FR2463307A1

FR2463307A1 - Security device for linear actuator on machine tools - has non return valve inside piston rod which equalises pressure on either side of piston

Info

Publication number: FR2463307A1
Application number: FR7920282A
Authority: FR
Inventors: Gerard Canu
Original assignee: Compagnie Parisienne dOutillage a Air Comprime SA
Current assignee: Compagnie Parisienne dOutillage a Air Comprime SA
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1979-08-08
Publication date: 1981-02-20

Abstract

The piston rod (5) has a hollow section (50 ) in which a non return valve is placed connecting the pressurised chamber (30) with the exhaust chamber (20) through channels (60,70) in the piston rod. An obstruction during the forward stroke causes pressure build up in the pressurised chamber (30) which operates the non return valve (16,71,72). This equalises pressure on either side and stops the piston. This action is prevented at the end of the stroke where the radial channel (70) vents into an enclosed chamber (10).

Description

L'invention est relative à un dispositif de sécurité de l'avance d'un vérin et plus particulièrement d'un vérin de bridage. The invention relates to a device for safety of the advance of a jack and more particularly of a clamping jack.

La course d'un tel vérin comporte généralement une phase d'avance suivie d'une phase de fin de course. Dans la première phase, l'avance du vérin doit s'effectuer librement sans être entravée par un obstacle, tandis qu'au cours de la deuxième phase le vérin doit entrer au contact avec un obstacle constitué par un objet à maintenir dans une position de verrouillage. La première phase correspond en particulier à la phase de sécurité d'une machine-outil, pendant laquelle toute intervention malencontreuse d'un opérateur sur le trajet d'avance normale du vérin doit commander son arrêt avant d'atteindre la phase de verrouillage de fin de course. The stroke of such an actuator generally comprises an advance phase followed by an end of stroke phase. In the first phase, the advance of the jack must be carried out freely without being impeded by an obstacle, while during the second phase the jack must come into contact with an obstacle constituted by an object to be kept in a position of locking. The first phase corresponds in particular to the safety phase of a machine tool, during which any unfortunate intervention by an operator on the normal advance path of the jack must command its stop before reaching the end locking phase race.

L'invention a pour but un dispositif de sécurité permettant l'arrêt de l'avance du vérin lorsqu'au cours d'une phase initiale d'avance sa course se trouve entravée par la présence intempestive d'un obstacle. The object of the invention is to provide a safety device enabling the advance of the actuator to be stopped when, during an initial advance phase, its travel is hampered by the untimely presence of an obstacle.

L'invention a pour objet un dispositif de sécurité de l'avance d'un vérin, caractérisé en ce que la tige du vérin comporte à l'entrée d'une chambre interne un clapet anti-retour reliant la chambre interne à la chambre de commande du vérin sous l'effet de la surpression engendrée par une entrave à l'avance du vérin, ladite chambre interne comportant un orifice de sortie débouchant dans la chambre d'échappement du vérin lors de la phase d'avance du vérin et obturé lors de la phase de fin de course du vérin. Ce clapet peut être du type taré. The subject of the invention is a device for safety of the advance of a jack, characterized in that the jack rod comprises, at the entrance to an internal chamber, a non-return valve connecting the internal chamber to the chamber. actuation of the actuator under the effect of the overpressure generated by a hindrance to the advance of the actuator, said internal chamber comprising an outlet orifice opening into the exhaust chamber of the actuator during the advance phase of the actuator and closed during of the cylinder end of travel phase. This valve can be of the tared type.

Le circuit d'échappement du vérin peut comporter un moyen de calibrage constitué, par exemple, par un canal calibré ou encore par un étrangleur unidirectionnel réglable. The cylinder exhaust circuit may include a calibration means constituted, for example, by a calibrated channel or even by an adjustable unidirectional throttle.

Dans la phase de fin de course l'orifice de sortie peut être obturé par une chambre d'obturation. In the end-of-travel phase, the outlet orifice can be closed by a sealing chamber.

Selon certaines dispositions, le clapet anti-retour peut être relié à la chambre de commande par un canal axial et 11 orifice de sortie de la chambre interne est constitué par une canal radial. According to certain provisions, the non-return valve can be connected to the control chamber by an axial channel and the outlet orifice of the internal chamber is constituted by a radial channel.

