FR2533271A1

FR2533271A1 - Dispositif de reglage pneumatique

Info

Publication number: FR2533271A1
Application number: FR8315088A
Authority: FR
Inventors: Knud Blohm; Hans Peter Boisen Petersen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1984-03-23
Also published as: DE3235015A1; SE8305068L; DK416783A; DK158922B; FR2533271B1; JPS6145113B2; GB2127488A; GB8325275D0; CA1218907A; US4561345A; SE8305068D0; DK416783D0; DE3235015C2; GB2127488B; SE459515B; CH660621A5; JPS59137686A

Abstract

DISPOSITIF DE REGLAGE PNEUMATIQUE COMPORTANT UN CARTER 1 CONTENANT DEUX ENCEINTES DE PRESSION 11, 13; 12, 14 LIMITEES CHACUNE PAR UNE MEMBRANE RESPECTIVE 9, 10, LESQUELLES MEMBRANES SONT RELIEES A UN ORGANE DE REGLAGE 15; CES ENCEINTES PEUVENT ETRE ALIMENTEES SOUS DES PRESSIONS DIFFERENTES PAR DES VANNES MAGNETIQUES 18, 19 ACTIONNEES EN SENS CONTRAIRES. L'INVENTION S'APPLIQUE A TOUS LES CAS DANS LESQUELS UN TEMPS DE COMMUTATION TRES COURT, DE L'ORDRE DE 10MS, EST NECESSAIRE.

Description

Dispositif de réglage pneumatique.

L'invention concerne un dispositif de réglage pneumatique comprenant un carter qui, avec une paroi mobile reliée à un organe de réglage, limite une enceinte de pression, et qui comprend deux vannes magnétiques à proximité de l'enceinte de pression, celle-ci pouvant être reliée au choix par l'une des vannes magnétiques à l'un de deux

raccords acheminant une pression différente.

Dans un dispositif de réglage connu de ce type (DE-OS 24 23 316), une unique enceinte de pression est limitée par le carter, un soufflet et une paroi frontale rigide reliée à l'organe de réglage Le carter comprend deux vannes magnétiques à traversée axiale dont les axes sont parallèles et voisins L'une des vannes magnétiques comprend une amenée

reliée à l'environnement et une amenée reliée à une pompe à vide.

L'induit est constitué par une pièce de fermeture plate qui peut se déplacer en va-et-vient entre deux sièges de soupape disposés à faible distance l'un de l'autre de manière à déterminer une commutation rapide L'espace situé à l'extérieur du siège de soupape est relié à l'enceinte de pression par l'intermédiaire d'un étranglement Un ressort de rappel maintient la paroi frontale dans une position terminale Quand on actionne la première vanne magnétique, une dépression s'établit dans l'enceinte de pression, ce qui fait que la paroi frontale mobile se déplace vers l'autre position terminale La vitesse de déplacement est limitée, car la dépression doit d'abord surmonter la force du ressort de rappel Lorsque la première vanne magnétique commute, la seconde vanne magnétique qui était jusque là fermée passe simultanément dans une position dans laquelle l'espace extérieur est relié à l'enceinte de pression sans étranglement efficace L'air de l'environnement peut donc parvenir dans l'enceinte de pression en passant par deux voies parallèles Cette vitesse du mouvement est également limitée, car le ressort de rappel ne doit pas

être trop puissant du fait du mouvement déterminé par la dépression.

L'invention a pour objet de proposer un dispositif de réglage pneumatique du type décrit dans le préambule, dont la course de travail

puisse s'effectuer à plus grande vitesse.

Selon l'invention, ce but est atteint par les caractéristiques suivantes: a) la paroi mobile est une membrane tendue dans le carter, b) on prévoit une seconde enceinte de pression limitée par une membrane reliée à l'organe de réglage et par le carter et dont le sens de l'action est opposé à celui de la première enceinte de

pression, -

c) la seconde enceinte de pression peut être alimentée par l'intermédiaire de la seconde vanne magnétique en pression en provenance de l'un-ou l'autre des deux raccords, et d) les deux vannes magnétiques peuvent être actionnées en sens contraire. Grâce à cette construction, on peut éviter totalement ou partiellement un ressort de rappel En effet, la seconde enceinte de pression est disponible pour le mouvement en retour Du fait que la force du ressort de rappel ne doit pas être surmontée, la vitesse de travail du mouvement d'aller est plus élevée Comme il est possible d'inverser les rapports pour le mouvement de retour simplement à l'aide des vannes magnétiques qui peuvent être actionnées en sens contraire,

on obtient également la même vitesse de travail élevée dans ce cas.

