FR2619870A1

FR2619870A1 - HYDRAULIC CYLINDER WITH MOVABLE ROD POSITIONING

Info

Publication number: FR2619870A1
Application number: FR8712106A
Authority: FR
Inventors: Pierre Clavel
Original assignee: MONTAGES ET
Current assignee: MONTAGES ET
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1989-03-03
Anticipated expiration: 2007-08-27
Also published as: EP0305306A1; EP0305306B1; FR2619870B1; ATE57000T1; DE3860698D1

Abstract

1. Hydraulic jack with servo-controlled rodpositioning, of the type comprising a shaft (12) which is oriented transversely to the longitudinal axis of the body (1) and which bears, besides a spiral return spring (24) and an absolute encoder (23) associated with a control automat, a central drive drum (13) controlled by a supple tie (14) which is attached to the piston (5) and which winds in a helicoidal groove (13a) made in the wall of said drum, characterized in that the free end of the tie (14) is rendered fast with the rear face of the piston (5) by means of a fastener (16) comprising a tab (17) which is shaped to ensure fixation of the free end of the tie and which pivots freely on a shaft (18) oriented longitudinally with respect to said piston and supported by an ear (19_a) of a sleeve (19) which itself pivots freely on a pin (21) axially plugged in the rear face mentioned above, this double-articulation system enabling the tie, as it winds and unwinds on the drum, always to remain oriented in a plane parallel to the axis of the body of the jack as well as to the plane passing through all the groove bottoms (13_a) of the drum, without any extension or contraction of the length, whatever the winding of this tie in said groove.

Description

261 9870261 9870

La preésente invention a trait aux vérins hydrauliques à double ef- The present invention relates to hydraulic cylinders with double ef-

fet et elle concerne plus particulièrement (car c'est dans ce cas que son application semble devoir comporter le plus d'intérêt), mais non fet and it concerns more particularly (because it is in this case that its application seems to have the most interest), but not

exclusivement, les vérins à course longue et à grande puissance. exclusively long stroke and high power cylinders.

On sait que dans un certain nombre de cas pratiques il est néces- We know that in a certain number of practical cases it is necessary

saire de commander un vérin hydraulique de façon à ce que la succession des déplacements de sa tige mobile respecte une consigne d'extension et de contraction déterminée, laquelle consigne est susceptible d'être programmée manuellement sur le clavier d'un automate d'asservissement ou d'être dictée par un ordinateur. A l'heure actuelle les asservissements de positionnement sont obtenus à l'aide de servo-valves de construction be able to control a hydraulic cylinder so that the succession of movements of its movable rod respects a set extension and contraction setpoint, which setpoint can be programmed manually on the keyboard of a servo controller or to be dictated by a computer. At present the positioning controls are obtained using construction servo valves

complexe et de fiabilité réduite; au surplus et par suite de la diffi- complex and reduced reliability; moreover and as a result of the diffi-

culté d'obtention d'un signal continu et exact de la position de l'organe mobile du vérin, la précision de l'asservissement réalisé est très grossière et ne peut convenir lorsqu'on a affaire à des vérins à cult of obtaining a continuous and exact signal of the position of the movable member of the jack, the precision of the control produced is very coarse and cannot be suitable when dealing with jacks with

course très longue.very long race.

C'est à cet inconvénient que la présente invention entend remédier, It is this drawback that the present invention intends to remedy,

et ce en dotant les vérins hydrauliques classiques du type à double ef- and this by equipping conventional hydraulic cylinders of the double ef- type

fet d'un système d'asservissement robuste, fiable et d'une précision fet of a robust, reliable and precision servo system

très élevée.very high.

