EP1462662B1 - Dispositif à commande de déplacement hydraulique muni de moyens de détection pneumatique sans fuite des positions - Google Patents

Dispositif à commande de déplacement hydraulique muni de moyens de détection pneumatique sans fuite des positions Download PDF

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EP1462662B1
EP1462662B1 EP20040360025 EP04360025A EP1462662B1 EP 1462662 B1 EP1462662 B1 EP 1462662B1 EP 20040360025 EP20040360025 EP 20040360025 EP 04360025 A EP04360025 A EP 04360025A EP 1462662 B1 EP1462662 B1 EP 1462662B1
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hydraulic cylinder
piston
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orifice
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Gérard Ripp
Gilbert Sprauel
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Usines Quiri & Cie Sa Ste
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/06—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor involving features specific to the use of a compressible medium, e.g. air, steam
    • F15B11/072—Combined pneumatic-hydraulic systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/061—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/16—Details, e.g. jaws, jaw attachments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2807—Position switches, i.e. means for sensing of discrete positions only, e.g. limit switches

Definitions

  • the present invention relates to the field of fastening and positioning of parts on machine tools, in particular working at high speed, in particular the clamping and the abutment of parts by means of hydraulic displacement control devices provided with means of pneumatic position detection and relates to such a device provided with displacement position control means.
  • the means for clamping and abutting parts, as well as other abutment devices, for example anti-vibration devices, are generally in the form of hydraulic cylinders with double effect, linear displacement and / or rotary and allow effective clamping or precise positioning of workpieces or others.
  • position detectors which often consist of pneumatic assemblies cooperating alternately in the two positions of the cylinders with a closing means circuits these sets.
  • the pneumatic assemblies are in the form of independent pneumatic circuits fed alternately by a power plant and each opening at one end of a chamber extending in extension of the hydraulic cylinder.
  • This hydraulic jack is connected in said chamber to a slide movable in common with said hydraulic cylinder, so that said slide is positioned in each position of the cylinder in front of a corresponding orifice of one of the pneumatic circuits.
  • the power plant automatically delivers compressed air into the pneumatic circuit corresponding to the end of the chamber concerned and the presence of the drawer in front of the orifice of the corresponding pneumatic duct causes a rise in pressure in the pneumatic circuit, this pressure elevation being verified by means of a pressure switch which delivers an authorization signal for the next machining or handling operation.
  • the object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing a hydraulic displacement control device provided with pneumatic means for detecting the positions of the jack enabling more precise control of the displacement positions and operation without noise, without air leakage and perfectly clean.
  • the pneumatic detection means of the cylinder positions which are in the form of two pneumatic circuits each opening by an outlet orifice at one end of a pneumatic chamber in axial extension of a hydraulic cylinder parallel to the longitudinal axis of said chamber, each cooperate, in a position of the hydraulic cylinder, with a common device for sealing, by controlled pressure, the corresponding outlet orifice, connected in displacement with the piston of the hydraulic cylinder.
  • FIG. 1 of the accompanying drawings represents, by way of example, a hydraulic displacement control device in the form of a hydraulic cylinder 1, provided with means 2, 2 'for detecting the positions of the cylinder, which are in the form of two pneumatic circuits. each opening through an outlet at one end of a pneumatic chamber 3 in axial extension of the hydraulic cylinder 1.
  • the means 2, 2 'for detecting the positions of the cylinder open into the pneumatic chamber 3 following a axis parallel to the longitudinal axis of said chamber 3 and each cooperate, in a position of the hydraulic cylinder, with a common device 4 for sealing, by controlled pressure, the corresponding outlet orifice, connected in displacement with the piston of the hydraulic cylinder 1.
  • the common device 4 for sealing by controlled pressure is advantageously in the form of a member provided on two opposite faces with support means 5 and 6 intended to provide a pressure-tight seal against pressure.
  • output port of the pneumatic circuit 2, 2 ' corresponding in each position of the cylinder.
  • one, 5, support means forming the common sealing device 4, cooperating with the means 2, is in the form of a tight annular piece on the end of a rod 7 secured to the piston of the hydraulic cylinder 1 and having a resilient deformation capacity
  • the other support means 6 is constituted by a pusher mounted in the rod 7 of the piston of the hydraulic cylinder 1 with the possibility of displacement against a return spring 8 and closing, by a portion 6 'projecting from said rod 7, in the corresponding position of the piston of the hydraulic cylinder 1, the outlet of the corresponding means 2'.
