FR2552172A1 - Verin pneumatique a mecanisme d'amortissement et procede d'amortissement d'un verin pneumatique - Google Patents
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Abstract
MECANISME D'AMORTISSEMENT POUR UN VERIN PNEUMATIQUE DONT LE CORPS DE CYLINDRE COMPORTE, A CHAQUE EXTREMITE, DES CHAMBRES D'AMORTISSEMENT. UN ORGANE DE VALVE D'ADMISSION A PRESSION DIFFERENTIELLE 76, 112 ET UN ORGANE DE VALVE DE DECHARGE 80, 116, SONT INTERPOSES ENTRE CHACUNE DES CHAMBRES D'AMORTISSEMENT 50, 52 ET L'ALIMENTATION EN AIR COMPRIME 132, ET UN ORGANE D'AMORTISSEMENT 54, 88 EST INTERPOSE ENTRE CHAQUE CHAMBRE D'AMORTISSEMENT 50, 52 ET L'ALESAGE DU CORPS DE VERIN 32 ET EST SUSCEPTIBLE D'ETRE REPOUSSE EN POSITION D'AMORTISSEMENT PAR LE PISTON 34 DU VERIN. APPLICATION A LA REALISATION D'AMORTISSEURS DE FIN DE COURSE DE VERIN APTES A ABSORBER DES ENERGIES CINETIQUES ELEVEES.
Description
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VERIN PNEUMATIQUE A MECANISME D'AMORTISSEMENT ET PROCEDE D'AMORTISSEMENT D'UN VERIN PNEUMATIQUE
La présente invention se rapporte à un vérin pneumatique compor5 tant un mécanisme d'amortissement et à un procédé d'amortissement pour un vérin pneumatique et plus particulièrement à un vérin pneumatique comportant un mécanisme d'amortissement doté de chambres d'amortissement définies à des extrémités opposées du vérin pneumatique, dans lequel de l'air comprimé destiné à déplacer un piston dans une direction est amené, introduit et stocké sous pression dans l'une des chambres d'amortissement lorsque le piston est déplacé dans la direction opposée, l'air comprimé stocké étant utilisé pour amortir le déplacement du piston; l'invention concerne également un procédé d'amortissement du piston d'un
vérin pneumatique.
De nombreux vérins pneumatiques comportent un mécanisme d'amortissement destiné à agir sur une charge présentant une énergie cinétique élevée, afin d'amortir les forces d'inertie et de réduire les chocs indésirables qui ne manquent pas de se produire au moment o le piston
atteint sa fin de course.
La figure 1 du dessin annexé représente un mécanisme d'amortissement classique pour un vérin pneumatique Le vérin pneumatique désigné par la référence 2 comporte un couvercle de fond 4 muni d'un orifice d'entrée et de sortie 6 Le couvercle de fond 4 comporte également une cavité intérieure 8 équipée à l'une de ses extrémités d'une garniture 25 d'amortissement 10 Une valve à pointe d'aiguille réglable 12 est disposée dans le couvercle de fond 4 à l'opposé de l'orifice d'entrée et de sortie 6 et présente une pointe d'aiguille positionnée dans un
passage arqué 14 reliant l'alésage du cylindre 2 à la cavité 8.
Une tige de piston 16 est montée axialement mobile dans le cylin30 dre 2 et porte à l'une de ses extrémités un piston 18 monté glissant dans le cylindre 2 Le piston 18 et la cavité 8 définissent entre eux
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2 ' L une chambre d'amortissement 24 Un joint annulaire d'étanchéité 20 est monté dans une rainure annulaire définie dans la partie périphérique centrale de la surface du piston 18, tandis qu'un anneau d'amortissement 22 est monté à l'extrémité de la tige de piston 16 Lorsque la tige 5 de piston 16 se déplace axialement dans la direction de la flèche A vers une position représentée en traits mixtes, l'air s'écoulant de la chambre d'amortissement 24 est étranglée par la valve 12 à pointe d'aiguille de façon à réduire la vitesse de déplacement du piston 18 au moment o il atteint sa fin de course En termes plus détaillés, l'ex10 trémité chanfreinée de l'anneau d'amortissement 22 vient en contact avec la garniture d'amortissement 10 et le fluide sous pression contenu dans la chambre d'amortissement 24 est étranglé par le passage 14 et la pointe d'aiguille qui s'y trouve Il s'ensuit que la pression régnant dans la chambre d'amortissement 24 augmente lorsque le piston 18 se déplace, en exerçant ainsi une action d'amortissement La valeur de la force d'amortissement disponible peut être réglée en ajustant la valve à pointe d'aiguille 12 pour faire varier la surface transversale du
passage 14.
Le mécanisme d'amortissement de ce type de réalisation présente, 20 cependant, différents problèmes Comme représenté à la figure 2, la vitesse de déplacement d'un vérin pneumatique est généralement déterminée par la différence entre une force menante F qui déplace le piston lui- même et une force freinante S tendant à limiter le déplacement du piston Dans un système de régulation, il est courant de réguler la force d'amortissement en maintenant la force F à une valeur sensiblement constante alors que la force de freinage S varie Il s'ensuit que lorsque le piston se déplace alternativement à vitesse élevée, l'air doit être déchargé à une pression plus basse Du fait que le mécanisme d'amortissement classique amortit le déplacement alternatif du piston en 30 utilisant la pression de l'air refoulé qui produit la force freinante S, la pression de l'air enfermé dans la chambre d'amortissement 24 devient progressivement plus basse lorsque la vitesse de déplacement alternatif du piston 18 augmente, avec pour conséquence le fait que la capacité
d'absorber ou d'amortir l'énergie cinétique produite par le déplacement 35 alternatif du piston 18 est réduite, ou bien que la capacité d'amortissement souhaitée n'est pas disponible.
Les figures 3 (A) et 3 (B) illustrent les corrélations existant entre la course du piston et la pression de l'air tracées lorsque le
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piston se déplace alternativement à faible vitesse et à vitesse élevée.
