EP0046788B1 - Mecanisme de presse hydraulique - Google Patents

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EP0046788B1
EP0046788B1 EP81900640A EP81900640A EP0046788B1 EP 0046788 B1 EP0046788 B1 EP 0046788B1 EP 81900640 A EP81900640 A EP 81900640A EP 81900640 A EP81900640 A EP 81900640A EP 0046788 B1 EP0046788 B1 EP 0046788B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
piston
primary piston
hydraulic press
press mechanism
Prior art date
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Expired
Application number
EP81900640A
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German (de)
English (en)
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EP0046788A1 (fr
Inventor
Marcel Pierre Therond
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP0046788B1 publication Critical patent/EP0046788B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/161—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the ram speed and ram pressure, e.g. fast approach speed at low pressure, low pressing speed at high pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/007—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen using a fluid connection between the drive means and the press ram

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic press mechanism, making it possible to successively obtain a rapid approach stroke, then a working stroke with significant developed force, this mechanism comprising: a member on which the action of controlling the device is exerted for said strokes, and a main body movable along the same axis in a fixed guide bore, means being provided for non-permanent axial locking of the body relative to the control member, the body comprising a first chamber filled with fluid incompressible into which a primary piston penetrates, extending the control member along the axis of the mechanism, this chamber communicating on the one hand with an expandable socket immobilized axially in the body and able to be pressed against the wall of the bore, and on the other hand with a second cylindrical chamber in which a secondary piston is slidably mounted, the latter being integral with a rod comprising the out it intended for the use of the mechanism.
  • Such a mechanism can be used for operations such as riveting, marking, clamping of parts and, more generally, for all operations in which the working stroke can be relatively short compared to the magnitude of the approach movement.
  • the operating principle is as follows: the main body is first moved in the bore, being pushed by the control member, until the working tool comes into contact with the part to be subjected the desired operation. When the contact of the tool with this part causes a certain resistance to the penetration of the body, the control member is moved axially relative to the body, which is allowed by the non-permanent locking means between these parts .
  • the primary piston extending the control member then pressurizes the incompressible fluid circuit, causing the expansible bushing to swell which blocks the main body against the bore, thus immobilizing this body axially.
  • the pressurization of the incompressible fluid then causes the advancement of the only secondary piston, which causes the tool to describe its working stroke, with a force "multiplication" effect obtained by the fact that the section of the second cylindrical chamber , in which the secondary piston slides, is provided greater than the section of the primary piston.
  • a rapid approach stroke is thus obtained, followed by a working stroke with a large developed effort, by applying a moderate control effort at a single point of the device, on the control member, the working stroke being in principle triggered automatically the moment the tool comes into contact with the tool to be worked.
  • the device is designed as a pneumatic cylinder, as regards its control.
  • the control member is a rod secured to a third piston subjected to the pressure of the compressed air.
  • these known devices have a second compressed air supply opposite to the first, and internal conduits allowing this compressed air to be admitted to several places in the device.
  • the compressed air must be sent through several organs, some of which are mobile, and for example it is necessary to pierce in the main body of long channels located outside the axis of the device, and provide on these channels valves (see US-A-3,059,433 - Figures 4 and 5).
  • the device therefore remains complex and its manufacture is difficult and costly, if it is desired to obtain suitable operation and in particular good sealing of the valves which requires high machining precision.
  • the present invention overcomes these drawbacks by providing a press mechanism of the kind defined above, which is of simplified structure, therefore of easier and more economical construction, and of more reliable operation, and which can be controlled by a single and same organ and from a single point both for its successive strokes in the forward direction and for its return stroke, so as to make the device compatible with various solutions for its control, and in particular with mechanical actuation.
  • control member integral with the primary piston, is associated with means allowing its axial displacement control in both directions from a single end of the device, so as to constitute a common single control member for the approach run, the work run and the return run in the rest position.
  • the assembly can therefore be obtained by using conventional machining modes such as lathe machining.
  • control function is completely separate from the internal hydraulic system, and this makes it possible to envisage control by any means, mechanical or fluid, acting on a single member, the device being able to be designed as a "press" operating. from a wide variety of external sources of energy and movement, possibly from a simple manual control.
  • the single control member integral with the primary piston, is a rod provided with a rack engaged with a drive pinion, the latter being mounted on a shaft maneuvered by a member such as a lever, possibly by inserting a torque limiter.
  • the single control member integral with the primary piston, is an additional piston slidably mounted in a cylinder coaxial with the bore in which the main body slides, to constitute a pneumatic or hydraulic control cylinder.
  • the single control member secured to the primary piston may also be a tube mounted to slide and rotate in the bore where the main body slides, and connected by a thread to this body which means immobilize in rotation, the stroke of approach being obtained by simultaneous translation of the tube and the body, while the working stroke is obtained by screwing the tube onto the body, the tube comprising an operating part, preferably linked to this tube via a limiter of couple.
  • the thread which ensures, during the approach stroke, the axial connection between the control tube and the body and during the working stroke, the relative axial displacement of the control member and of the body, with amplification of the effort.
  • the control tube is linked to the primary piston and the operation of the hydraulic part is not changed.
  • a return spring is mounted in the cylindrical chamber containing the secondary piston, and exerts its action on this secondary piston in the direction opposite to the action of the incompressible fluid.
  • the spring does not only intervene during the "return” stroke caused from the single control member, but also during the “go” movement: the stiffness of the spring prevents the main body from retreating, at the end of the approach stroke, and it makes it possible to be certain that the sleeve is properly inflated and tightened against the bore, therefore that the body is immobilized axially, before the start of the working stroke.