  • the support means 5 is pressed on the outlet orifice of the pneumatic circuit forming the detection means 2 and closes this circuit in a perfectly sealed manner, so that pressurization of this circuit can be carried out very quickly and can be detected by the corresponding control pressure switch. The latter can then deliver a certification signal of the corresponding extreme position of the piston.
  • the orifice of the detection means 2 'cooperating with the portion 6' of the pusher forming the support means 6 may be, as shown by the Figures 1 and 2 of the accompanying drawings, in the form of a non-return valve provided with a guide rod 9 on which rests, in the corresponding extreme position of the piston of the hydraulic cylinder 1, the portion 6 'projecting from said rod 7 of the 6.
  • the support means 6 is in contact with the rod 9 of the non-return valve, so that the body of the latter closes completely and of sealing the corresponding outlet port of the pneumatic circuit 2 '.
  • Hydraulic displacement control devices of this type are generally constructed such that in one of the positions of the piston of the hydraulic cylinder, the corresponding limit switch is in the actuating position, the other position sensor of end of stroke being adjustable so as to take into account the useful stroke of the piston of the hydraulic cylinder.
  • the check valve forming the orifice of the detection means 2 'cooperating with the part 6' of the pusher forming the support means 6 can advantageously be mounted in the corresponding end of the pneumatic chamber 3 in a manner that can be adjusted position.
  • by this same adjustment and taking into account the length of the projecting portion 6 'it will be possible to take into account the overtravel of the cylinder in the absence of a normally foreseen obstacle such as a part, so that the protection of the cylinder and in particular the support means 6 and the corresponding detection means 2 'remains assured.
  • the return spring 8 acting on the support means 6 is calibrated at a force greater than that of detachment of the non-return valve under the maximum pressure available in the pneumatic circuit of the means 2 '.
  • the support means 6 may also be provided, on its portion 6 'projecting from the rod 7 connected to the piston of the hydraulic cylinder 1 of a device sealing by pressure of the outlet of the corresponding detection means 2 '.
  • This sealing device may, for example, be in the form of a membrane or a valve bearing directly on the outlet of the detection means 2 'and cooperating with this orifice by slight elastic deformation or by form.
  • each detection means 2, 2 'in the pneumatic chamber 3 of a non-return valve actuated in the position corresponding by an elastically deformable device preload could be in the form of a leaf spring fixed on a rod connected to the piston of the hydraulic cylinder and supported by its free end on the guide rod of the non-return valves.

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Description

  • La présente invention concerne le domaine de la fixation et du positionnement de pièces sur des machines-outils, en particulier travaillant à cadence élevée, notamment le bridage et la mise en butée de pièces au moyen de dispositifs à commande de déplacement hydraulique munis de moyens de détection pneumatique des positions et a pour objet un tel dispositif pourvu de moyens de contrôle des positions de déplacement.
  • Les moyens de bridage et de mise en butée de pièces, ainsi que d'autres dispositifs de mise en butée, par exemple anti-vibratoires, se présentent généralement sous forme de vérins hydrauliques à double effet, à déplacement linéaire et/ou rotatif et permettent un serrage efficace ou un positionnement précis de pièces à usiner ou autres.
  • Pour assurer la précision d'un positionnement ou encore la certitude d'un serrage efficace de bridage, ces dispositifs sont munis de détecteurs des positions qui consistent souvent en des ensembles pneumatiques coopérant alternativement dans les deux positions des vérins avec un moyen de fermeture des circuits pneumatiques de ces ensembles.
  • Les ensembles pneumatiques sont sous forme de circuits pneumatiques indépendants alimentés alternativement par une centrale d'énergie et débouchant chacun à une extrémité d'une chambre s'étendant en prolongement du vérin hydraulique. Ce vérin hydraulique est relié, dans ladite chambre, à un tiroir déplaçable en commun avec ledit vérin hydraulique, de sorte que ledit tiroir se positionne dans chaque position du vérin devant un orifice correspondant de l'un des circuits pneumatiques.
