, as in fig, 3, put an integrated part of the piston 7. Thus, according to fig. 3, the rod 13 will only have a rotary movementnr the bearings 10-25 inside the part of the piston 26 and will only have friction on the rotary seals 2 and 12, which will not be loaded .
The part of the piston 26 and the piston rod 13 are rigidly fixed in the axial and radial directions, but decoupled in rotation by the bearings 10-25, which take up the axial and radial loads.
The length of the grooved part of the rotation bar 18 is equal to the stroke of the actuator during which the movement can be transmitted.
According to fig. 3, the piston 7 and the rod 26 are integral and, by means of the bearings 10, 25, form a bearing to the rod 13, which will have a rotary movement provided by the grooved bar 18 and a linear movement provided by the piston 7 which , by means of bearings 10, 25, the torque, as said before, in rotation but the torque axially and radially. Thus, when the chamber 24 is loaded, the torque of the bar 13 will be very low, because the only friction will be that, minimal, of the bearings 3, 10, 25 and of the non-loaded 2-12 rotary joints.
On the other hand, when the fluid passes through the opening 21 and pressurizes the chamber 23 to move the piston 7, 26 and the rod 13 linearly, the torque to rotate the rod 13 will be slightly increased by the pressure which is exerted on the rotary joints 2-12, which, specially designed for this purpose, have minimal friction.