Contrairement aux soupapes de commutation habituelles dans lesquelles des masses relativement importantes se déplacent et o des distances importantes doivent être parcourues, la combinaison des vannes

magnétiques fonctionne aussi rapidement qu'une unique vanne magnétique.

La construction des vannes contribue également de ce fait au fonctionnement rapide En outre, on obtient à l'aide de la membrane une surface importante par rapport au poids, ce qui fait que des forces d'accélération importantes et correspondantes peuvent exercer leur effet. Des recherches ont montré qu'il est ainsi possible d'atteindre des temps de commutation dont l'ordre de grandeur est de 10 ms On peut -3 donc obtenir des courses individuelles dont la vitesse de travail est très rapide et également des courses de travail se répétant à une fréquence de travail très élevée Le dispositif de réglage pneumatique peut ktre utilisé par exemple pour la mise en oeuvre d'une opération d'une machine- outil avec un mécanisme d'avance, un entraînement discontinu ou analogues Il peut servir à l'entraînement d'un dispositif d'estampage ou de coupe,- par exemple de cornets en matière plastique, de fermeture de petits paquets, d'impression de petits imprimés tels que des étiquettes, d'éjection de pièces, de changement

d'aiguillages de voies transporteuses et analogues.

Il est particulièrement avantageux que les deux enceintes de pression soient situées sur les deux côtés de la même membrane Ceci donne une constitution très simple On peut également disposer en parallèle plusieurs membranes de ce type et les relier à l'organe de

réglage.

Une autre possibilité est que les deux enceintes de pression soient situées sur les côtés tournés l'un vers l'autre de deux membranes, quilimitent respectivement avec le carter une troisième et une quatrième enceintes de pression qui sont maintenues de façon continue à la pression de l'environnement On obtient dans ce cas le meme effet: l'enceinte de pression qui est tournée vers l'extérieur et o passe l'organe de réglage est soumise à la pression de l'environnement Il n'y a aucun danger que de l'air de l'atmosphère environnante pénètre en passant par la garniture du passage destiné à l'organe de réglage dans l'enceinte de pression qui lui est voisine, Le dispositif de réglage peut donc être utilisé quand il y a danger que l'environnement contienne des éléments dangereux qui pourraient détruire la membrane ou le reste du système s'ils pénétraient dans le dispositif. Le dispositif de réglage fonctionne aussi bien en surpression qu'en dépression Mais il est particulièrement avantageux que le premier raccord puisse Utre relié à une source de dépression et le second raccord à une source de surpression Dans ce cas, la membrane se trouve soumise à une très importante différence de pression dans chaque

sens de son mouvement, ce qui augmente encore sa vitesse de travail.

Du point de vue constructif, il est recommandé que le carter comprenne une pièce de base et une pièce formant couvercle, entre lesquelles est serrée la membrane et qui comprennent des enfoncements

tournés l'un vers l'autre pour former deux enceintes de pression, et-

dont au moins une partie est traversée de façon étanche par l'organe de réglage constitué sous forme d'une tige Ceci donne un ensemble simple et des canalisations courtes entre les vannes magnétiques disposées

dans le carter et les enceintes de pression.

Il est également possible de prévoir sur le c 8 té de la partie de base opposé à la-partie formant couvercle une seconde partie formant couvercle pour serrer en place la seconde membrane et y disposer également deux enfoncements tournés l'un vers l'autre en vue de former deux enceintes de pression On peut ainsi doubler les membranes à peu de irais, soit pour qu'elles travaillent en parallèle, soit pour utiliser l'une des enceintes de pression en tant qu'enceinte de

protection soumise à la pression de l'environnement.