  • Lorsque le vérin hydraulique arrive dans l'une ou l'autre position, la centrale d'énergie délivre automatiquement de l'air comprimé dans le circuit pneumatique correspondant à l'extrémité de la chambre concernée et la présence du tiroir devant l'orifice du conduit pneumatique correspondant entraîne une élévation de pression dans le circuit pneumatique, cette élévation de pression étant vérifiée par l'intermédiaire d'un pressostat qui délivre un signal d'autorisation de l'opération d'usinage ou de manutention suivante.
  • Ces détecteurs de position à tiroirs connus, par exemple du document FR-A-2 288 895 , qui se déplacent en fait devant un orifice délivrant de l'air sous pression, orifice qu'ils ferment par un déplacement en cisaillement, présentent cependant l'inconvénient, du fait des jeux de fonctionnement nécessaires pour le déplacement du tiroir et du fait de l'usure consécutive à des cadences de travail élevées, d'être sujets à des fuites d'air relativement importantes en fonctionnement, ce qui entraîne une consommation d'énergie importante et une limitation du nombre de vérins pouvant être reliés à une même centrale d'énergie. En outre, ces détecteurs à tiroirs posent un problème de précision de leur déplacement, du fait qu'il est absolument nécessaire que le recouvrement des orifices délivrant l'air sous pression soit effectué non seulement complètement, mais avec un dépassement minimum de la section de l'ouverture. Il en résulte que la précision de réglage du déplacement du tiroir et donc du vérin auquel est raccordé ce tiroir est relativement aléatoire.
  • Par ailleurs, les fuites d'air consécutives au jeu entre le tiroir et sa chambre de guidage provoquent des bruits de fonctionnement, tels que des sifflements assez élevés, préjudiciables aux opérateurs travaillant dans l'environnement de la machine. Ces fuites entraînent également, lors du travail en ambiance humide, dû par exemple à la présence d'huile de coupe, la formation de brouillards néfastes, qui ne sont plus tolérés par les réglementations du travail en vigueur.
  • La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif à commande de déplacement hydraulique muni de moyens de détection pneumatique des positions du vérin permettant un contrôle plus précis des positions de déplacement et un fonctionnement sans bruit, sans fuite d'air et parfaitement propre.
  • A cet effet, les moyens de détection pneumatique des positions du vérin, qui sont sous la forme de deux circuits pneumatiques débouchant chacun par un orifice de sortie à une extrémité d'une chambre pneumatique en prolongement axial d'un vérin hydraulique parallèlement à l'axe longitudinal de ladite chambre, coopèrent chacun, dans une position du vérin hydraulique, avec un dispositif commun de fermeture étanche, par pression contrôlée, de l'orifice de sortie correspondant, relié en déplacement avec le piston du vérin hydraulique.
  • L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un dispositif à commande de déplacement hydraulique muni de moyens de détection des positions de fin de course, conforme à l'invention, et
    • la figure 2 est une vue partielle en coupe, à plus grande échelle, d'un mode de réalisation d'une partie de l'un des moyens de détection de position de fin de course.