Lorsque la pression de l'air fournie au cylindre 2 augmente progressivement, le piston 18 se déplace axialement et la pression de l'air refoulé à l'orifice d'entrée/sortie 6 est progressivement réduite Lorsque l'anneau d'amortissement 22 vient en contact avec la garniture d'amortissement 10, l'air comprimé de la chambre d'amortissement 24 s'écoule à travers le passage 14 vers la cavité 8 à partir de laquelle l'air est refoulé par l'orifice d'entrée/sortie 6 La pression de l'air emprisonné n'a pas encore été réduite de façon importante au moment o l'anneau 10 d'amortissement 22 vient en contact avec la garniture d'amortissement 10 Pour une faible vitesse de déplacement alternatif du piston 18 comme représenté à la figure 3 (A), lorsque la course du piston augmente, la pression d'amortissement croît rapidement comme on le voit sur la
surface hachurée En conséquence, le vérin pneumatique présente une 15 capacité d'amortissement suffisante.
Lorsque la vitesse de déplacement alternatif du piston 18 augmente, comme représenté à la figure 3 (B), la pression de refoulement de l'air est réduite de façon importante par rapport à la pression d'air d'alimentation La pression de l'air emprisonné dans la chambre d'amortis20 sement est nettement basse à l'instant o l'anneau d'amortissement 22 vient en contact avec la garniture d'amortissement 10 Il s'ensuit que la pression d'amortissement est beaucoup plus faible que celle qui apparait à la figure 3 (A) et ne peut plus fournir la capacité d'amortissement souhaitée Le manque de force d'amortissement suffisante laisse 25 le piston s'écraser sur le couvercle de fond avec des forces d'inertie importantes, d'o il en résulte des dommages au couvercle de fond ou d'autres accidents intempestifs La différence entre la pression d'air d'alimentation et la pression d'air de refoulement à la fin de la course
du piston est représente par l'indication AP sur les figures 3 (A) et 30 3 (B).
L'un des buts de la présente invention est précisément de pallier les inconvénients classiques qui viennent d'être exposés et de proposer un vérin pneumatique comportant un mécanisme d'amortissement avec des chambres d'amortissement prévues à des extrémités opposées du vérin pneumatique et dans lequel le fluide sous pression fourni pour déplacer le piston est introduit dans les chambres d'amortissement afin d'amortir, de façon fiable et rapide, le piston qui se déplace alternativement à des vitesses élevées, en réduisant ainsi la durée requise pour
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actionner le vérin et en réalisant un mode d'exploitation à grande vitesse du vérin et dans lequel le piston ne risque pas de défoncer le couvercle de fond et de tige en évitant ainsi des dommages et des
accidents intempestifs et également de proposer un procédé d'amortisse5 ment du piston dans un vérin pneumatique.
A cet effet, selon l'invention, on prévoit un vérin pneumatique avec un organe d'amortissement comprenant: un corps de vérin comportant une première chambre d'amortissement à l'une de ses extrémités et une seconde chambre d'amortissement à l'autre extrémité opposée, le corps du 10 vérin présentant des premier et second orifices d'entrée/sortie à chacune de ses extrémités, le premier orifice d'entrée/sortie et la première chambre d'amortissement étant reliés l'un à l'autre, via un premier passage d'air, le second orifice d'entrée/sortie et la seconde chambre d'amortissement étant reliés l'un à l'autre, via un second 15 passage d'air, un piston mobile de façon glissante dans le corps de vérin, un premier organe d'amortissement monté mobile dans la première chambre d'amortissement et faisant saillie en direction du piston pour en recevoir une poussée, un second organe d'amortissement monté mobile dans la seconde chambre d'amortissement et faisant saillie en direction 20 du piston pour en recevoir une poussée, une alimentation en air reliée au premier et second orifices d'entrée/sortie via une valve de commande directionnelle commune, un premier organe de valve interposé sur le premier passage d'air pour régler une pression d'air de l'alimentation en air et fournir la pression d'air réglée à la première chambre d'amortis25 sement pour déplacer le premier organe d'amortissement; un second organe de valve interposé sur le second passage d'air pour décharger l'air comprimé depuis la première chambre d'amortissement vers le premier orifice d'entrée/sortie lorsque la pression de l'air qui est comprimé dans la première chambre d'amortissement par le premier organe d'amortisse30 ment repoussé par le piston, dépasse un niveau prédéterminé; un troisième organe de valve interposé sur le second passage d'air pour régler une pression d'air à partir de l'alimentation en air et fournir cette pression d'air réglée à la seconde chambre d'amortissement pour repousser le second organe d'amortissement; et un quatrième organe de valve interposé sur le second passage d'air pour décharger l'air comprimé à partir de la seconde chambre d'amortissement vers le second orifice d'.entrée/sortie lorsque la pression de l'air qui est comprimé dans la seconde chambre d'amortissement par le second organe d'amortissement
repoussé par le piston, dépasse un niveau prédéterminé.
Le vérin pneumatique comporte également une tige de piston présentant une extrémité fixée au piston, le premier organe d'amortissement comportant une tige destinée à venir en contact avec une face d'extrémité dudit piston et un disque avec lequel elle se déplace dans la première chambre d'amortissement, le premier organe d'amortissement étant normalement repoussé en direction du piston par un organe de rappel disposé dans la première chambre d'amortissement, le second organe d'amortissement comportant un corps annulaire destiné à venir en contact avec une face d'extrémité opposée du piston, la tige de piston 10 traversant le corps annulaire et un disque avec lequel se déplace le corps annulaire dans la seconde chambre d'amortissement, le second
organe d'amortissement étant normalement repoussé en direction du piston par un organe de rappel disposé dans la seconde chambre d'amortissement.
Le vérin pneumatique cohmporte également d'une part, un couvercle 15 de fond monté sur l'une des extrémités du corps de vérin, une première paroi disposée dans le corps de vérin et dont l'une des extrémités se prolonge en direction du couvercle de fond, la première chambre d'amortissement étant délimitée par le couvercle de fond, la première paroi et l'extrémité de la première paroi, et d'autre part, un couvercle de tige 20 monté sur 1 'extrémité opposée du corps de vérin et une seconde paroi prévue dans le corps de vérin et dont une extrémité se prolonge en direction du couvercle de tige, la seconde chambre d'amortissement étant définie par le couvercle de tige, la seconde paroi et l'extrémité de la
seconde paroi Pour repousser les premier et second organes d'amortisse25 ment les organes de rappel comportent chacun des ressorts hélicoïdaux.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les premiers et troisièmes organes de valve comportent chacun des valves différentielles à pression réglée, les second et quatrième organes de valve comportent chacun des valves de décharge à pression préréglée ou contrôlée Les 30 premier et troisième organes de valve comportent chacun des valves antiretour Les second et quatrième organes de valve comportent chacun des valves d'étranglement Les premier et second organes d'amortissement comportent chacun des disques divisant les première et seconde chambres d'amortissement sensiblement en deux chambres, chacun des disques présentant un passage de liaison entre les deux chambres L'une des deux chambres séparées dans chacune des première et seconde chambres comporte
un passage de mise à l'atmosphère.