Le canal axial peut être relié à la chambre de commande à travers un canal calibré et le vérin est du type à double tige. The axial channel can be connected to the control chamber through a calibrated channel and the cylinder is of the double rod type.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation d'un tel vérin, donné à titre d'exemple et illustré dans les figures. The characteristics and advantages of the invention will emerge from the description of an embodiment of such a jack, given by way of example and illustrated in the figures.

La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un vérin selon l'invention en phase d'avance. Figure 1 is an axial sectional view of a cylinder according to the invention in the advance phase.

La figure 2 est une vue en demi-coupe axiale du vérin selon la figure 1 en position de fin de course de verrouillage. FIG. 2 is a view in axial half-section of the jack according to FIG. 1 in the locking end-of-travel position.

La figure 3 est une vue avec coupe demi-axiale d'une variante de réalisation du vérin. Figure 3 is a view with semi-axial section of an alternative embodiment of the cylinder.

La figure 4 est une vue avec demi-coupe axiale d'un vérin comportant une double tige. Figure 4 is a view with axial half-section of a cylinder having a double rod.

Dans les figures, on a désigné par 1 le cylindre d'un vérin fermé à son extrémité avant par un fond avant 2 et à son extrémité arrière par un fond arrière 3. Un piston 4 peut se déplacer à l'intérieur du cylindre entre le fond arrière 3 et le fond avant 2 avec lesquels il constitue les volumes variables d'une chambre de commande 30 et d'une chambre d'échappement 20. In the figures, 1 denotes the cylinder of a jack closed at its front end by a front bottom 2 and at its rear end by a rear bottom 3. A piston 4 can move inside the cylinder between the rear bottom 3 and the front bottom 2 with which it constitutes the variable volumes of a control chamber 30 and an exhaust chamber 20.

Une tige cylindrique 5 est fixée dans l'axe du piston 4 à l'aide d'une vis 6 vissée dans un alésage axial de la tige 5 dont l'extrémité constitue une chambre interne 50. A cylindrical rod 5 is fixed in the axis of the piston 4 using a screw 6 screwed into an axial bore of the rod 5, the end of which constitutes an internal chamber 50.

La tige 5 traverse d'une part une cartouche 21 disposée dans un alésage axial du fond 2 et d'autre part un nez de fond avant 22. The rod 5 passes through, on the one hand, a cartridge 21 arranged in an axial bore in the bottom 2 and, on the other hand, a front bottom nose 22.

L'étanchéité de la traversée coulissante de la tige 5 sur le fond avant est assurée par des joints tels que 11, 12, 13, 14. La cartouche 21 comporte, elle-même, un alésage axial qui délimite en coopération avec la tige cylindrique 5 et les joints 11 et 12 une chambre 10 dite d'obturation.The sliding bushing of the rod 5 on the front end is sealed by seals such as 11, 12, 13, 14. The cartridge 21 itself has an axial bore which defines in cooperation with the cylindrical rod 5 and the seals 11 and 12 a so-called shutter chamber 10.

Un canal axial 60 ménagé dans l'axe de la vis 6 relie la chambre de commande 30 à la chambre interne 50 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 7 disposé dans la chambre interne. Le clapet 7 est constitué par une bille 71 appuyée contre un siège 61, formé au débouché du canal 60 dans la chambre interne 50, par un ressort 72, interposé entre le fond de la chambre 50 et la bille 71. An axial channel 60 formed in the axis of the screw 6 connects the control chamber 30 to the internal chamber 50 by means of a non-return valve 7 disposed in the internal chamber. The valve 7 is constituted by a ball 71 pressed against a seat 61, formed at the outlet of the channel 60 in the internal chamber 50, by a spring 72, interposed between the bottom of the chamber 50 and the ball 71.

La chambre interne 50 comporte un orifice de sortie constitué par un canal radial 70 débouchant sur la périphérie de la tige cyclindrique 5. The internal chamber 50 has an outlet orifice constituted by a radial channel 70 opening onto the periphery of the cylindrical rod 5.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant pour un déplacement du piston de l'arrière vers l'avant. The operation of the device is as follows for a displacement of the piston from the rear to the front.