Quand les vannes magnétiques comprennent un passage axial et un.

accès à leurs deux extrémités axiales, il est avantageux de prévoir des alésages dans la partie de base pour y recevoir les deux vannes magnétiques, alésages dont les axes sont parallèles dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'organe de réglage et passent sur les deux côtés de cet axe, et qu'au moins un raccord soit relié, par une canalisation principale passant dans le plan mentionné

perpendiculairement aux axes des vannes magnétiques, aux accès des deux-

vannes magnétiques se trouvant sur le même côté Grâce à cette construction, les dimensions sont très petites sans que les alésages et

canalisations individuels se rencontrent.

Lorsque les vannes magnétiques comprennent en tant qu'induit une pièce de fermeture plate mobile en va-et-vient entre deux sièges de soupape disposés à faible distance l'un de l'autre, il est avantageux qu'une canalisation transversale parte de l'enceinte située à l'extérieur des sièges de soupape, cette canalisation conduisant à un

alésage de liaison qui est parallèle à l'axe de l'organe de réglage.

Cet alésage de liaison est alors perpendiculaire à la surface des deux parties de base et à la partie formant couvercle Il peut déboucher directement dans l'une des enceintes de pression, ou bien son

prolongement peut parvenir dans la partie formant couvercle.

Quand les deux vannes magnétiques sont associées à des dispositifs d'étranglement réglables au moins pour l'amenée d'une pression, on peut réaliser une adaptation particulièrement bonne aux conditions de

fonctionnement qui sont rencontrées.

Pour limiter la course de l'organe de réglage, on peut prévoir sur lui ou sur une pièce qui lui est reliée des butées coopérant avec des parties fixes du carter Une course définie permet un travail plus précis Les butées peuvent être constituées sous forme de butées

d'amortissement pour réduire la formation de bruits.

Dans une forme de réalisation préférée, on fait cependant ensorte que les butées soient constituées en un matériau dont l'amortissement est plus faible, et on prévoit un dispositif pour régler le moment de la commutation des vannes magnétiques par rapport à l'arrivée des butées sur la partie fixe du carter Dans de tels cas d'utilisation o l'organe de réglage doit être renvoyé à nouveau immédiatement lorsqu'il a atteint sa position terminale, on peut alors atteindre des vitesses de travail encore plus élevées -Il suffit dans ce cas de faire en sorte que les vannes magnétiques commutent au même instant o l'organe de

réglage revient élastiquement en arrière après l'arrivée de la butée.

Il est en outre avantageux que la membrane soit reliée à l'organe de réglage par l'intermédiaire de plaques d'appui qui tendent la membrane à partir des deux côtés et comprennent des bords incurvés en sens contraire, que les enfoncements soient munis de faces en oblique aux endroits o la membrane est tendue et que tous les bords et surfaces en oblique se raccordent par une partie en coin avec les surfaces qui tendent la membrane Cette constitution a pour conséquence

une durée de vie plus longue.

L'invention est maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation préférés, avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la Fig 1 est une vue de dessus d'un dispositif de réglage selon l'invention, la Fig 2 est une coupe schématique selon la ligne II-II de la Fig 1, avec de légères modifications, la Fig 3 est une coupe selon la ligne III-III de la Fig 4, d'une autre forme de réalisation de l'invention, la Fig 4 est une vue de côté de la forme de réalisation de la Fig 3 e la Fig 5 est une coupe d'une autre forme de réalisation de l'invention, et la Fig 6 montre des diagrammes du parcours de l'organe de réglage

par rapport au temps et de l'allure des tensions de commande associées.

Dans la forme de réalisation selon la Fig 1, il est prévu un carter 1 avec une partie de base 2, une première partie formant couvercle 3 et une seconde partie formant couvercle 4, qui comprennent respectivement sur leurs surfaces frontales tournées l'une vers l'autre un enfoncement 5, 6, 7 et 8 Entre la partie de base 2 et la partie formant couvercle 3 est tendue une membrane-9 et entre la partie de base 2 et la partie formant couvercle 4 est tendue une membrane 10 De ce fait, on obtient quatre enceintes de pression 11, 12, 13 et 14 Les membranes 9 et 10 sont reliées à un organe de réglage 15 ayant la forme

d'une tige.