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Le vérin pneumatique comporte, en outre, des anneaux élastiques montés sur chacun des disques et aptes à bloquer la mise en communication entre le passage reliant les deux chambres et le passage relié à l'atmosphère lorsque les premier et second organes d'amortissement sont déplacés en direction du piston. Selon la présente invention, on prévoit également un procédé d'amortissement d'un vérin pneumatique comportant un corps de vérin avec un piston mobile de façon glissante à l'intérieur et une tige de piston qui lui est reliée, le corps de vérin comportant une chambre d'amortisse10 ment avec un organe d'amortissement monté de façon mobile à l'intérieur et susceptible de venir en contact avec le piston et un organe de valve relié à la chambre d'amortissement, le procédé comportant les étapes consistant à fournir de l'air comprimé à partir d'une alimentation en air au vérin pneumatique pour déplacer alternativement le piston et la 15 tige de piston, introduire de l'air pris en dérivation sur l'alimentation en air dans la chambre d'amortissement et faire déplacer simultanément l'organe d'amortissement, repousser ie piston au contact de l'organe d'amortissement en réponse au déplacement alternatif du piston et de la tige de piston pour comprimer l'air stocke dans la chambre d'amortisse20 ment et décharger l'air comprimé hors de la chambre d'amortissement, via
l'organe de valve, hors du corps de vérin pour amortir ainsi le piston.
Selon un autre mode de réalisation du procédé, la pression de l'air introduit dans la chambre d'amortissement est réglée par un organe
de valve à pression controlée.
L'organe d'amortissement déplacé en réponse au déplacement alternatif du piston et de la tige de piston ouvre et ferme un passage
mettant ladite chambre d'amortissement à l'atmosphère.
D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la
lecture de la description de diyers modes de réalisation de l'invention, 30 faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o:
la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un mécanisme d'amortissement classique dans un vérin pneumatique; la figure 2 est une représentation schématique illustrant la relation existant entre la force d'actionnement d'un piston et la force de freinage produite par un
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mécanisme d'amortissement dans un système d'asservissement; 3 (A) et 3 (B) sont des graphiques montrant la relation les figures 15 - existant entre la course du piston et les pressions d'air dans un système o la pression de refoulement de l'air est utilisée par le mécanisme d'amortissement afin de produire un effet d'amortissement, la figure 3 (A) correspondant à une faible vitesse du piston et la figure 3 (B) à une vitesse de piston élevée; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un vérin pneumatique comportant un mécanisme d'amortissement selon la présente invention; les figures 5 à 7 sont des vues partielles en coupe montrant le mécanisme d'amortissement dans un fond de cylindre et la façon selon laquelle le piston fonctionne; la figure 8 est une vue partielle en coupe représentant un vérin à double piston dans lequel un organe d'amortissement vient en butée sur le piston pour le repousser; la figure 9 est un graphique montrant en fonction de la vitesse du piston et du temps le comportement d'un vérin pneumatique classique et d'un vérin pneumatique selon la présente invention au moment du départ du fonctionnement des vérins; la figure 10 est un graphique montrant la relation entre la pression et la course du piston dans un mécanisme d'amortissement classique; la figure 11 est un graphique montrant la relation existant entre les pressions d'air d'alimentation choisies et les pressions correspondantes d'amortissement avec le mécanisme d'amortissement selon l'invention dans lequel la pression d'air d'alimentation est utilisée pour l'amortissement du piston; et les figures 12 et 13 sont des vues partielles en coupe de vérins pneumatiques avec des mécanismes d'amortissement selon d'autres modes de réalisation de la présente invention.
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Comme on l'a représenté à la figure 4, un vérin pneumatique 30 selon la présente invention comporte d'une façon générale un corps de vérin 32, un piston 34 monté à glissement dans le corps de vérin 32 et une tige de piston 36 présentant une extrémité fixée au piston 34 avec 5 un joint annulaire d'étanchéité 37 monté dans une rainure définie à la surface périphérique du piston 34 Un couvercle de fond 38 est monté à une des extrémités du corps de vérin 32 et un couvercle de tige 40 à l'autre extrémité Le corps de vérin 32 comporte une première paroi 42 à l'une de ses extrémités et une seconde paroi 44 à l'autre extrémité La 10 première paroi 42 présente une extrémité 46 qui s'étend axialement dans le couvercle de fond 38 et la seconde paroi 44 une extrémité 48 qui s'étend axialement dans le couvercle de tige 40 Le couvercle de fond 38 présente un espace intérieur entourant la première paroi 42 et le couvercle de tige 40 un espace intérieur entourant la seconde paroi 44. 15 Une première chambre 50 est délimitée entre la première paroi 42 et une paroi d'extrémité 38 a du couvercle de fond 38 et une seconde chambre 52 est délimitée entre la seconde paroi 44 et une paroi d'extrémité 40 a du couvercle de tige 40 La première paroi 42 est traversée axialement par un alésage central 42 a Un premier organe d'amortissement 54 est disposé axialement mobile dans cet alésage 42 a qu'il traverse Le premier organe d'amortissement 54 se compose d'une tige 56 et d'un disque 58 formé monobloc sur la tige Un organe d'étanchéité 60 est monté dans une rainure périphérique interne de la première paroi 42 en contact glissant avec la surface 25 périphérique de la tige 56 Un organe d'étanchéité 62 est monté sur la surface périphérique du disque 58 en contact glissant avec la paroi intérieure de l'extrémité 46 et une paroi périphérique du couvercle de fond 38 Le disque 58 présente une cavité circulaire centrale 64 dans laquelle est disposé un premier ressort hélicoïdal 66 dont une extrémité 30 vient en appui sur la paroi d'extrémité 38 a La première chambre d'amortissement 50 est ainsi divisée par le disque 58 en une chambre 50 a
délimitée entre le couvercle de fond 38 et le disque 58 et une chambre 50 b délimitée entre le disque 58 et la première paroi 42.