  • the means for non-permanent locking of the body with respect to the single control member and to the primary piston comprise, for example, a calibrated valve capable of preventing the incompressible fluid from leaving the first chamber, in the direction of the expandable sleeve and of the second chamber, that is to say the one housing the secondary piston, and thus preventing the primary piston from entering the first chamber, so that the control rod in its movement drives the entire body and in particular the piston secondary, until the tool attached to the latter comes into contact with the workpiece.
  • valve by the resistance which it offers to the flow of the fluid, opposes the insertion of the primary piston into the body, and this results in a permanent effort which makes it possible to maintain an energetic contact between the tool and the object to be pressed during the entire inflation phase of the sleeve, regardless of the position in space of the device.
  • the action of the valve is therefore combined with that of the aforementioned spring retaining the secondary piston, so that the transition from the approach stroke to the working stroke takes place under the best conditions.
  • a double valve is provided at the bottom of the first chamber, one of these valves, allowing the fluid to flow back from the expandable sleeve and the second chamber, housing the other valve which opposes the flow towards the expandable socket and the second chamber.
  • This double valve allows the fluid to easily flow back to the chamber where it came from, when the single control member is brought back, first causing the recoil of the secondary piston and the release of the main body relative to the bore, then the simultaneous recoil of the control member and the body. Furthermore, the two valves being housed one inside the other can occupy a common position on the axis, which facilitates the production of the device for the reasons already explained above.
  • the primary piston has, at its end which plunges into the first chamber filled with fluid, a longitudinal groove such that, when this primary piston is in the retracted position, and only in this position, said groove puts the first chamber of the body into communication with a reserve of hydraulic fluid, delimited by the bore in which the body slides and by a movable wall in said bore and pushed by a spring, to produce a automatic compensation for variations in fluid volume.
  • FIGS. 1 to 4 represent a machine comprising a frame 1, on which a tube 2 of vertical axis 3 is fixed.
  • a body 9 which carries an expandable sleeve 19, which is immobilized axially on the one hand by a shoulder separating the two parts of distinct diameters from the body 9, and on the other hand by an annular stop orange 20.
  • the body 9 is hollowed out, so as to comprise an upper cylindrical chamber 10 connected, by an intermediate channel 11, to a lower cylindrical chamber 12.
  • At least one radial communication 21 connects the channel 11 to the inside the sleeve 19, which is filled with incompressible fluid, in particular oil.
  • the chamber 12 contains a secondary piston 15 secured to a tool 16 passing through a screwed bottom 17, a spring 18 being compressed between this bottom 17 and the underside of the secondary piston 15.
  • the upper chamber 10, the channel 11 and the part of the lower chamber 12 situated above the secondary piston 15 are filled with the same incompressible fluid as the expandable sleeve 19.
  • a primary piston 8 which has on its lower part a longitudinal groove 26 of a length such that, when the piston 8 is in the high position (shown in FIG. 1), this groove 26 puts the chamber 10 and a chamber 35 filled with the same incompressible fluid and located above the body 9.
  • the chamber 35 constituting the fluid reserve, is separated from the chamber 10 by a seal 14, retained by a ring 13 screwed to the top of the body 9 (the seal 14 not fulfilling its function in the high position of the piston 8).
  • the chamber 35 is further delimited by another seal 7 interposed between the body 9 and the tube 2, by the inner wall of this tube 2, and by a movable upper bottom 22, which is kept applied against the surface of the liquid by means of 'a spring 23.
  • the rod 4 is provided with a rack 5, in taken with a drive pinion 6 mounted on a maneuvered shaft, for example, using a lever not shown.
  • a double valve device which temporarily closes the inlet of the intermediate channel 11 located at the bottom of the chamber 10, and in doing so opposes the penetration of the primary piston 8 into said chamber 10.
  • one of the valves is disposed inside the other: a first valve 29, pushed down by a spring 30, serves as a housing for a second valve 31, urged upwards by another spring 32.
  • the part 25 to be worked is placed on the frame 1, in the axis 3 of the device described above.
  • the control rod 4 is raised; the double valve 29-31 obturates the inlet of the channel 11 and prevents any movement of fluid in the hydraulic circuit.
  • the secondary piston 15 occupies, inside the chamber 12, its highest position, and the tool 16 linked to the secondary piston 15 is removed from the part 25.
  • a first phase (see FIG. 2), the rod 4 is pushed downwards by the action of the pinion 6, itself maneuvered by the lever already mentioned.
  • the primary piston 8 penetrates in a short stroke in the chamber 10, until the groove 26 located at its lower part is entirely beyond the seal 14.
  • the fluid contained in the chamber 10, which is then closed at its upper part and at its lower part, prevents any greater penetration of the primary piston 8 and this is how the latter carries with it the body 9.
  • the tool 16, linked to the secondary piston 15 which remains in the upper position in the chamber 12 is lowered until it comes into contact with the part 25 after having described an approach stroke C (indicated in FIG. 1).
  • the section of the secondary piston 15 is such that the force F resulting from the pressure applied to this piston remains slightly less than the blocking force of the body 9 relative to the tube 2.
  • This force F due to the fact that the section of the secondary piston 15 is greater than that of the primary piston 8, will on the other hand be higher than the force applied to the rod 4 which is indeed the desired effect (obtaining a low working stroke with large developed force).