La pression du fluide de commande étant admise dans la chambre de commande 30, le ressort 72 du clapet 7 est taré de manière à assurer sa fermeture. Le piston 4 opère alors dans une phase d'avance normale un déplacement de la droite vers la gauche avec la tige 5, tandis que le fluide de la chambre d'échappement 20 est évacué normalement à travers un canal d'échappement 23 et un orifice d'échappement 24. The pressure of the control fluid being admitted into the control chamber 30, the spring 72 of the valve 7 is calibrated so as to ensure its closure. The piston 4 then operates in a normal advance phase a displacement from the right to the left with the rod 5, while the fluid from the exhaust chamber 20 is normally discharged through an exhaust channel 23 and an orifice exhaust 24.

Cependant, si au cours de cette phase une résistance offerte par un obstacle entrave l'avance de la tige 5, il apparaît dans la chambre de commande 30 une légère surpression.However, if during this phase a resistance offered by an obstacle hinders the advance of the rod 5, there appears in the control chamber 30 a slight overpressure.

Le ressort 72 étant par ailleurs taré pour assurer le décollage de la bille 70 du clapet 7 sous l'influence de la surpression, celleci est alors transmise dans la chambre interne 50 et à travers l'orifice de sortie du canal 70 dans la chambre d'échappement 20, comme il est représenté dans la figure 1. The spring 72 is also calibrated to ensure the takeoff of the ball 70 of the valve 7 under the influence of the overpressure, this is then transmitted in the internal chamber 50 and through the outlet orifice of the channel 70 in the chamber d exhaust 20, as shown in FIG. 1.

Le piston 4, qui se trouve alors alimenté en différentiel entre les deux chambres de commande 30 et d'échappement 20, n'est soumis qutà une pression résultante réduite et correspondant à celle appliquée à la section de la tige 5 diminuée de la section du canal 60. The piston 4, which is then supplied with a differential between the two control 30 and exhaust 20 chambers, is only subjected to a reduced resulting pressure corresponding to that applied to the section of the rod 5 minus the section of the channel 60.

Dans ces conditions, l'avance du piston est interrompue et l'effort exercé par le piston 4 et la tige 5 sur l'obstacle peut être rendu très faible ou nul. Le dispositif de sécurité fonctionnant sur la base de la présence d'une pression d'une fuite entre les chambres de commande 30 et d'échappement 20, le réglage de l'écoulement de cette fuite à travers le circuit d'échappement, en fonction des frottements de l'appareil, de l'effort antagoniste à observer et de la vitesse du vérin, revêt une grande importance. Under these conditions, the advance of the piston is interrupted and the force exerted by the piston 4 and the rod 5 on the obstacle can be made very low or zero. The safety device operating on the basis of the presence of a pressure of a leak between the control 30 and exhaust 20 chambers, the adjustment of the flow of this leak through the exhaust circuit, depending friction of the device, the opposing force to be observed and the speed of the jack, is of great importance.

Le canal d'échappement 23 peut être ainsi calibré, mais dans la plupart des cas, il convient préférablement de disposer sur le circuit d'échappement du vérin un moyen de réglage constitué, par exemple, par un étrangleur réglable unidirectionnel non représenté sur les figures. The exhaust channel 23 can thus be calibrated, but in most cases, it is preferable to have on the cylinder's exhaust circuit an adjusting means constituted, for example, by a unidirectional adjustable throttle not shown in the figures. .

Lors de la phase de fin de course du vérin, le dispositif de sécurité ainsi décrit doit être neutralisé pour assurer en fin de course un verrouillage désirable. A cet effet, le canal radial 70 est disposé de telle sorte qu'en fin de course du vérin il ne débouche plus dans la chambre d'échappement 20, mais soit obturé. During the end-of-travel phase of the jack, the safety device thus described must be neutralized to ensure a desirable locking at the end of the travel. To this end, the radial channel 70 is arranged so that at the end of the cylinder stroke it no longer opens into the exhaust chamber 20, but is closed.