Un anneau élastique 65 est disposé sur une face latérale du disque 58 du côté de la chambre 50 b Un passage 68 est défini entre la tige 56 et le disque 58 pour réaliser une communication fluidique entre les chambres 50 a et 50 b Le passage 68 est relié à l'atmosphère par un passage 70 défini entre l'extrémité du corps de vérin 32 et le couvercle de fond 38 lorsque le premier organe d'amortissement est dans une
position bien définie.
Un passage arqué 72 est défini entre l'extrémité 46 de la première paroi 62 et une paroi intérieure du couvercle de fond 38 et est relié à la première chambre d'amortissement 50 Le couvercle de fond 38 présente une cavité 74 dans laquelle est monté un premier organe de valve 76 (valve d'admission à pression différentielle) comportant des moyens 76 a de commande ou de préréglage de la pression Le couvercle de fond 38 comporte également une cavité 78 dans laquelle est monté, de façon réglable, un second organe de valve 80 (valve de décharge) comportant des moyens 80 a de commande ou de préréglage de la pression Le premier organe de valve 76 et le second organe de valve 80 sont orientés dans des directions opposées par rapport à une saillie 82 formée dans le couvercle de fond 38 et peuvent venir s'appliquer sur des sièges ménagés 15 dans la saillie 82 Un orifice d'entrée/sortie 84 est disposé entre le couvercle de fond 38 et le corps de vérin 32 Le couvercle de tige 40 est réalisé de la même façon que le couvercle de fond 38 D'une façon plus spécifique, la seconde paroi 44 présente un alésage central 44 a à travers lequel est disposé de façon glissante un second organe d'amor20 tissement 88 qui comporte un corps cylindrique annulaire 90 et un disque 92 monté sur l'extrémité du corps cylindrique 90 dans la seconde chambre d'amortissement 52 La tige de piston 36 traverse un alésage central 86 dans le corps cylindrique 90 et présente une extrémité qui traverse la paroi d'extrémité 40 a du couvercle de tige 40 et qui vient 25 faire saillie à l'extérieur Un organe d'étanchéité 94 est disposé dans une rainure de la paroi périphérique intérieure de la paroi 44 a en contact glissant avec la surface périphérique du corps cylindrique 90 Un organe d'étanchéité 96 est disposé dans une rainure annulaire définie sur la paroi périphérique extérieure du disque 92 en contact glissant 30 avec une paroi intérieure de l'extrémité 48 et une paroi périphérique intérieure du couvercle de tige 40 afin d'assurer une étanchéité à l'air Le disque 92 comporte une cavité centrale circulaire 98 Un anneau élastique 100 est monté sur une face latérale du disque 92 du côté de la paroi 44 Un second ressort hélicoïdal 102 est disposé autour de la tige 35 de piston 36 avec l'une de ses extrémités disposée dans la cavité circulaire centrale 98 du disque 92 et son extrémité opposée portant sur une paroi intérieure du couvercle de tige 40 La seconde chambre d'amortissement 52 est divisée par le second organe d'amortissement 88, plus
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précisément par le disque 92 en deux chambres 52 a, 52 b qui sont reliées mutuellement par un passage 104 prévu dans le disque 92 Le passage 104 est en communication avec un passage 106 prévu dans le corps de vérin 32 et le couvercle de tige 40 est relié de là à l'atmosphère lorsque le second organe d'amortissement 88 est dans une position bien déterminée. Un passage arqué 108 est prévu entre l'extrémité 48 et la paroi intérieure du couvercle de tige 40 et relié à la seconde chambre d'amortissement 52 Un troisième organe de valve réglable 112 (valve à pression différentielle) et comportant des moyens 112 a de commande ou de 10 préréglage de pression est monté dans une cavité 110 prévue dans le couvercle de tige 40 et un quatrième organe de valve 116 (valve de décharge) comportant des moyens 116 a de contrôle ou d'ajustage de pression de commande ou de préréglage de pression 116 a est monté dans une cavité 114 prévue dans le couvercle de tige 40 Le troisième organe 15 de valve 112 et le quatrième organe de valve 116 peuvent être appliqués dans des directions opposées sur des sièges de valve prévus sur une saillie 118 formée dans le passage 108 Un second orifice d'entrée/sortie 120 est prévu entre le corps de vérin 32 et le couvercle de
tige 40 et est relié à une valve 126 de commande directionnelle action20 née par électrovalve, via une conduite 122 et un étranglement de limitation de débit 124.
L'orifice d'entrée/sortie 84 est également relié à la valve 126 de commande directionnelle actionnée par électrovalve, via une conduite 128 et un étranglement de limitation de débit 130 La valve 126 de commande 25 directionnelle actionnée par électrovaive est reliée à une alimentation
en air 132 via une conduite 134.
On va maintenant décrire le fonctionnement du vérin pneumatique équipé du mécanisme d'amortissement selon la présente invention conçu comme on vient de l'expliquer Le fonctionnement du mécanisme d'amor30 tissement dans le couvercle de fond 38 sera décrit en référence aux figures 5 à 7 L'air comprimé fourni par la source d'air comprimé 132 est amené par la conduite 134 à la valve 126 à commande directionnelle actionnée par électrovalve Lorsque cette valve 126 est actionnée pour fournir de l'air comprimé à la conduite 128, de l'air est fourni via l'étranglement de limitation de débit 130 à l'orifice d'entrée/sortie 84 d'o l'air est introduit dans le corps de vérin 32, comme indiqué par la flèche B, pour déplacer le piston 34 dans la direction de la flèche C
sous l'effet de la pression de l'air.