  • La figure 1 des dessins annexés représente, à titre d'exemple, un dispositif à commande de déplacement hydraulique sous forme d'un vérin hydraulique 1, muni de moyens 2, 2' de détection des positions du vérin, qui sont sous la forme de deux circuits pneumatiques débouchant chacun par un orifice de sortie à une extrémité d'une chambre pneumatique 3 en prolongement axial du vérin hydraulique 1. Conformément à l'invention, les moyens 2, 2' de détection des positions du vérin débouchent dans la chambre pneumatique 3 suivant un axe parallèle à l'axe longitudinal de ladite chambre 3 et coopèrent chacun, dans une position du vérin hydraulique, avec un dispositif commun 4 de fermeture étanche, par pression contrôlée, de l'orifice de sortie correspondant, relié en déplacement avec le piston du vérin hydraulique 1.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif commun 4 de fermeture étanche par pression contrôlée se présente avantageusement sous forme d'un élément muni sur deux faces opposées de moyens d'appui 5 et 6 destinés à réaliser une fermeture étanche par pression de l'orifice de sortie du circuit pneumatique 2, 2' correspondant dans chaque position du vérin.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, représenté aux figures 1 et 2 des dessins annexés, l'un, 5, des moyens d'appui formant le dispositif commun de fermeture étanche 4, coopérant avec le moyen 2, se présente sous forme d'une pièce annulaire serrée sur l'extrémité d'une tige 7 solidaire du piston du vérin hydraulique 1 et présentant une capacité de déformation élastique, alors que l'autre moyen d'appui 6 est constitué par un poussoir monté dans la tige 7 du piston du vérin hydraulique 1 avec possibilité de déplacement contre un ressort de rappel 8 et fermant, par une partie 6' en saillie hors de ladite tige 7, dans la position correspondante du piston du vérin hydraulique 1, l'orifice de sortie du moyen 2' correspondant. Ainsi, dans la position extrême du piston du vérin hydraulique 1, représentée à la figure 1 du dessin annexé, le moyen d'appui 5 est pressé sur l'orifice de sortie du circuit pneumatique formant le moyen de détection 2 et ferme ce circuit d'une manière parfaitement étanche, de sorte qu'une mise en pression de ce circuit peut s'effectuer très rapidement et peut être détectée par le pressostat de contrôle correspondant. Ce dernier peut alors délivrer un signal de certification de la position extrême correspondante du piston.
  • Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'orifice du moyen de détection 2' coopérant avec la partie 6' du poussoir formant le moyen d'appui 6 peut se présenter, comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, sous forme d'un clapet anti-retour muni d'une tige de guidage 9 sur laquelle s'appuie, en position extrême correspondante du piston du vérin hydraulique 1, la partie 6' en saillie hors de ladite tige 7 du moyen d'appui 6. Ainsi, dans cette position extrême du piston du vérin hydraulique 1, le moyen d'appui 6 est en contact avec la tige 9 du clapet anti-retour, de sorte que le corps de ce dernier obture entièrement et de manière étanche l'orifice de sortie correspondant du circuit pneumatique 2'.
  • Les dispositifs à commande de déplacement hydraulique de ce type sont généralement construits de telle manière que dans l'une des positions du piston du vérin hydraulique, le détecteur de fin de course correspondant soit en position d'actionnement, l'autre détecteur de position de fin de course étant réglable de manière à pouvoir tenir compte de la course utile du piston du vérin hydraulique.
  • Ainsi, le clapet anti-retour formant l'orifice du moyen de détection 2' coopérant avec la partie 6' du poussoir formant le moyen d'appui 6 peut avantageusement être monté dans l'extrémité correspondante de la chambre pneumatique 3 de manière réglable en position. Il en résulte qu'il est possible de régler la position de la détection de la fin de course du piston du vérin hydraulique 1. En outre, par ce même réglage et compte tenu de la longueur de la partie en saillie 6' il sera possible de tenir compte de la surcourse du vérin en cas d'absence d'un obstacle normalement prévu tel qu'une pièce, de sorte que la protection du vérin et en particulier du moyen d'appui 6 et du moyen de détection 2' correspondant reste assurée.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le ressort de rappel 8 agissant sur le moyen d'appui 6 est taré à une force supérieure à celle de décollement du clapet anti-retour sous la pression maximale disponible dans le circuit pneumatique du moyen 2'.
  • Selon une variante de réalisation de l'invention, non représentée aux dessins annexés, le moyen d'appui 6 peut également être pourvu, sur sa partie 6' en saillie hors de la tige 7 reliée au piston du vérin hydraulique 1 d'un dispositif de fermeture étanche par pression de l'orifice de sortie du moyen de détection 2' correspondant. Ce dispositif de fermeture étanche peut, par exemple, se présenter sous forme d'une membrane ou d'une soupape s'appuyant directement sur l'orifice de sortie du moyen de détection 2' et coopérant avec cet orifice par légère déformation élastique ou par forme.
  • Selon une autre variante de réalisation de l'invention non représentée aux dessins annexés, il est également possible de pourvoir l'orifice de chaque moyen de détection 2, 2' dans la chambre pneumatique 3 d'un clapet anti-retour actionné dans la position correspondante par un dispositif élastiquement déformable à précharge. Dans un tel cas, le dispositif élastiquement déformable pourrait se présenter sous forme d'une lame de ressort fixée sur une tige reliée au piston du cylindre hydraulique et s'appuyant par son extrémité libre sur la tige de guidage des clapets anti-retour.