Comme le montre la Fig 2, la partie de base 2 est constituée par deux blocs 16 et 17 dans lesquels sont prévues deux vannes magnétiques 18 et 19 comprenant chacune une canalisation de traversée 20 ou 21, un enroulement d'excitation 22 ou 23 et un induit en forme de plateau 24 ou 25 L'induit 24 forme une pièce de fermeture qui coopère au choix avec un siège 26 et un siège 27, et l'induit 25 forme une pièce de

fermeture qui coopère au choix avec un siège 28 et avec un siège 29.

Les accès supérieurs 30 et 31 des deux vannes magnétiques 18 et 19 sont reliés à une première canalisation principale 32 dont le raccord 33 est alimenté par une pression Pl qui est supérieure à la pression de l'environnement Les deux autres accès 34 et 35 des vannes magnétiques 18 et 19 sont reliés à une seconde canalisation principale 36 dont le raccord 37 est alimenté par une pression P 2 qui est inférieure à la pression de l'environnement Les dispositifs d'étranglement réglables

38 et 39 permettent d'adapter la pression utile aux besoins du moment.

Les induits 24 et 25 se déplacent dans des enceintes annulaires 40 ou 41 desquelles partent des canalisations transversales 42 ou 43 qui conduisent à des canalisations de liaison 44 ou 45 qui-sont reliées de leur c 8 té à quatre enceintes de pression 11, 12, 13 et 14 Pour plus de clarté, ces canalisations sont représentées à la Fig 2 à l'intérieur des axes des vannes magnétiques. Comme le montre la Fig 2, les induits 24, 25 des vannes magnétiques 18 et 19 ont respectivement une position opposée Par exemple, la vanne magnétique 19 est excitée, ce qui fait que l'induit est appliqué contre le siège 28 De ce fait, les enceintes de pression 11 et 13 sont reliées à la dépression P 2 L'induit 24 de la vanne magnétique 18 recouvre par contre le siège 27 De ce fait, les

enceintes de pression 12 et 14 sont reliées à la dépression P 1.

L'organe de réglage 15 occupe de ce fait sa position terminale de gauche sur la Fig 1 Lorsque les deux vannes magnétiques 18 et 19 commutent, les rapports de pression s'inversent, ce qui signifie que les enceintes de pression 11 et 13 sont soumises à la dépression P et que les enceintes de pression 12 et 14 sont soumises à la surpression P 2 L'organe de réglage 15 atteint rapidement sa position terminale de droite sous l'influence de la pression différentielle qui

est relativement importante.

Dans la forme de réalisation des Fig 3 et 4, les parties correspondantes sont indiquées par des références augmentées de 100 On utilise dans ce cas une partie de base 102 en une seule pièce Les deux vannes magnétiques 118 et 119 sont montées dans des alésages 146 qui s'ouvrent vers l'extérieur La membrane 109 est tendue par son bord externe contre la partie de base 102 et la partie formant couvercle 104 Elle est serrée dans sa partie centrale située entre les deux

plaques d'appui 147 et 148, qui sont reliées à l'organe de réglage 115.

Les plaques d'appui comprennent des bords 149 et 150 qui servent

simultanément de butées pour limiter la course de l'organe de réglage.

Une garniture d'étanchéité 151 sert au passage étanche de l'organe de

réglage 115 au travers du carter 101.

Le raccord 137 est relié soit à une source d'air comprimé soit à une source d'air aspiré Les accès des vannes magnétiques 118 et 119 qui sont face à la canalisation principale 136 sont en liaison directe

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avec l'environnement En fonctionnement, les enceintes de pression 111 et 112 sont reliées alternativement au raccord 137 alors que l'autre

enceinte de pression est respectivement en liaison avec l'atmosphère.

Ceci permet d'obtenir un mouvement rapide de l'organe de réglage 115.