  • the rod 4 After having thus carried out the flattening operation, or the like, on the part 25, the rod 4 is brought up by a reverse rotation of the pinion 6.
  • the primary piston 8, rising with the rod 4, causes a release of the pressure pressure on the secondary piston 15.
  • the latter returns back into the chamber 12 under the upward return action exerted by the spring 18.
  • the drop in pressure inside the expandable sleeve 19 causes it to contract .
  • the sleeve thus makes the body 9 free to move relative to the tube 2.
  • the fluid flowing back from the sleeve 19 and from the chamber 12 of the secondary piston 15 lifts the valve 29 and thus passes around it in the direction of the next chamber 10 the path defined by the arrows 34 ( Figure 4).
  • the primary piston 8 thanks to the shoulder which it also has at its lower part, carries with it upwards the body 9 which thus returns to its starting position.
  • the valve 29 returns to its rest position by closing the inlet of the channel 11. The device is thus ready to accomplish another work cycle.
  • the temporary connection between the primary piston 8 and the body 9 is made by means of a mechanical locking, with ball for example and constituted in this case by a ball 42 housed in a bore formed radially in the lower part of the piston 8 and also receiving a spring 43 which tends to push the ball 42 towards the outside of its housing.
  • this ball 42 is partially housed in a groove 44 of an annular part 45 placed under the seal 14 and which is fixed relative to the body 9.
  • the displacement of the rod of the primary piston 8 is obtained by means of an additional piston 36, fixed to the upper part of the piston 8 and mounted to slide inside a cylinder 37 placed along the axis 3 in the upper region of the tube 2 which serves as a guide for the body 9 as well as a bearing surface for the expandable sleeve 19.
  • This cylinder 37 is closed at its upper part by a cover 38.
  • the piston 36 is driven by a pneumatic or hydraulic fluid, admitted into the upper chamber of the cylinder 37 through an orifice 39 of the cover 38, and it is brought back to the rest position by a spring 40 housed in the lower chamber of the cylinder 37, or indeed by any fluid introduced into this same chamber through an orifice 41.
  • the assembly thus produced constitutes a rapidly advancing jack and multiplication of force at the end of the stroke, an important advantage of which is that, whatever the position of the piece to be pressed 25 relative to the frame 1 (within the limit of the stroke of the body 9), the final force exerted will be the same and will depend directly on the pressure of the control fluid acting on the piston 36.
  • a tube 4 is connected to the body 9 by a thread 47, these two members being slidably mounted in a bore 2 of the frame 1.
  • the body 9 is here immobilized in rotation relative to the frame 1, for example by means of a screw 48 engaged in a groove 49 of the body 9.
  • the tube 4 can on the contrary turn autor of the axis 3, and it is maneuverable by means of a part 50 mounted at its top.
  • the tube 4 maneuvered using the part 50, is rotated and therefore screwed onto the body 9, which remains immobilized in rotation.
  • the tube 4 sinks into the bore 2 and it drives with it, downwards, the primary piston 8 secured to said tube.
  • the descent of the piston 8 in the hydraulic circuit increases the pressure in the latter and has the effect, on the one hand, of blocking the body 9 relative to the frame, by inflating the expandable bush 19, and on the other hand, to make the tool 16 move against the piece to be pressed 25.
  • the torque limiting device associated with the piece 50, makes it possible to limit the pressing force of the tool 16 on the piece 25.
  • This last embodiment allows, with a relatively low screwing torque, and exerted for example by hand, to obtain a force already amplified on the primary piston 8, by the effect of the thread 47, this force being in turn amplified by the secondary piston 15 pushing the tool 16.
  • the press mechanism described above finds applications in particular in the field of marking and riveting, and it can be controlled, depending on the energy sources available and the efforts to be made, by manual actuation means, mechanical hydraulic, pneumatic or others, acting on the rod 4.
  • Other applications can be envisaged in the clamping field, where rapid advance, followed by a significant clamping force is often sought.

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Description

  • La présente invention concerne un mécanisme de presse hydraulique, permettant d'obtenir successivement une course d'approche rapide, puis une course de travail avec effort développé important, ce mécanisme comprenant: un organe sur lequel s'exerce l'action de commande du dispositif pour lesdites courses, et un corps principal déplaçables suivant un même axe dans un alésage fixe de guidage, des moyens étant prévus pour le verrouillage axial non permanent du corps par rapport à l'organe de commande, le corps comprenant une première chambre remplie de fluide incompressible dans laquelle pénètre un piston primaire prolongeant l'organe de commande suivant l'axe du mécanisme, cette chambre communiquant d'une part avec une douille expansible immobilisée axialement autor du corps et apte à être pressée contre la paroi de l'alésage, et d'autre part avec une seconde chambre cylindrique dans laquelle est monté coulissant un piston secondaire, ce dernier étant solidaire d'une tige comportant l'outil de travail prévu pour l'utilisation du mécanisme.