L'air s'écoulant depuis l'orifice d'entrée/sortie 84 est pris en dérivation via le passage 72 et amené dans la première chambre d'amortissement 50 comme indiqué par la flèche D En même temps, le second organe de valve 80 vient s'appliquer de façon étanche sur un siège de valve prévu sur la saillie 82 et l'extrémité 46, tandis que le premier organe de valve 76 se décolle de son siège sur la saillie 82 sous l'effet de la pression de l'air d'alimentation Le premier organe de valve 76 permet ainsi à l'air d'être amené à la première chambre d'amortissement 50 à la pression réglée par les moyens de commande ou de préréglage de la pression 76 a L'air comprimé entrant dans la première chambre d'amortissement 50 repousse le disque 58 de telle façon que le premier organe d'amortissement 54 est déplacé en direction du piston 34 selon la flèche E A ce moment, une partie de l'air comprimé s'écoule via le passage 68 dans la chambre 50 b qui est reliée à l'atmosphère par 15 le passage 70 et l'air comprimé qui est rentré dans la chambre 50 b est
partiellement déchargé par le passage 70.
Lorsque le premier organe d'amortissement 54 s'est déplacé dans une position o l'anneau élastique 65 est pressé sur la face de la première paroi 42, cet anneau élastique 65 bloque la communication entre 20 le passage 68 et le passage 70 et l'air comprimé introduit via la conduite 128 est enfermé dans la chambre 50 a La tige de piston 36 se déplace ensuite dans la direction de la flèche C avec le piston 34 jusqu'à ce que celui-ci vienne finalement en contact avec le second organe d'amortissement 88 Lorsque la pression d'air régnant dans la 25 seconde chambre d'amortissement 52 est augmentée par l'action du disque 92 jusqu'à une valeur supérieure à la pression préréglée par la valve de décharge 116, l'air est déchargé de la chambre d'amortissement 52 via le passage 108 et l'orifice d'entrée/sortie 120 Le fonctionnement du mécanisme d'amortissement dans le couvercle de tige 40 est 30 sensiblement le même que le fonctionnement du mécanisme d'amortissement dans le couvercle de fond 38 et, en conséquence, seul le fonctionnement du mécanisme d'amortissement dans le couvercle de fond 38 va maintenant
être décrit en détail.
Lorsque la valve 126 de commande directionnelle actionnée par électrovalve est commutée pour faire déplacer le piston 34 dans l'étape suivante, l'air comprimé fourni à partir de l'alimentation en air 132 via la conduite 134 est fourni à la conduite 122 et via l'étranglement de limitation de débit 124 à l'orifice d'entrée/sortie 120 Tandis qu'une partie de l'air amené à l'orifice d'entrée/sortie 120 est introduit en dérivation dans le passage 108, la plus grande partie de l'air est introduite dans le corps de vérin 32 pour repousser le piston 34 et la tige de piston 36 dans la direction de la flèche F comme représenté à la figure 6. Le fluide sous pression qui avait repoussé auparavant le piston 34 est ensuite refoulé à l'orifice d'entrée/sortie 84 dans la direction de la flèche G Le fluide souspression qui se trouve dans le passage 72 s'écoule partiellement par l'orifice d'entrée/sortie 84 qui est ouvert, 10 mais le fluide sous pression qui est emprisonné dans la première chambre d'amortissement 50 ne peut pas s'écouler En effet, le premier organe de valve 76 est repoussé à force sur son siège prévu dans la saillie 82 sous l'effet de la pression d'air régnant dans la première chambre d'amortissement 50 Le second organe de valve 80 qui est précontraint par les moyens 80 a de commande ou de préréglage de pression pour s'ouvrir à une pression supérieure à celle de l'air d'alimentation, reste sur son
siège de valve sous l'effet de ses moyens de commande de pression 80 a.
Le premier organe d'amortissement 54 maintient l'anneau élastique 65 comprimé au contact de la première paroi 42, le passage 68 est ainsi empêché par l'anneau élastique 65 d'être relié au passage 70 Il s'ensuit que l'air comprimé à l'intérieur de la première chambre d'amortissement 50 ne rencontre aucun passage par lequel il puisse s'échapper de cette chambre 50 r Le piston 34 et la tige de piston 36 continuent à se déplacer dans 25 la direction de la flèche G, tel que représenté à la figure 7, jusqu'à ce que le piston 34 vienne au contact et repousse le premier organe d'amortissement 54 dans la direction de la flèche I Il s'ensuit que l'anneau élastique 65 se décolle de la première paroi 42 pour mettre en communication les passages 68 et 70 L'air comprimé contenu dans la 30 première chambre d'amortissement 50 peut maintenant partiellement s'échapper par le passage 70 En même temps, la pression d'air régnant dans la chambre 50 a est sensiblement augmentée jusqu'à un niveau élevé par le déplacement du premier organe d'amortissement 54 dans la direction de la flèche I Lorsque l'augmentation de la pression de l'air dans 35 la chambre 50 a dépasse le réglage de pression du second organe de valve 80, la pression de l'air oblige le second organe de valve 80 à se décoller de son siège laissant ainsi l'air comprimé s'écouler dans la direction de la flèche J L'air comprimé qui se trouve dans le
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passage 72 est ensuite refoulé à l'orifice 84 d'entrée/sortie Le premier organe d'amortissemlent 54 est ainsi repoussé en continu dans la direction de la flèche I par le piston 34 à l'encontre de la force élastique du ressort hélicoïdal 66 Lorsque le premier organe d'amortis5 sement 54 est venu en entrée, la première chambre d'amortissement 50 atteint la pression atmosphérique du fait que les chambres 50 a, 50 b sont reliées l'une à l'autre via le passage 68 et le passage 70 qui est mis à l'atmosphère. En d'autres termes, le premier organe d'amortissement 54 est repoussé par le piston 34 pour augmenter la pression de l'air enfermé dans la première chambre d'amortissement 50 et dès que le déplacement du piston 34 atteint un niveau prédéterminé, l'air comprimé est refoulé à l'orifice 84 d'entrée/sortie et la pression de l'air refoulé est réglé par les moyens 80 a de commande de la pression du second organe de valve 80 Au cours de ce processus, l'énergie cinétique appliquée au piston 34 est progressivement absorbée Aussi longtemps que l'organe d'amortissement 54 se déplace tout en déchargeant de l'air via les passages 68, 70, et que l'air comprimé est déchargé à grand débit sous l'effet de décharge du second organe de valve 80, le premier organe d'amortissement 54 ne peut pas venir bloquer le piston 34 pour y provoquer un impact A la fin de la course du piston 34, l'énergie cinétique qu'il transmet est sensiblement annihilée Le mécanisme d'amortissement peut proposer différentes capacités d'amortissement correspondant à différentes vitesses de déplacement alternatif du piston 34 en réglant 25 les moyens de commande de pression 76 a, 80 a des premier et second organes de valve 76, 80 pour les adapter aux vitesses de fonctionnement
du piston 34.