Dans la figure 2, il apparaît qu'à partir de l'instant où l'orifice du canal radial 70 a dépassé le joint 12 pour déboucher dans la chambre d'obturation étanche 10, la commande d'avance du vérin ne peut plus être interrompue. En effet, toute surpression apparaissant dans la chambre de commande 30 provoque le déplacement de la bille 71 et l'ouverture du clapet 7. La surpression est alors transmise dans la chambre interne 50 et à travers le canal radial 70 dans la chambre d'obturation 10 dont l'étanchéité est assurée notamment par les joints 11, 12 et 13.Il ne s'exerce pratiquement plus d'action différentielle sur le piston et, sous 11 action de la pression, la bille est alors ramenée contre le siège 61 ; le clapet 7 se referme et la pression due à 1' action du fluide de la chambre de commande sur le piston maintient le vérin dans la position de fin de course, et de la pression dans la chambre 50 qui offre une section supérieure à celle du canal 60.. In FIG. 2, it appears that from the moment when the orifice of the radial channel 70 has passed the seal 12 to open into the sealed closure chamber 10, the advance control of the jack can no longer be interrupted. In fact, any excess pressure appearing in the control chamber 30 causes the ball 71 to move and the valve to open 7. The excess pressure is then transmitted in the internal chamber 50 and through the radial channel 70 in the obturation chamber. 10, the sealing of which is ensured in particular by the seals 11, 12 and 13. There is practically no more differential action on the piston and, under the action of the pressure, the ball is then brought back against the seat 61; the valve 7 closes and the pressure due to the action of the fluid of the control chamber on the piston keeps the cylinder in the end-of-travel position, and of the pressure in the chamber 50 which offers a cross section greater than that of the channel 60 ..

Le retour du vérin en position initiale s'effectue de manière classique en admettant la pression de commande dans la chambre 20 par l'intermédiaire de l'orifice 24, tandis qu'on relie à l'échappement la chambre 30. The return of the jack to the initial position is carried out in a conventional manner by admitting the control pressure in the chamber 20 via the orifice 24, while the chamber 30 is connected to the exhaust.

Dans la variante de réalisation de la figure 3, le clapet antiretour 7 n'est plus taré car la bille 71 n'est plus rappelée sous l'action d'un ressort. Son déplacement est alors limité par une goupille 73 de butée d'ouverture. Mais l'absence de tarage du clapet nécessite pour sa fermeture la présence d'une surpression dans la chambre d'échappement 20. Cette surpression est obtenue par un calibrage du canal 23 reliant la chambre d'échappement 20 à l'orifice d'échappement 24. In the alternative embodiment of FIG. 3, the non-return valve 7 is no longer calibrated because the ball 71 is no longer returned under the action of a spring. Its movement is then limited by a pin 73 of the opening stop. But the absence of calibration of the valve requires for its closure the presence of an overpressure in the exhaust chamber 20. This overpressure is obtained by a calibration of the channel 23 connecting the exhaust chamber 20 to the exhaust port 24.

Par ailleurs, le canal longitudinal 60 reliant le clapet anti-retour 7 à la chambre de commande 30 est également calibre.Furthermore, the longitudinal channel 60 connecting the non-return valve 7 to the control chamber 30 is also caliber.

La pression du fluide de commande étant admise dans la chambre de commande 30, le piston 4 opère alors dans une phase d'avance normale un déplacement de la droite vers la gauche avec la tige 5. Une fuite se crée entre la chambre de commande et la chambre d'échappement 20 par l'intermédiaire du canal longitudinal 60, de la chambre intermédiaire 50 et du canal radial 70, mais cette fuite n'empêche pas le mouvement d'avance normale du vérin. Ceci est dû d'une part à la différence entre les sections des faces du piston 4 en regard des chambres de commande 30 et d'échappement 20 et d'autre part au calibrage du canal 60 qui est déterminé en fonction de l'ensemble à déplacer (tige, piston, accessoires divers). Une perte de charge se crée à l'entrée du canal 60 d'où il résulte une pression moins importante dans la chambre d'échappement. The pressure of the control fluid being admitted into the control chamber 30, the piston 4 then operates in a phase of normal advance a displacement from the right to the left with the rod 5. A leak is created between the control chamber and the exhaust chamber 20 via the longitudinal channel 60, the intermediate chamber 50 and the radial channel 70, but this leak does not prevent the normal advance movement of the jack. This is due on the one hand to the difference between the sections of the faces of the piston 4 opposite the control 30 and exhaust 20 chambers and on the other hand to the calibration of the channel 60 which is determined as a function of the assembly at move (rod, piston, various accessories). A pressure drop is created at the entrance to the channel 60 from which there results a lower pressure in the exhaust chamber.