L'invention consiste essentiellement à fixer, aux lieu et place du fond qui ferme usuellement l'extrémité du cylindre opposée à celle qui est traversée par l'organe mobile, un carter formant support pour un arbre qui est orienté transversalement à l'axe longitudinal du vérin, et The invention consists essentially in fixing, instead of the bottom which usually closes the end of the cylinder opposite to that which is crossed by the movable member, a housing forming a support for a shaft which is oriented transversely to the longitudinal axis cylinder, and

dont la partie centrale est angulairement solidaire d'un tambour d'en- whose central part is angularly integral with a drum

traînement creusé d'une rainure hélicoidale pour l'enroulement d'un lien dragging a helical groove for winding a link

souple attaché au piston, tandis que les extrémités dudit arbre trans- flexible attached to the piston, while the ends of said shaft trans-

versal portent l'une un ressort spirale pour le maintien constant sous one carries a spiral spring for constant support under

tension du lien souple précité, l'autre un codeur absolu relié à un au- voltage of the aforementioned flexible link, the other an absolute encoder connected to an

tomate de commande.order tomato.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing:

Fig. 1 est une vue en plan d'un vérin asservi réalisé confor- Fig. 1 is a plan view of a slave cylinder produced in accordance with

mément à l'invention.mention to the invention.

Fig. 2 illustre une variante de mise en oeuvre de l'invention. Fig. 2 illustrates a variant implementation of the invention.

Fig. 3 est une coupe transversale à plus grande échelle sui- Fig. 3 is a cross section on a larger scale followed

vant le plan indiqué en III-III en fig. 1. vant the plan indicated in III-III in fig. 1.

Fig. 4 est une coupe de détail suivant IV-IV (fig. 3). Fig. 4 is a detail section along IV-IV (fig. 3).

2 2 6 26198702 2 6 2619870

Fig. 5 montre à plus grande échelle encore l'agencement de l'attache à double articulation, montée sur le piston pour La fixation Fig. 5 shows on an even larger scale the arrangement of the double-articulated fastener, mounted on the piston for fixing

de l'extrémité libre du lien souple. from the free end of the flexible link.

Fig. 6 est une coupe suivant VI-VI (fig. 5). Fig. 6 is a section along VI-VI (fig. 5).

Fig. 7 représente en coupe le bottier pour le ressort spirale Fig. 7 represents in cross section the case for the spiral spring

et l'un des deux paliers de l'arbre. and one of the two bearings of the shaft.

Fig. 8 est une coupe suivant VIII-VIII (fig. 7). Fig. 8 is a section along VIII-VIII (fig. 7).

En fig. 1 on a représenté en 1 le corps cylindrique d'un vérin hy- In fig. 1 shows in 1 the cylindrical body of a hy-

draulique à double effet, alimenté par deux canalisations d'extrémités 2 et 3. On aperçoit en 4 la tige mobile qui porte le piston 5, et en 6 et double-acting hydraulics, fed by two end pipes 2 and 3. We see in 4 the movable rod which carries the piston 5, and in 6 and

7 les deux brides terminales dont l'une (dans le cas considéré celle ré- 7 the two terminal flanges, one of which (in this case that

férencée 6), traversée par La tige 4, est utiLisée pour la fixation de l'ensemble contre un support fixe tel que 8, tandis que contre L'autre 7 est normalement appliqué le fond transversal qui ferme Le corps 1 de referenced 6), crossed by the rod 4, is used for fixing the assembly against a fixed support such as 8, while against the other 7 is normally applied the transverse bottom which closes the body 1 of

manière étanche.waterproof way.

En fait, dans le vérin suivant l'invention ce fond est remplacé par un carter cylindrique 9 orienté co-axialement au corps 1, et qui est pourvu de deux brides d'extrémités dort l'une 9! est rapportée contre La bride 7 tandis que l'autre 9b reçoit le fond sus-mentionné, référencé In fact, in the cylinder according to the invention, this bottom is replaced by a cylindrical casing 9 oriented co-axially with the body 1, and which is provided with two end flanges, one of which sleeps 9! is reported against the flange 7 while the other 9b receives the above-mentioned bottom, referenced

10.10.