Après l'achèvement de l'opération représentée à la figure 7, la valve 126 de commande directionnelle actionnée par électrovalve est à 30 nouveau excitée pour introduire de l'air comprimé à partir de l'alimentation en air 132 via la conduite 128 et l'étranglement de limitation de débit 130 à l'orifice d'entrée/sortie 84 L'air comprimé repousse ensuite le piston 34 à nouveau dans la direction de la flèche C comme représenté à la figure 5 A ce moment, un débit d'air comprimé en dérivation est fourni au passage 72 et au premier organe de valve 76 jusqu'à la première chambre d'amortissement 50 Il s'ensuit que le premier organe d'amortissement 54 se déplace dans la direction de la flèche E vers la position de la figure 5, sous l'effet de la pression de
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l'air et de la force élastique du ressort hélico Tdal 66 Au cours de cette course de retour, le premier organe d'amortissement 54 vient au contact du piston 34 et ils se déplacent ensemble dans la direction de la flèche K (figure 8) jusqu'à ce que l'anneau élastique 65 atteigne la 5 première paroi 42 Le premier organe d'amortissement 54 et le piston 34 constituent ainsi, ensemble, un cylindre à double piston On suppose maintenant, à la figure 8, que le corps de vérin 32 présente une surface de section transversale intérieure 4 D 1, la première chambre d'amortissemnient 50 présente également une surface transversale intérieure 4 D 1, le 10 premier organe d'amortissement 54 une surface de section transversale 4 D 2, que le piston 34 est soumis à une pression de fluide Pl et le disque 58 du premier organe d'amortissement 54 est soumis à une pression de fluide P 2 Lorsque le piston 34 et l'organe d'amortissement 54 se déplacent ensemble, la surface de la section transversale du piston 34 15 sur laquelle agit la pression de fluide Pl est égale à la surface transversale p D 1 moins la surface de la section transversale 4 D 2 de l'organe d'amortissement 54 qui est appliquée sur le piston 34 Du fait que le disque 58 avec sa surface transversale 4 D 1 est soumis également à la pression P 2 contrôlée par les moyens de commande de pression 76 a du 20 premier organe de valve 76, le piston 34 produit une plus grande force que lorsque seule la pression Pl est appliquée au piston 34 de surface
transversale D 1 étant entendu que P 2 est supérieur à P 1 (D 2/D 1).
L'organe d'amortissement selon la présente invention peut ainsi engendrer un effet d'à-coup initial pour provoquer un effort majoré au moment du 25 départ en comparaison avec les vérins à piston unique classiques tels
que représentés à la figure 1 Avec la disposition selon l'invention, il est possible d'empêcher le piston 34 de prendre du retard au démarrage.
Cet effet d'à-coup est expliqué de façon plus détaillée en référence à la figure 9 On y voit que le vérin classique à besoin d'une durée (T 1 + T 2) pour que le piston atteigne une vitesse V 1 comme indiqué par la ligne en pointillés Par contre, le vérin équipé du mécanisme d'amortissement selon l'invention n'aura besoin que d'une durée T 2 avant que le piston n'atteigne la vitesse V 1 Le vérin selon l'invention, peut donc réduire au moins de T 1 la durée nécessaire pour que le piston 35 atteigne la vitesse V 1 par rapport au vérin classique au moment du
départ du piston.
Avec la disposition selon l'invention, comme décrit précédemment, le mécanisme d'amortissement produit une pression d'amortissement pour
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obtenir une capacité d'amortissement souhaitée à partir de l'air d'alimentation qui présente un niveau de pression généralement supérieur à celui de la pression de l'air refoulé, plutôt que sur la pression de l'air refoulé La capacité d'amortissement est disponible dans une large gamme du fait que les pressions d'amortissement souhaitées peuvent être sélectionnées en réglant les moyens de commande de pression 76 a de l'organe de valve 76 à pression différentielle pour l'air d'alimentation Pour cette raison, le mécanisme d'amortissement selon l'invention est particulièrement avantageux du fait que la capacité d'amortissement 10 peut être plus facilement réglée de façon à faire face à l'énergie
cinétique appliquée sur le piston lorsqu'il se déplace alternativement.
Selon le mécanisme d'amortissement classique tel que représenté à la figure 10, la pression d'amortissement est dérivée de la pression de refoulement de l'air et même si la pression d'air maximale de refoule15 ment PS est relativement élevée, l'instant o la pression d'amortissement est engendrée est fonction de la course du piston, la pression d'amortissement commençant à augmenter en P O O Selon la présente invention, par contre, comme représenté à la figure 11, même si la pression de l'air refoulé varie d'une façon continue, on peut produire une pression d'amortissement P 1 l en sélectionnant une pression d'alimentation P 1 une pression d'amortissement P 21 peut être produite en sélectionnant une pression d'air d'alimentation P 2 et une pression d'amortissement P Smax peut être produite en sélectionnant la pression d'air d'alimentation la plus élevée Ps I Une 25 large gamme de pressions d'amortissement est ainsi disponible Du fait que les forces d'amortissement sont produites par la pression d'air d'alimentation à la place de la pression d'air de refoulement, une gamme de vitesses de fonctionnement du piston peut être obtenue en utilisant un niveau de pression d'amortissement élevé correspondant au déplacement 30 alternatif du piston alors que les éléments mécaniques du mécanisme d'amortissement sont maintenus à des cotes déterminées Il est de pratique courante de concevoir les mécanismes d'amortissement selon une gamme apte à faire face à des exigences différentes de fonctionnement du piston Le mécanisme d'amortissement selon l'invention se révèle très 35 adaptable à des applications diverses et peut être conçu pour être peu
encombrant et pour une production en série.