Le fluide de la chambre d'échappement 20 est évacué normalement à travers le canal d'échappement 24. Cependant, si au cours de cette phase une résistance offerte par un obstacle entrave l'avance de la tige 5, un équilibre s'établit entre la chambre de commande et la chambre d'échappement. The fluid from the exhaust chamber 20 is normally discharged through the exhaust channel 24. However, if during this phase a resistance offered by an obstacle hinders the advance of the rod 5, a balance is established between the control chamber and the exhaust chamber.

Cet équilibre résulte du fait que l'effort résistant de l'obstacle additionné à l'effort de la chambre d'échappement 20 est égal à l'effort de la chambre de commande 30. This balance results from the fact that the resistance force of the obstacle added to the force of the exhaust chamber 20 is equal to the force of the control chamber 30.

Dans la phase de fin de course du vérin il ne s'exerce pratiquement plus d'action différentielle sur le piston. La bille 71 est ramenée contre le siège 61, le clapet 7 se referme. En effet, la section offerte par la chambre 50 est supérieure à celle du canal 60 et la pression due à l'action du fluide de la chambre de commande 30 sur le piston 4 maintient le vérin dans la position de fin de course. In the end-of-travel phase of the cylinder there is practically no more differential action on the piston. The ball 71 is brought back against the seat 61, the valve 7 closes. In fact, the section offered by the chamber 50 is greater than that of the channel 60 and the pressure due to the action of the fluid of the control chamber 30 on the piston 4 keeps the jack in the end-of-travel position.

Le vérin représenté dans la variante de la figure 4 comporte une deuxième tige 8 opposée à la tige 5. Le canal 60 est relié à la chambre de commande 20 à travers une chambre axiale 90 fermée et un autre canal radial 9 reliant la chambre 90 à la chambre 20. The jack represented in the variant of FIG. 4 comprises a second rod 8 opposite to the rod 5. The channel 60 is connected to the control chamber 20 through an axial chamber 90 closed and another radial channel 9 connecting the chamber 90 to room 20.

Dans ces conditions, lors de l'ouverture du clapet 7, il ne subsiste plus d'effort moteur différentiel en fonction de la pression développée par la chambre de commande 20. Aussi il convient de disposer sur le canal radial 9 un étranglement calibré. Under these conditions, when the valve 7 is opened, there is no longer any differential motor force as a function of the pressure developed by the control chamber 20. Also, a calibrated throttle should be placed on the radial channel 9.

Il est évident que l'invention n' est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté et qui n'a été donné qu'à titre d'exemple ; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente. It is obvious that the invention is in no way limited to the embodiment which has just been described and shown and which has been given only by way of example; in particular, it is possible, without departing from the scope of the invention, to modify certain provisions or replace certain means by equivalent means, or else replace certain elements by others capable of ensuring the same technical function or an equivalent technical function.

Claims

1 / Safety device for advancing a jack, characterized in that the rod (5) of the jack comprises, at the entrance to an internal chamber (50), a non-return valve (7) connecting the internal chamber to the control chamber (30) of the jack under the effect of the overpressure generated by a hindrance to the advance of the jack, said internal chamber comprising an outlet orifice (70) opening into the exhaust chamber (20) of the cylinder during the cylinder advance phase and closed during the cylinder end of stroke phase.

2 / Device according to claim 1, characterized in that the non-return valve (7) is of the calibrated type.

3 / Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the cylinder exhaust circuit comprises a calibration means (23).

4 / Device according to claim 3, characterized in that the calibration means is constituted by a calibrated channel (23).

5 / Device according to claim 3, characterized in that the means for calibrating the exhaust circuit consists of an adjustable unidirectional throttle.

6 / Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that, in the end of travel phase, the outlet orifice (70) is closed by a sealing chamber (10).

7 / Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outlet orifice (70) of the internal chamber (50) is constituted by a radial channel.

8 / Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the non-return valve (7) is connected to the control chamber (20) by an axial channel (60).

9 / Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the jack being of the double rod type, the axial channel (60) is connected to the control chamber (30) through a calibrated channel (23) .

10 / Device according to claim'9, characterized in that the cylinder is of the double rod type.