Il convient ici d'observer que l'invention est bien entendu appli- It should be noted here that the invention is of course applied

cable aux vérins dans lesquels le corps 1 est supporté, non pas par une bride d'extrémité 6, mais par des tourillons tels que ceux représentés cable to the jacks in which the body 1 is supported, not by an end flange 6, but by pins such as those shown

en 11il en fig. 1, ou par une attache perforée du genre de celle représen- in 11 it in fig. 1, or by a perforated fastener of the kind of that shown

tée en 11'en fig. 2, laquelle attache, rendue solidaire de la bride 9b tee in 11 'in fig. 2, which fastener, made integral with the flange 9b

du carter 9, est alors conformée pour jouer le r8le de fond de fermetu- of the casing 9, is then shaped to play the bottom role of closure.

re. Comme montré en fig., 3, le carter 9 renferme un arbre 12 orienté transversalement à l'axe du corps 1 et sur La partie centrale duquel est claveté un tambour 13. La périphérie de ce dernier est creusée d'une gorge 13a à profil hélicoidal pour l'envidage régulier d'un lien souple formé par un câble inextensible 14 dont une extrémité est fixée à l'une des joues dudit tambour à l'aide d'une plaquette 15 (fig. 4), tandis que l'extrémité opposée est rendue solidaire de la face arrière du piston 5 re. As shown in fig., 3, the casing 9 contains a shaft 12 oriented transversely to the axis of the body 1 and on the central part of which is keyed a drum 13. The periphery of the latter is hollowed out of a groove 13a in profile helical for regular emptying of a flexible link formed by an inextensible cable 14, one end of which is fixed to one of the cheeks of said drum using a plate 15 (fig. 4), while the end opposite is made integral with the rear face of the piston 5

par l'intermédiaire d'une attache 16 à double articulation. by means of a fastener 16 with double articulation.

Fig. 5 et 6 illustrent de manière détaillée l'agencement de l'atta- Fig. 5 and 6 illustrate in detail the arrangement of the attac

che 16. Celle-ci comprend une patte 17 conformée pour assurer la fixa- che 16. This comprises a lug 17 shaped to ensure the fixing

tion de l'extrémité libre du cable 14; cette patte 17 pivote librement sur un arbre 18 orienté longitudinalement par rapport au piston 5 et au 3 t D261987 0 corps 1 et lui-même supporté par l'oreille 19a d'un manchon 19, lequel renferme deux roulements 20 qui assure la libre rotation dudit manchon tion of the free end of the cable 14; this lug 17 pivots freely on a shaft 18 oriented longitudinally relative to the piston 5 and to the 3 t D261987 0 body 1 and itself supported by the ear 19a of a sleeve 19, which contains two bearings 20 which ensures free rotation said sleeve

19 sur un axe 21 fiché axialement dans la face arrière du piston 5. 19 on an axis 21 inserted axially in the rear face of the piston 5.

On comprend que le système à double articulation de l'attache 16 permet au câble 14, au fur et à mesure de son envidage et de son dévi- It will be understood that the double articulation system of the fastener 16 allows the cable 14, as it is wound and unwound.

dage sur le tambour 13, de rester toujours orienté dans un plan paral- dage on the drum 13, to always remain oriented in a parallel plane

lèle à l'axe longitudinal du vérin ainsi qu'au plan passant par tous les fonds de gorge 13a du tambour 13, sans aucune extension ou contraction lele to the longitudinal axis of the jack as well as to the plane passing through all the groove bottoms 13a of the drum 13, without any extension or contraction

de longueur, quel que soit l'enroulement dudit câble dans la gorge 13a. in length, regardless of the winding of said cable in the groove 13a.

On observera en outre que ce système d'attache 16 affranchit totalement le câble 14 d'une éventuelle rotation du piston 5 à l'intérieur du corps It will also be observed that this attachment system 16 completely frees the cable 14 from any rotation of the piston 5 inside the body

1 du vérin.1 of the cylinder.

Comme montré en fig. 3, l'arbre transversal 12 est monté dans deux roulements 22 qu'il traverse axialement pour coopérer d'un côté avec la partie mobile d'un codeur absolu 23, de l'autre avec un ressort de tension 24. Chaque roulement 22 est supporté par une douille 25 qui est As shown in fig. 3, the transverse shaft 12 is mounted in two bearings 22 which it passes axially to cooperate on one side with the movable part of an absolute encoder 23, on the other with a tension spring 24. Each bearing 22 is supported by a socket 25 which is

rendue solidaire du carter 9 et qui renferme une pièce d'étanchéité 26. made integral with the casing 9 and which contains a sealing part 26.