  • Un tel mécanisme, connu par le brevet US-A-3 059 433, est utilisable pour des opérations telles que rivetage, marquage, bridage de pièces et, plus généralement, pour toutes opérations dans lesquelles la course de travail peut être relativement courte par rapport à l'ampleur du mouvement d'approche. Le principe de fonctionnement en est le suivant: le corps principal est d'abord déplacé dans l'alésage, en étant poussé par l'organe de commande, jusqu'à ce que l'outil de travail entre en contact avec la pièce devant subir l'opération désirée. Au moment où le contact de l'outil avec cette pièce provoque une certaine résistance à l'enfoncement du corps, l'organe de commande est déplacé axialement par rapport au corps, ce qui est permis par les moyens de verrouillage non permanent entre ces parties. Le piston primaire prolongeant l'organe de commande met alors en pression le circuit de fluide incompressible, provoquant le gonflage de la douille expansible qui bloque le corps principal contre l'alésage, donc immobilise ce corps axiatement. La mise en pression du fluide incompressible provoque alors l'avancée du seul piston secondaire, qui fait décrire à l'outil sa course de travail, avec un effet de »multiplication« de force obtenu par le fait que la section de la seconde chambre cylindrique, dans laquelle coulisse le piston secondaire, est prévue supérieure à la section du piston primaire. On obtient ainsi une course d'approche rapide, suivie d'une course de travail avec effort développé important, en appliquant un effort de comande modéré en un seul point du dispositif, sur l'organe de commande, la course de travail étant en principe déclenchée automatiquement à l'instant où l'outil entre en contact avec la à travailler.
  • Dans la réalisation connue par le brevet US-A-3 059 433, de même que dans des réalisations connues quelque peu différentes mais utilisant toujours un piston primaire, un fluide hydraulique, un piston secondaire et une douille expansible (voir par exemple le brevet FR-A-1 599881), le dispositif est conçu comme un vérin pneumatique, en ce qui concerne sa commande. Ainsi, l'organe de commande est une tige solidaire d'un troisième piston soumis à la pression de l'air comprimé. Pour obtenir non seulement les courses d'approche et de travail dans le sens »aller«, mais aussi le mouvement inverse de »retour« vers la position de départ, ces dispositifs connus possèdent une deuxième arrivée d'air comprimé opposée à la première, et des conduits internes permettant d'admettre cet air comprimé en plusieurs endroits du dispositif. En particulier, l'air comprimé doit être envoyé à travers plusieurs organes dont certains sont mobiles, et il faut par exemple percer dans le corps principal de longs canaux situés hors de l'axe du dispositif, et prévoir sur ces canaux des clapets (voir le brevet US-A-3 059 433 - figures4 et 5). Le dispositif reste donc complexe et sa fabrication est difficile et coûteuse, si l'on veut obtenir un fonctionnement convenable et notamment une bonne étanchéité des clapets qui nécessite une grande précision d'usinage. De plus, le mouvement de retour étant commandé pneumatiquement et par une arrivée d'air comprimé en un endroit distinct du point utilisé pour la commande des courses d'approche et de travail, on ne peut envisager pour les dispositifs actuels une commande mécanique de l'ensemble du fonctionnement, laquelle ne peut se concevoir que si l'action de commande pour l'ensemble des mouvements s'exerce sur un seul et même organe, et en un endroit unique.
  • Par ailleurs, compte tenu de la conception entièrement pneumatique de la commande, dans les dispositifs actuels, la liaison entre le piston secondaire et le corps principal est mal contrôlée. Au moment où l'outil entre en contact avec la pièce à travailler, la mise en pression du fluide incompressible peut provoquer un recul du corps principal, avant que la douille expansible ne soit serrée fermement contre l'alésage. On n'obtient donc pas une immobilisation certaine et immédiate du corps à la fin de la course d'approche.
  • La présente invention remédie à ces inconvénients, en fournissant un mécanisme de presse du genre défini plus haut, qui soit de structure simplifiée, donc de construction plus facile et plus économique, et d'un fonctionnement plus fiable, et qui puisse être commandé par un seul et même organe et depuis un point unique à la fois pour ses courses successives dans le sens aller et pour sa course de retour, de manière à rendre le dispositif compatible avec diverses solutions pour sa commande, et notamment avec un actionnement mécanique.
  • A cet effet, l'organe de commande, solidaire du piston primaire, est associé à des moyens permettant sa commande de déplacement axial dans les deux sens à partir d'une seule extrémité du dispositif, de manière à constituer un organe de commande unique commun pour la course d'approche, la course de travail et la course de retour en position de repos.
  • Cet agencement simplifie le dispositif et en particulier sont supprimés les canaux internes situés hors de l'axe.
  • L'ensemble peut donc être obtenu en faisant appel à des modes d'usinage classiques tels que l'usinage au tour. En outre, la fonction de commande est totalement séparée du système hydraulique interne, et ceci permet d'envisager la commande par un moyen quelconque, mécanique ou à fluide, agissant sur un seul organe, le dispositif pouvant être conçu comme une »presse« fonctionnant à partir de sources extérieures d'énergie et de mouvement très diverses, éventuellement à partir d'une simple commande manuelle.
  • Suivant une première possibilité, constituant une solution mécanique, l'organe de commande unique, solidaire du piston primaire, est une tige munie d'une crémaillère en prise avec un pignon d'entraînement ce dernier étant monté sur un arbre manoeuvré par un organe tel que levier, éventuellement en intercalant un limiteur de couple.
  • Suivant une autre possibilité, l'organe de commande unique, solidaire du piston primaire, est un piston supplémentaire monté coulissant dans un cylindre coaxial à l'alésage dans lequel coulisse le corps principal, pour constituer un cylindre de commande pneumatique ou hydraulique.