Dans la forme de réalisation de la Fig 5, on utilise des références qui sont augmentées à nouveau de 100 pour désigner les parties correspondantes L'agencement correspond à celui de la Fig 1, avec cette différence que les enceintes de pression 211 et 214 sont continuellement reliées à un raccord par l'intermédiaire de leurs conduites de raccordement 252, 253, raccord auquel est amenée la pression de l'environnement Ceci a pour conséquence qu'aucune différence de pression n'est équilibrée par l'intermédiaire de la garniture 251 et que de ce fait l'air de l'environnement ne peut pas parvenir dans l'enceinte de pression 214, comme cela serait possible si celle-ci était soumise à une dépression Le dispositif de réglage peut donc être utilisé dans des espaces dans lesquels des vapeurs

dangereuses ou des mélanges explosifs peuvent exister.

On peut voir en outre sur cette Fig qu'il est prévu une seconde garniture 254 entre les enceintes de pression 212 et 213 et qu'il est prévu une partie en coin dans tous les endroits o les membranes 209 et 210 émergent de leurs positions de serrage, à savoir aux points extrêmes 255 des bords 249 et aux points extrêmes 256 des surfaces en

1 lique 257 des enfoncements, pour protéger les membranes 209 et 210.

la Fig 6 a est indiquée la distance x parcourue par l'organe de réglage 15 par rapport au temps t, et aux Fig 6 b et 6 c est indiquée la tension de commande U qui est appliquée à l'une des vannes magnétiques En ce qui concerne l'autre vanne magnétique, la courbe est la même mais inversée Les points x 1 et x 2 caractérisent les positions terminales de l'organe de réglage 115 déterminées par les butées 149 et 150, ce qui fait que la course totale S se trouve bien fixée. On considérera la vanne magnétique 18 de la Fig 2 Quand à l'instant t 1, la tension de commande U est élevée à la valeur de démarrage;-l'organe de réglage effectue un mouvement correspondant à la branche montante A de la courbe après un retard d Lorsque la butée 149 25332 i 1 parvient contre le carter, il y a oscillation-en excès d'un montant h 1 Lorsque la tension de commande Ui a l'allure de la Fig 6 b, on obtient après une oscillation d'amortissement la branche B de la courbe Quand la tension de commande est inversée à l'instant t 2, le jeu de travail se prolonge après un retard d en sens inverse, et des oscillations en excès d'un montant h 2 apparaissent dans la position terminale opposée Quand par contre et selon la Fig 6 c la tension de commande U est déjà réduite à l'instant t 3, le contremouvement correspondant à la branche C de la courbe commence plus tôt et après le l U retard d; L'instant t 3 est réglé de manière que le mouvement de retour s'effectue dès les premières oscillations en retour dans la zone de la position terminale x 2, de façon que l'on obtienne un mouvement

de retour très rapide vers la position terminale xl.

En ce qui concerne les vannes magnétiques, on peut utiliser des vannes habituelles du commerce Si la position de mise en place est différente, il faut que les induits 24, 25 soient munis de ressorts de

rappel qui les repoussent des sièges 26 ou 28.

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositii de réglage pneumatique comprenant un carter qui, avec une paroi mobile reliée à un organe de réglage, limite une enceinte de pression, et qui comprend deux vannes magnétiques à proximité de l'enceinte de pression, celle-ci pouvant être reliée au choix par l'une des vannes magnétiques à l'un de deux raccords acheminant une pression différente, caractérisé en ce que: a) la paroi mobile est une membrane ( 9, 10; 109; 209, 210) tendue dans le carter, b) une seconde enceinte de pression ( 12, 14; 112; 212; 214) est limitée par une membrane reliée à l'organe de réglage ( 15; 115; 215) et par le carter, et le sens de son action est opposé à celui de la première enceinte de pression ( 11, 13; 111; 211; 213), c) la seconde enceinte de pression peut être alimentée par l'intermédiaire de la seconde vanne magnétique ( 18; 118) en pression provenant de l'un des deux raccords, et d) les deux vannes magnétiques ( 18, 19; 119, 119) peuvent être

actionnées en sens contraire.