  • L'invention a été décrite à propos d'un vérin de bridage. Toutefois, il est bien évident que l'invention est également applicable dans d'autres domaines mettant en oeuvre des vérins, que ce soit pour le positionnement ou encore pour le support de pièces.
  • Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des dispositifs à commande de déplacement munis de moyens de détection pneumatiques des positions de fin de course pouvant être réglés, de sorte que les fuites d'air sont évitées. Il en résulte qu'un grand nombre de tels dispositifs peuvent être contrôlés avec une centrale de commande unique et avec une faible dépense d'énergie.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (10)

  1. Dispositif à commande de déplacement hydraulique sous forme d'un vérin hydraulique (1), muni de moyens (2, 2') de détection des positions du vérin, qui sont sous la forme de deux circuits pneumatiques débouchant chacun par un orifice de sortie à une extrémité d'une chambre pneumatique (3) en prolongement axial du vérin hydraulique (1), caractérisé en ce que les moyens (2, 2') de détection des positions du vérin débouchent dans la chambre pneumatique (3) suivant un axe parallèle à l'axe longitudinal de ladite chambre (3) et coopèrent chacun, dans une position du vérin hydraulique, avec un dispositif commun (4) de fermeture étanche, par pression contrôlée, de l'orifice de sortie correspondant, relié en déplacement avec le piston du vérin hydraulique (1).
  2. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif commun (4) de fermeture étanche par pression contrôlée se présente sous forme d'un élément muni sur deux faces opposées de moyens d'appui (5 et 6) destinés à réaliser une fermeture étanche par pression de l'orifice de sortie du circuit pneumatique correspondant dans chaque position du vérin.
  3. Dispositif, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'un (5) des moyens d'appui formant le dispositif commun de fermeture étanche (4), coopérant avec le moyen de détection (2) se présente sous forme d'une pièce annulaire serrée sur l'extrémité d'une tige (7) solidaire du piston du vérin hydraulique (1) et présentant une capacité de déformation élastique, alors que l'autre moyen d'appui (6) est constitué par un poussoir monté dans la tige (7) du piston du vérin hydraulique (1) avec possibilité de déplacement contre un ressort de rappel (8) et fermant, par une partie (6') en saillie hors de ladite tige (7), dans la position correspondante du piston du vérin hydraulique (1), l'orifice de sortie du moyen de détection (2') correspondant.
  4. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'orifice du moyen de détection (2') coopérant avec la partie (6') du poussoir formant le moyen d'appui (6) se présente sous forme d'un clapet anti-retour muni d'une tige de guidage (9) sur laquelle s'appuie, en position correspondante du piston du vérin hydraulique (1), la partie (6') en saillie hors de ladite tige (7) du moyen d'appui (6).
  5. Dispositif, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le clapet anti-retour formant l'orifice du moyen de détection (2') coopérant avec la partie (6') du poussoir formant le moyen d'appui (6) est monté dans l'extrémité correspondante de la chambre pneumatique (3) de manière réglable en position.
  6. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le ressort de rappel (8) agissant sur le moyen d'appui (6) est taré à une force supérieure à celle de décollement du clapet anti-retour sous la pression maximale disponible dans le circuit pneumatique du moyen de détection (2').
  7. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le moyen d'appui (6) est pourvu, sur sa partie (6') en saillie hors de la tige (7) reliée au piston du vérin hydraulique (1) d'un dispositif de fermeture étanche par pression de l'orifice de sortie du moyen de détection (2') correspondant.
  8. Dispositif, suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture étanche se présente sous forme d'une membrane ou d'une soupape s'appuyant directement sur l'orifice de sortie du moyen de détection (2') et coopérant avec cet orifice par légère déformation élastique ou par forme.
  9. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de chaque moyen de détection (2, 2') dans la chambre pneumatique (3) est pourvu d'un clapet anti-retour actionné dans la position correspondante par un dispositif élastiquement déformable à précharge.
  10. Dispositif, suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif élastiquement déformable se présente sous forme d'une lame de ressort fixée sur une tige reliée au piston du cylindre hydraulique et s'appuyant par son extrémité libre sur la tige de guidage des clapets anti-retour.
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