  • L'organe de commande unique solidaire du piston primaire peut être encore un tube monté coulissant et tournant dans l'alésage o'u coulisse le corps principal, et lié par un filetage à ce corps que des moyens immobilisent en rotation, la course d'approche étant obtenue par translation simultanée du tube et du corps, tandis que la course de travail est obtenue par vissage du tube sur le corps, le tube comportant une pièce de manoeuvre, liée de préférence à ce tube par l'intermédiaire d'un limiteur de couple. Dans ce dernier cas, c'est le filetage qui assure, lors de la course d'approche, la liaison axiale entre le tube de commande et le corps et durant la course de travail, le déplacement axial relatif de l'organe de commande et du corps, avec amplification de l'effort. Le tube de commande est lié au piston primaire et le fonctionnement de la partie hydraulique n'est pas modifiée.
  • Suivant une autre caractéristique de l'invention, un ressort de rappel est monté dans la chambre cylindrique contenant le piston secondaire, et exerce son action sur ce piston secondaire dans le sens opposé à l'action du fluide incompressible. Le ressort n'intervient pas seulement lors de la course de »retour« provoquée à partir de l'organe de commande unique, mais aussi lors du mouvement »aller«: la raideur du ressort empêche le recul du corps principal, à la fin de la course d'approche, et elle permet d'être certain que la douille est bien gonflée et serrée contre l'alésage, donc que le corps est immobilisé axialement, avant le début de la course de travail.
  • Les moyens de verrouillage non permanent du corps par rapport à l'organe de commande unique et au piston primaire comprennent, par exemple, un clapet taré apte à interdire au fluide incompressible de sortir de la première chambre, en direction de la douille expansible et de la seconde chambre, c'est-à-dire celle logeant le piston secondaire, et empêchant ainsi le piston primaire de pénétrer dans la première chambre, de sorte que la tige de commande entraîne dans son mouvement l'ensemble du corps et notamment le piston secondaire, jusqu'à ce que l'outil fixé à ce dernier entre en contact avec la pièce à travailler. Le clapet, par la résistance qu'il offre à l'écoulement du fluide, s'oppose à l'enfoncement du piston primaire dans le corps, et il en résulte un effort permanent qui permet de maintenir un contact énergique entre l'outil et l'objet à presser pendant toute la phase de gonflement de la douille, et ce, quelle que soit la position dans l'espace du dispositif. L'action du clapet se combine donc avec celle du ressort précité retenant le piston secondaire, pour que le passage de la course d'approche à la course de travail s'effectue dans les meilleures conditions. Avantageusement, un double clapet est prévu au fond de la première chambre, l'un de ces clapets, permettant au fluide de refluer depuis la douille expansible et la seconde chambre, logeant l'autre clapet qui s'oppose à l'écoulement vers la douille expansible et la seconde chambre. Ce double clapet permet au fluide de refluer facilement vers la chambre d'où il est venu, lorsque l'organe de commande unique est ramené en arrière, provoquant d'abord le recul du piston secondaire et le déblocage du corps principal par rapport à l'alésage, ensuite le recul simultané de l'organe de commande et du corps. Par ailleurs, les deux clapets étant logés l'un dans l'autre peuvent occuper une position commune sur l'axe, ce qui facilite la réalisation du dispositif pour les raisons déjà expliquées plus haut.
  • Pour pouvoir compenser les fuites fonctionnelles des joints hydrauliques qui nuiraient au bon fonctionnement du dispositif, le piston primaire comporte, à son extrémité qui plonge dans la première chambre remplie de fluide, une rainure longitudinale telle que, lorsque ce piston primaire est en position reculée, et seulement dans cette position, ladite rainure met en communication la première chambre du corps avec une réserve de fluide hydraulique, délimitée par l'alésage dans lequel coulisse le corps et par une paroi mobile dans ledit alésage et poussée par un ressort, pour réaliser une compensation automatique des variations de volume du fluide.
  • De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique anexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce mécanisme de presse hydraulique:
    • Figures 1, 2, 3 et 4 sont des vues en coupe du mécanisme selon l'invention, dans quatre positions successives,. illustrant son principe de fonctionnement;
    • Figure 5 est une vue partielle, en coupe et à échelle agrandie, d'une variante avec verrouillage mécanique par bille du piston primaire par rapport au corps;
    • Figure 6 est une vue en coupe du mécanisme selon l'invention, dans une autre variante où la commande de la tige se fait par un piston supplémentaire mû par de l'air comprimé ou tout autre fluide;
    • Figure 7 est une vue, partiellement en coupe, d'une dernière forme de réalisation, avec commande par translation et rotation combinées;
    • Figure 8 est une section suivant 8-8 de figure 7.
  • Les figures 1 à 4 représentent une machine comprenant un bâti 1, sur lequel est fixé un tube 2 d'axe vertical 3.
  • Dans l'alésage défini par ce tube 2 est monté coulissant un corps 9 qui porte une douille expansible 19, laquelle est immobilisée axialement d'une part par un épaulement séparant les deux parties de diamètres distincts du corps 9, et d'autre part par un orange d'arrêt annulaire 20. Le corps 9 est évidé, de manière à comporter une chambre cylindrique supérieure 10 reliée, par un canal intermédiaire 11, à une chambre cylindrique inférieure 12. Au moins une communication radiale 21 relie le canal 11 à l'intérieur de la douille 19, laquelle est remplie de fluide incompressible, en particulier de l'huile. La chambre 12 contient un piston secondaire 15 solidaire d'un outil 16 traversant un fond vissé 17, un ressort 18 étant comprimé entre ce fond 17 et la face inférieure du piston secondaire 15.