La figure 12 illustre un mécanisme d'amortissement selon un autre mode de réalisation de la présente invention Les parties identiques ou
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correspondantes de la figure 12 sont affectées de numéros de repères identiques ou correspondants utilisés pour le mode de réalisation précédent. Le premier organe de valve 76 du mode de réalisation précédent est remplacé par un clapet anti-retour 200 ne comportant pas de moyen de commande de la pression et, par conséquent, pas de capacité de valve de pression différentielle et le troisième organe de valve 112 selon le
précédent mode de réalisation peut également être remplacé par un clapet anti-retour ne comportant pas de moyen de commande de pression différen10 tielle.
Selon ce mode de réalisation, du fait que l'air comprimé est introduit dans les chambres d'amortissement 50 a, 52 a (figure 4) via les clapets anti-retour, la chute de pression à travers les clapets antiretour est toujours la même et est relativement faible Il s'ensuit que 15 les organes d'amortissement 54, 88 peuvent être ramenés dans leur position de la figure 5 sous le seul effet de la pression d'air d'alimentation avec l'avantage que l'on peut supprimer les ressorts hélicoidaux 66, 102 (figure 4) La commande de la pression étant effectuée par les moyens de commande de pression 80 a, 116 a des valves de décharge 80, 20 116, le vérin pneumatique de la figure 12 peut être utilisé dans des applications limitées pour lesquelles le cylindre fonctionne dans une gamme de vitesses élevées En plus, le mécanisme d'amortissement est beaucoup plus simple et peut être fabriqué pour un coût réduit et la
commande de pression peut être simplifiée.
La figure 13 représente un mécanisme d'amortissement selon encore un autre mode de réalisation de la présente invention Les parties identiques ou correspondantes de la figure 13 sont affectées des numéros de référence identiques ou correspondants utilisés pour les précédents
modes de réalisation.
La saillie 82, selon les précédents modes de réalisation, est remplacée par une saillie arquée 300 prévue entre le passage 70 et la chambre 50 et le second organe de valve 80 est disposé entre une partie arquée de la saillie arquée 300 et le prolongement 46 Une valve d'étranglement à limitation de débit 304 est également interposée entre la saillie 300 et le prolongement 46 Le couvercle de tige 40 est réalisé
de la même façon.
La disposition de la figure 13 est efficace pour produire des forces d'amortissement dans des utilisations o le piston se déplace alternativement à des vitesses faibles D'une façon plus spécifique, alors que le mécanisme d'amortissement selon l'invention est d'abord conçu pour être utilisé dans des conditions qui dépassent la capacité d'amortissement des mécanismes d'amortissement classiques, il est préférable que le mécanisme d'amortissement selon l'invention soit utilisé dans une gamme de vitesses de fonctionnement qui peut être couverte par des mécanismes d'amortissement classiques Dans les modes de réalisation ci-dessus, la valve de décharge 80 est utilisée pour permettre l'échappement de l'air comprimé de la chambre à partir de la 10 chambre 50 Cependant, la capacité de décharge de la valve d'étranglement simple 304 à limitation de débit suffit pour des énergies cinétiques faibles au piston La valve d'étranglement de contrôle de limitation de débit 304 peut fournir un effet de décharge de pression pour des énergies cinétiques faibles du piston alors que la valve de décharge 80 15 est réglée pour une action à basse pression et est capable de régler l'action de décharge pour de faibles énergies cinétiques Le double mode de réalisation de la valve de décharge 80 et de la valve d'étranglement de limitation de débit 304, représenté sur la figure 13, peut couvrir à
la fois une gamme couverte par le mécanisme d'amortissement classique et 20 une gamme dépassant la capacité des mécanismes d'amortissement classiques et satisfaite par le mécanisme d'amortissement selon l'invention.
Le mécanisme d'amortissement de la figure 13 peut ainsi faire face à une
large gammine de conditions de fonctionnement.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de 25 réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne
s'écarte de l'esprit de l'invention.
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Claims (13)
1. Vérin pneumatique équipé d'un mécanisme d'amortissement, caractérisé en ce qu'il comporte: (a) un corps de vérin ( 32) présentant une première chambre d'amortis5 sement ( 50) à l'une de ses extrémités et une seconde chambre d'amortissement ( 52) à son autre extrémité, ledit corps de vérin présentant des premier ( 84) et second ( 120) orifices d'entrée/sortie à ses extrémités respectives, ledit premier orifice d'entrée/sortie ( 84) et ladite première chambre d'amortissement ( 50) 10 étant reliés entre eux via un premier passage d'air ( 72) et ledit second orifice d'entrée/sortie ( 120) et ladite seconde chambre d'amortissement ( 52) étant reliés entre eux par un second passage d'air ( 108); (b) un piston ( 34) mobile de façon glissante dans ledit corps de 15 vérin ( 32); (c) un premier organe d'amortissement ( 54) monté de façon mobile dans ladite première chambre d'amortissement ( 50) et faisant saillie en direction dudit piston ( 34) pour en recevoir une poussée; (d) un second organe d'amortissement ( 88) monté de façon mobile dans 20 ladite seconde chambre d'amortissement ( 52) et faisant saillie en direction dudit piston ( 34) pour en recevoir une poussée; (e) une alimentation en air ( 132) reliée auxdits premier ( 84) et second ( 120) orifices d'entrée/sortie, via une valve de commande directionnelle commune ( 126); (f) un premier organe de valve ( 76) disposé dans ledit premier passage d'air ( 72) pour régler une pression d'air à partir de ladite alimentation en air ( 132) et fournir de l'air à cette pression réglée à ladite première chambre d'amortissement ( 50) pour repousser ledit premier organe d'amortissement ( 54); (g) un second organe de valve ( 80) disposé dans ledit premier passage d'air pour décharger l'air comprimé de ladite première chambre d'amortissement ( 50) vers ledit premier orifice d'entrée/sortie ( 84) lorsque la pression de l'air qui est comprimé dans ladite première chambre d'amortissement ( 50) par ledit premier organe d'amortisse35 ment ( 54) déplacé par la poussée dudit piston ( 34), dépasse un niveau prédéterminé; (h) un troisième organe de valve ( 112) disposé dans ledit second passage d'air ( 108) pour régler une pression d'air à partir de
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ladite alimentation en air ( 132) et fournir la pression d'air réglée à ladite second chambre d'amortissement ( 52) pour déplacer ledit second organe d'amortissement ( 88); et (i) un quatrième organe de valve ( 116) disposé dans ledit second 5 passage d'air ( 108) pour décharger l'air comprimé de ladite seconde chambre d'amortissement ( 52) vers ledit second orifice d'entrée/sortie ( 120) lorsque la pression de l'air qui est comprimé dans ladite seconde chambre d'amortissement ( 52) par
ledit second organe d'amortissement ( 88) déplacé par la poussé 10 dudit piston ( 34), dépasse un niveau prédéterminé.