2 Dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux enceintes de pression ( 11, 12; 13, 14; 11, 112) sont

situées sur les deux côtés de la même membrane ( 9, 10; 109).

3 Dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux-enceintes de pression ( 212, 213) sont situées sur les côtés tournés l'un vers l'autre de deux membranes ( 209, 210), qui limitent respectivement avec le carter ( 201) une troisième et une quatrième enceintes de pression ( 211, 214) qui sont maintenues de façon

continue à la pression de l'environnement.

4 Dispositif de réglage selon l'une quelconques des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier raccord ( 37)

peut être relié à une source de dépression et le second raccord ( 33) à

une source de surpression.

Dispositif de réglage selon l'une des quelconques

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le carter ( 1; 101; 201)

comprend une pièce de base ( 2; 102) et une pièce formant couvercle ( 3; 103; 203), entre lesquelles est serrée la membrane ( 9; 109; 209) et qui comprennent des enfoncements ( 5, 6; 105, 106) tournés l'un vers l'autre pour former deux enceintes de pression ( 11, 12; 111, 112), et dont au moins une partie est traversée de façon étanche par l'organe de réglage

( 15; 115) constitué sous forme d'une tige.

6 Dispositif de réglage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on prévoit sur le c 8 té de la partie de base ( 2) opposé à la partie formant couvercle ( 3) une seconde partie formant couvercle ( 4) pour serrer en place la seconde membrane ( 10) et y disposer également deux enfoncements ( 7, 8) tournés l'un vers l'autre en vue de former

deux enceintes de pression ( 13, 14).

7 Dispositif de réglage dans lequel les vannes magnétiques comprennent un passage axial et un accès à leurs deux extrémités axiales, selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on prévoit des alésages dans la partie de base ( 2) pour y recevoir les deux vannes magnétiques ( 18, 19), alésages dont les axes sont parallèles dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'organe de réglage et passant sur les deux côtés de cet axe, et qu'au moins un raccord ( 33, 37) est relié par une canalisation principale ( 32; 36) passant dans le plan mentionné perpendiculairement aux axes des vannes magnétiques, aux accès ( 30, 31;

34, 35) des deux vannes magnétiques se trouvant sur le même côté.

8 Dispositif de réglage dans lequel les vannes magnétiques comprennent en tant qu'induit une pièce de fermeture plate mobile en va-et-vient entre deux sièges de soupape disposés à faible distance

l'un de l'autre, selon l'une quelconque des revendications 5 à 7,

caractérisé en ce qu'une canalisation transversale ( 42, 43) part de l'enceinte ( 40, 41) située à l'extérieur des sièges de soupape, cette canalisation conduisant à un alésage de liaison ( 44, 45) qui est

parallèle à l'axe de l'organe de réglage.

9 Dispositif de réglage selon l'une quelconques des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les deux vannes magnétiques

( 18, 19) sont associées à des dispositifs d'étranglement ( 38, 39)

réglables au moins pour l'amenée d'une pression.

Dispositif de réglage selon l'une quelconques des

revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on prévoit pour limiter la

course de l'organe de réglage des butées ( 149, 150) coopérant avec des parties fixes du carter et constituées sur l'organe de réglage ou sur

une pièce ( 147, 148) qui lui est reliée.

il Dispositif de réglage selon la revendication 10, caractérisé en 6 e que les butées ( 149, 150) sont constituées en un matériau dont l'amortissement est plus-faible, et en ce qu'on prévoit un dispositif pour régler le moment de la commutation des vannes magnétiques ( 18, 19)

par rapport à l'arrivée des butées sur la partie fixe au carter.

12 Dispositif de réglage selon l'une quelconque des

revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la membrane ( 209) est

l U reliée à l'organe de réglage ( 215) par l'intermédiaire de plaques d'appui qui tendent la membrane à partir des deux côtés et comprennent des bords ( 249) incurvés en sens contraire, en ce que les enfoncements sont munis de faces en oblique ( 257) aux endroits o la membrane est tendue, et en ce que tous les bords et surfaces en oblique se raccordent par l'intermédiaire d'une partie en coin aux surfaces qui

tendent la membrane.