  • La chambre supérieure 10, le canal 11 et la partie de la chambre inférieure 12 située au-dessus du piston secondaire 15 sont remplis du même fluide incompressible que la douille expansible 19.
  • Dans la chambre supérieure 10 pénètre un piston primaire 8 qui comporte sur sa partie inférieure une rainure longitudinale 26 d'une longueur telle que, lorsque le piston 8 est en position haute (représentée sur la figure 1), cette rainure 26 met en communication la chambre 10 et une chambre 35 remplie du même fluide incompressible et située au-dessus du corps 9. La chambre 35, constituant réserve de fluide, est séparée de la chambre 10 par un joint d'étanchéité 14, retenu par une bague 13 vissée au sommet du corps 9 (le joint 14 ne remplissant pas sa fonction dans la position haute du piston 8). La chambre 35 est délimitée encore par un autre joint 7 interposé entre le corps 9 et le tube 2, par la paroi intérieure de ce tube 2, et par un fond supérieur mobile 22, qui est maintenu appliqué contre la surface du liquide au moyen d'un ressort 23.
  • Le piston primaire 8, traversant la bague 13, la chambre 35 et le fond 22, est prolongé vers le haut par une tige de commande 4 qui coulisse dans un évidement du bâti 1. La tige 4 est munie d'une crémaillère 5, en prise avec un pignon d'entraînement 6 monté sur un arbre manoeuvré, par exemple, à l'aide d'un levier non représenté.
  • Pour lier temporairement le piston primaire 8, et la tige de commande 4 qui le prolonge, au corps 9, il est prévu dans la forme d'exécution des figures 1 à 4 un dispositif à double clapet qui obture temporairement l'entrée du canal intermédiaire 11 située au bas de la chambre 10, et ce faisant s'oppose à la pénétration du piston primaire 8 dans ladite chambre 10. Dans l'exemple de réalisation ici plus particulièrement décrit, l'un des clapets est disposé à l'intérieur de l'autre: un premier clapet 29, poussé vers le bas par un ressort 30, sert de logement pour un second clapet 31, sollicité vers le haut par un autre ressort 32.
  • La pièce 25 à travailler, par exemple à aplatir, est placée sur le bâti 1, dans l'axe 3 du dispositif décrit précédemment. En position initiale (figure 1), la tige de commande 4 est relevée; le double clapet 29-31 obturé l'entrée du canal 11 et s'oppose à tout déplacement de fluide dans le circuit hydraulique. Le piston secondaire 15 occupe, à l'intérieur de la chambre 12, sa position la plus haute, et l'outil 16 lié au piston secondaire 15 est éloigné de la pièce 25.
  • Dans une première phase (voir figure 2), la tige 4 est poussée vers la bas par l'action du pignon 6, lui-même manoeuvré par le levier déjà mentionné. Le piston primaire 8 pénètre suivant une faible course dans la chambre 10, jusqu'à ce que la rainure 26 située à sa partie inférieure se trouve entièrement audelà du joint d'étanchéité 14. Le fluide contenu dans la chambre 10, qui est obturée alors à sa partie supérieure et à sa partie inférieure, empêche toute pénétration plus importante du piston primaire 8 et c'est ainsi que ce dernier entraîne avec lui le corps 9. L'outil 16, lié au piston secondaire 15 qui reste en position supérieure dans la chambre 12, est abaissé jusqu'à venir en contact avec la pièce 25 après avoir décrit une course d'approche C (indiquée sur la figure 1).
  • Lorsque le contact est établi entre l'outil 16 et la pièce 25 (voir figure 2), le corps 9 et l'outil 16 s'immobilisent. En augmentant légèrement l'effort exercé sur la tige 4, la pression du fluide dans la chambre 10 augmente et atteint un seuil tel que le ressort 32 du clapet 31 s'efface et laisse s'écouler le fluide suivant la flèche 33 (figure 3), à travers l'intérieur du clapet 29, en direction du canal 11. Ce canal étant relié à la douille expansible 19, celle-ci va se gonfler et provoquer l'immobilisation axiale du corps 9, auquel elle se trouve liée, par rapport au tube 2, donc par rapport au bâti 1.
  • Au-delà d'un certain seuil de pression, fonction du tarage du ressort 18, le piston secondaire 15 est déplacé vers le bas dans la chambre 12 du corps 9 qui reste immobilisé et il pousse l'outil 16 contre la pièce 25 à presser (voir figure 3).
  • La section du piston secondaire 15 est telle que l'effort F résultant de la pression appliquée sur ce piston reste légèrement inférieure à la force de blocage du corps 9 par rapport au tube 2. Cet effort F, du fait que la section du piston secondaire 15 est plus importante que celle du piston primaire 8, sera par contre plus élevé que l'effort appliqué sur la tige 4 ce qui est bien l'effet recherché (obtention d'ûne course de travail faible avec effort développé important).
  • Après avoir ainsi effectué l'opération d'aplatissement, ou autre, sur la pièce 25, on fait remonter la tige 4 par une rotation inverse du pignon 6. Le piston primaire 8, remontant avec la tige 4, provoque un relâchement de la pression pression sur le piston secondaire 15. Ce dernier revient en arrière dans la chambre 12 sous l'action de rappel vers le haut exercée par le ressort 18. De même, la baisse de pression à l'intérieur de la douille expansible 19 provoque sa contraction. La douille rend ainsi le corps 9 libre de se déplacer par rapport au tube 2. Le fluide refluant depuis la douille 19 et depuis la chambre 12 du piston secondaire 15 soulève le clapet 29 et passe ainsi autour de lui en direction de la chambre 10 suivant le trajet défini par les flèches 34 (figure 4).