2. Vérin pneumatique selon la revendication 1, comportant une tige de piston ( 36) dont une extrémité est fixée audit piston ( 34), caractérisé en ce que ledit premier organe d'amortissement ( 54) comporte une tige ( 56) destinée à venir en contact avec une face d'extrémité 15 dudit piston ( 34) et un disque ( 58) avec lequel elle se déplace dans ladite première chambre d'amortissement ( 50), ledit premier organe d'amortissement ( 54) étant normalement repoussé vers ledit piston ( 34) par un organe de rappel ( 66) disposé dans ladite première chambre d'amortissement ( 50), ledit second organe d'amortissement ( 88) compor20 tant un corps annulaire ( 90) destiné à venir en contact avec une face d'extrémité opposée dudit piston ( 34) avec ladite tige de piston ( 36) traversant ledit corps annulaire ( 90) et un disque ( 92) avec lequel se déplace ledit corps annulaire ( 90) à l'intérieur de ladite seconde chambre d'amortissement ( 52), ledit second organe d'amortissement ( 88) 25 étant normalement repoussé en direction du piston ( 34) par un organe de
rappel ( 102) disposé dans ladite seconde chambre d'amortissement ( 52).
3. Vérin pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part, un couvercle de fond ( 38) monté sur ladite extrémité dudit corps de vérin ( 32), une première paroi ( 42) disposée 30 dans ledit corps de vérin ( 32) et dont l'une des extrémités ( 46) se prolonge en direction dudit couvercle de fond ( 38), ladite première chambre d'amortissement ( 50) étant délimitée par ledit couvercle de fond ( 38), ladite première paroi ( 42), et ladite extrémité ( 46) de la première paroi ( 42) et d'autre part, un couvercle de tige ( 40) monté sur 35 l'extrémité opposée dudit corps de vérin ( 32) et une seconde paroi ( 44) disposée dans ledit corps de vérin ( 32) et dont une extrémité ( 48) se prolonge en direction dudit couvercle de tige ( 40), ladite seconde chambre d'amortissement ( 52) 25521 t 2 étant délimitée par ledit couvercle de tige ( 40), ladite seconde
paroi ( 44) et ledit prolongement ( 48) de la seconde paroi ( 44).
4. Vérin pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce
que lesdits organes de rappel agissant sur lesdits premier et second 5 organes d'amortissement ( 54, 88) comportent chacun des ressorts hélicoïdaux ( 66, 102).
5. Vérin pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second organes de valve ( 76, 112) comportent chacun des valves différentielles à pression reglée ( 76 a, 112 a) et en ce 10 que lesdits second et quatrième organes de valve ( 80, 116) comportent
chacun des valves de décharge commandée à pression réglée.
6. Vérin pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et troisième organes de valve ( 76, 112) comportent
chacun des valves anti-retour.
7 Vérin pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits second et quatrième organes de valve ( 80, 116) comportent
chacun des valves d'étranglement.
8. Vérin pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second organes d'amortissement ( 54, 88) compor20 tent chacun des disques ( 58, 92) divisant lesdites première et seconde chambres d'amortissement ( 50, 52) sensiblement en deux chambres ( 50 a, b; 52 a, 52 b) et en ce que chacun des disques ( 58, 92) présente un passage ( 68, 104) mettant en communication lesdites deux chambres ( 50 a,
b; 52 a, 52 b).
9 Vérin pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une ( 50 b, 52 b) des deux chambres séparées desdites première et seconde chambres ( 50 a, 50 b; 52 a, 52 b) est reliée à l'atmosphère par un
passage ( 70, 106).
10. Vérin pneumatique selon la revendication 9, caractérisé en ce 30 que des anneaux élastiques ( 65, 100) sont montés sur chacun desdits disques ( 58, 92) et sont aptes à bloquer la mise en communication entre ledit passage ( 68, 104) reliant lesdites deux chambres ( 50 a, 50 b; 52 a, 52 b) et ledit passage ( 70, 106) relié à l'atmosphère, lorsque lesdits
premier et second organes d'amortissement ( 54, 88) sont repoussés en 35 direction dudit piston ( 34).
11. Procédé d'amortissement d'un vérin pneumatique comportant un corps de vérin avec un piston mobile de façon glissante à l'intérieur et une tige de piston qui lui est fixée, ledit corps de vérin présentant
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une chambre d'amortissement avec un organe d'amortissement monté de façon mobile à l'intérieur et susceptible de venir en contact avec lepiston et un organe de valve relié à ladite chambre d'amortissement, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à: (a) fournir de l'air comprimé à partir d'une alimentation en air ( 132) audit vérin pneumatique ( 30) pour déplacer alternativement ledit piston ( 34) et ladite tige de piston ( 36); (b) introduire de l'air pris en dérivation sur l'alimentation en air ( 132) dans ladite chambre d'amortissement ( 50, 52) pour faire 10 déplacer simultanément ledit organe d'amortissement ( 54, 88); (c) repousser ledit piston ( 34) au contact dudit organe d'amortissement ( 54, 88) en réponse au déplacement alterné dudit piston ( 34) et de ladite tige de piston ( 36) pour comprimer l'air emprisonné dans ladite chambre d'amortissement ( 50, 52); et (d) décharger l'air comprimé à partir de ladite chambre d'amortissement ( 50, 52), via ledit organe de valve ( 80, 116) dudit corps de
vérin pour y amortir ledit piston ( 34).
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la
pression de l'air introduit dans ladite chambre d'amortissement ( 50,52) 20 est réglée par un organe de valve à pression contrôlée ( 76, 112).
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit organe d'amortissement ( 54, 88) déplacé en réponse au mouvement alterné dudit piston ( 34) et de ladite tige de piston ( 36), ouvre et ferme un
passage ( 70, 106) mettant ladite chambre d'amortissement ( 50, 52) à 25 l'atmosphère.
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