  • Lorsque le piston primaire 8 atteint sa position supérieure (figure 1), la rainure 26 qu'il comporte à sa partie inférieure met en communication la chambre 10 et la chambre 35; de cette façon la fuite la plus minime qui a pu se produire pendant le cycle décrit précédemment est compensée une arrivée de fluide poussé par le fond mobile 22 et par son ressort 23 hors de la chambre 35, en direction de la chambre 10.
  • De plus, le piston primaire 8, grâce à l'épaulement qu'il possède aussi à sa partie inférieure, entraîne avec lui vers le haut le corps 9 qui reprend ainsi sa position de départ. La circulation de fluide depuis la douille 19 et la chambre 12 vers la chambre 10 étant terminée, le clapet 29 reprend sa position de repos en obturant l'entrée du canal 11. Le dispositif est ainsi prêt à accomplir un autre cycle de travail.
  • Selon une première variante représentée par la figure 5, la liaison temporaire entre le piston primaire 8 et le corps 9 se fait grâce à un verrouillage mécanique, à bille par exemple et constitué dans ce cas par une bille 42 logée dans un alésage ménagé radialement dans la partie inférieure du piston 8 et recevant également un ressort 43 qui tend à pousser la bille 42 vers l'extérieur de son logement.
  • En position haute du piston 8, cette bille 42 se loge partiellement dans une gorge 44 d'une pièce annulaire 45 placée sous le joint d'étanchéité 14 et qui est fixe par rapport au corps 9. Après la phase d'approche durant laquelle, grâce à ce verrouillage, la tige 4 a entraîné le corps 9, ce dernier étant arrêté, la bille 42 s'efface dans son logement, en quittant la gorge 44, et elle laisse le piston 8 mettre le circuit hydraulique en pression selon le cycle précédemment décrit.
  • Selon une deuxième variante représentée sur la figure 6, le déplacement de la tige du piston primaire 8 est obtenu par l'intermédiaire d'un piston supplémentaire 36, fixé à la partie supérieure du piston 8 et monté coulissant à l'intérieur d'un cylindre 37 placé suivant l'axe 3 dans la région supérieure du tube 2 qui sert de guide au corps 9 ainsi que de surface d'appui pour la douille expansible 19. Ce cylindre 37 est obturé à sa partie supérieure par un couvercle 38.
  • Le piston 36 est mû par un fluide pneumatique ou hydraulique, admis dans la chambre supérieure du cylindre 37 par un orifice 39 du couvercle 38, et il est ramené en position de repos par un ressort 40 logé dans la chambre inférieure du cylindre 37, ou bien par un fluide quelconque introduit dans cette même chambre par un orifice 41.
  • L'ensemble sinsi réalisé constitue un vérin à avance rapide et multiplication de force an fin de course, dont un avantage important est que, quelle que soit la position de la pièce à presser 25 par rapport au bâti 1 (dans la limite de la course du corps 9), l'effort final exercé sera le même et dépendra directement de la pression du fluide de commande agissant sur le piston 36.
  • Suivant une dernière forme de réalisation ici décrité, et représentée aux figures 7 et 8, un tube 4 est lié au corps 9 par un filetage 47, ces deux organes étant montés coulissants dans un alésage 2 du bâti 1. Le corps 9 est ici immobilisé en rotation par rapport au bâti 1, par exemple au moyen d'une vis 48 engagée dans une rainure 49 du corps 9. Le tube 4 peut au contraire tourner autor de l'axe 3, et il est manoeuvrable par l'intermédiaire d'une pièce 50 montée à son sommet.
  • Cette pièce 50 est liée en rotation avec le tube 4 par un dispositif limiteur de couple, qui comprend:
    • - une bille 51 logée dans un alésage radial de la piè pièce 50;
    • - une rainure interne 52 du tube 4;
    • - un ressort 53 poussant la bille 51 dans la rainure 52;
    • - un coulisseau 54 sur lequel prend appui le ressort 53;
    • - une vis de réglage 55, parallèle à l'axe 3, et vissée dans la pièce 50, la pointe de cette vis 55 coopérant avec une face inclinée du coulisseau 54, pour comprimer plus ou moins le ressort 53.
  • Le tube 4, constituant l'organe de commande, subit un déplacement suivant deuxformes:
    • En premier lieu, il décrit une translation, s'accompagnant d'une translation du corps 9 sur lequel il est provisoirement verrouillé, et amenant l'outil 16 en l'outil 16 en contact avec la pièce à presser 25. Cette première phase, correspondant à la course d'approche, ne diffère pas de ce qui a été déjà décrit plus haut.
  • Dans une seconde phase le tube 4, manoeuvré à l'aide de la pièce 50, est entraîne en rotation et par conséquent vissé sur le corps 9, lequel reste immobilisé en rotation. Par ce vissage, le tube 4 s'enfonce dans l'alésage 2 et il entraîne avec lui, vers le bas, le piston primaire 8 solidaire dudit tube. Comme précédemment, la descente du piston 8 dans le circuit hydraulique augmente la pression dans ce dernier et a pour effet, d'une part, de bloquer le corps 9 par rapport au bâti, par un gonflage de la douille expansible 19, et d'autre part, de faire mouvoir l'outil 16 contre la pièce à presser 25. Le dispositif limiteur de couple, associé à la pièce 50, permet de limiter la force de pressage de l'outil 16 sur la pièce 25.
  • Cette dernière forme de réalisation permet, avec un couple de vissage relativement faible, et exercé par exemple à la main, d'obtenir un effort déjà amplifié sur le piston primaire 8, par l'effet du filetage 47, cet effort étant à son tour amplifié par le piston secondaire 15 poussant l'outil 16.
  • Le mécanisme de presse décrit précédemment trouve des applications notamment dans le domaine du marquage et du rivetage, et il peut être commandé, selon les sources d'énergie disponibles et les efforts à fournir, par des moyens d'actionnement manuels, mécaniques hydrauliques, pneumatiques ou autres, agissant sur la tige 4. D'autres applications peuvent être envisagées dans le domaine du bridage, où une avance rapide, suivie d'un effort de serrage important est souvent recherchée.
  • Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce mécanisme de presse qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples.

Claims (9)

1. Mécanisme de presse hydraulique, permettant d'obtenir successivement une course d'approche rapide, puis une course de travail avec effort développé important, comprenant un organe (4) sur lequel s'exerce l'action de commande du dispositif pour lesdites courses, et un corps principal (9) déplaçcables suivant un même axe (3) dans un alésage fixe de guidage (2), des moyens (29 à 32; 42 à 45; 47) étant prévus pour le verrouillage axial non permanent du corps (9) par rapport à l'organe de commande (4), le corps (9) comprenant une première chambre (10) remplie de fluide incompressible dans laquelle pénètre un piston primaire (8) prolongeant l'organe de commande (4) suivant l'axe (3) du mécanisme, cette chambre (10) communiquant d'une part avec une douille expansible (19) immobilisée axialement autor du corps (9) et apte à être pressée contre la paroi de l'alésage (2), et d'autre part avec une seconde chambre cylindrique (12) dans laquelle est monté coulissant un piston secondaire (15), ce dernier étant solidaire d'une tige (16) comportant l'outil de travail prévu pour l'utilisation du mécanisme, caractérisé en ce que l'organe de commande (4), solidaire du piston primaire (8), est associé à des moyens (5,6; 36 à 41; 50 à 55; permettant sa commande de déplacement axial dans les deux sens à partir d'une seule extrémité du dispositif, de manière à constituer un organe de commande unique commun pour la course d'approche, la course de travail et la course de retour en position de repos.
2. Mécanisme de presse hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce l'organe de commande unique, solidaire du piston primaire (8), est une tige (4) munie d'une crémaillère (5) en prise avec un pignon d'entraînement (6), ce dernier étant monté sur un arbre manoeuvré par un organe tel que levier.
3. Mécanisme de presse hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande unique, solidaire du piston primaire (8), est un piston supplémentaire (36) monté coulissant dans un cylindre (37) coaxial à l'alésage (2) dans lequel coulisse le corps principal (9), pour constituer un cylindre de commande pneumatique ou hydraulique.
4. Mécanisme de presse hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande unique, solidaire du piston primaire (8), est un tube (4) monté coulissant et tournant dans l'alésage (2) où coulisse le corps principal (9), et lié par un filetàge (47) à ce corps (9) que des moyens (48, 49) immobilisent en rotation, la course d'approche étant obtenue par translation simultanée du tube (4) et du corps (9), tandis que la course de travail est obtenue par vissage du tube (4) sur le corps (9), le tube (4) comportant une pièce de manoeuvre (50), liée de préférence à ce tube (4) par l'intermédiaire d'un limiteur de couple (51 à 55).
5. Mécanisme de presse hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (18) est monté dans la chambre cylindrique (12) contenant le piston secondaire (15), et exerce son action sur ce piston secondaire (15) dans le sens opposé à l'action du fluide incompressible.
6. Mécanisme de presse hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage non permanent du corps (9) par rapport à l'organe de commande unique (4) et au piston primaire (8) comprennent un clapet taré (31) apte à interdire au fluide incompressible de sortir de la première chambre (10), en direction de la douille expansible (19) et de la seconde chambre (12), c'est-à-dire celle logeant le piston secondaire (15), et empêchant ainsi le piston primaire (8) de pénétrer dans la première chambre (10).
7. Mécanisme de presse hydraulique selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un double clapet (29, 31) est prévu au fond de la première chambre (10), l'un de ces clapets (29), permettant au fluide de refluer depuis la douille expansible (19) et la seconde chambre (12), logeant l'autre clapet (31) qui s'oppose à l'écoulement vers la douille expansible (19) et la seconde chambre (12).
8. Mécanisme de presse hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage non permanent du corps (9) par rapport à l'organe de commande unique (4) et au piston primaire (8) comprennent une bille (42) logée dans ce piston primaire (8) et poussée radialement par des moyens élastiques (43), tandis que la paroi interne du corps (9) comporte une gorge annulaire (44) apte à recevoir la bille (42).
9. Mécanisme de presse hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce le piston primaire (8) comporte, à son extrémité qui plonge dans la première chambre (10) remplie de fluide, une rainure longitudinale (26) telle que, lorsque ce piston primaire (8) est en position reculée, et seulement dans cette position, ladite rainure (26) met en communication la première chambre (10) du corps (9) avec une réserve de fluide hydraulique (35), délimitée par l'alésage (2) dans lequel coulisse le corps (9) et par une paroi mobile (22) dans ledit alésage (2) poussée par un ressort (23), pour réaliser une compensation automatique des variations de volume du fluide.
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