A la manière illustrée en fig. 7, chaque pièce 26 est équipée de deux joints annulaires 27 qui sont appliqués contre la périphérie de l'arbre 12 et qui sont séparés l'un de l'autre par un perçage radial 26a associé à un bouchon 26b pour le contrôle de l'étanchéité. Un joint extérieur 28 s'oppose à toute communication le lonc de la paroi interne de chacqL.e As illustrated in fig. 7, each part 26 is equipped with two annular seals 27 which are applied against the periphery of the shaft 12 and which are separated from each other by a radial bore 26a associated with a plug 26b for controlling the sealing. An external seal 28 opposes any communication between the inner wall of each of them.

douille 25.socket 25.

L'arbre d'entrée du codeur absolu 23 est relié à l'extrémité de l'arbre 12 au moyen d'un raccord flexible anti-vibration 29 (fig. 3). A ce codeur 23 est bien entendu associé un automate (non représenté), agencé pour commander le distributeur qui assure l'actionnement du piston 5 dans l'un et l'autre sens, cet automate étant lui-même placé sous la dépendance d'un ordinateur pour le contrôle du positionnement The input shaft of the absolute encoder 23 is connected to the end of the shaft 12 by means of a flexible anti-vibration connector 29 (fig. 3). This encoder 23 is of course associated with an automaton (not shown), arranged to control the distributor which ensures the actuation of the piston 5 in either direction, this automaton itself being placed under the dependence of a computer for positioning control

dudit piston suivant la consigne envisagée. of said piston according to the envisaged instruction.

L'extrémité dépassante opposée de l'arbre 12 pénètre dans un bc!- The opposite protruding end of the shaft 12 enters a bc! -

tier ouvrant 30 (fig. 7), fermé par un couvercle amovible 31. Le res- opening tier 30 (fig. 7), closed by a removable cover 31. The res-

sort 24 est constitué par une lame enroulée en spirale et mainterre entre deux joues 32 dont la partie centrale coopère avec des roulements 33 prenant appui contre un moyeu 34, lequel est claveté sur l'extrémité fate 24 is constituted by a blade wound in a spiral and an earth between two cheeks 32 whose central part cooperates with bearings 33 bearing against a hub 34, which is keyed on the end

considérée de l'arbre 12.seen from tree 12.

Contre la joue 32 qui est tournée en direction du couvercle 31 est Against the cheek 32 which is turned towards the cover 31 is

rapporté, par exempte à l'aide de vis telles que 35, un flasque annulai- reported, for example using screws such as 35, an annular flange

re 36 dont le bord extérieur est découpé d'ertailles radiales aptes à re 36, the outer edge of which is cut out with radial flanges suitable for

J4 6 12619870J4 6 12619870

être engagées sur des dents 30a prévues contre la paroi interne du bol- be engaged on teeth 30a provided against the internal wall of the bowl

tier 30. La coopération de ces entailles et de ces dents 30a assure tier 30. The cooperation of these notches and teeth 30a ensures

l'immobilisation angulaire des joues 32 à l'intérieur du boîtier 30. the angular immobilization of the cheeks 32 inside the housing 30.

L'extrémité intérieure du ressort à Lame 24 est arrimée au moyeu 34 solidaire de l'arbre 12, tandis que l'extrémité extérieure est fixée à The inner end of the leaf spring 24 is secured to the hub 34 integral with the shaft 12, while the outer end is fixed to

un petit levier 37 (fig. 8) librement engagé à pivotement sur une entre- a small lever 37 (fig. 8) freely pivotally engaged on an intermediate

toise tubulaire 38 portée par l'un des boulons 39 qui assemblent l'une à tubular rod 38 carried by one of the bolts 39 which assemble one to

l'autre les deux joues 32.the other the two cheeks 32.

On comprend que l'ensertle formé par le ressort 24, les joues 32 et le moyeu 34 constitue une sorte de cartouche susceptible d'être très It is understood that the set formed by the spring 24, the cheeks 32 and the hub 34 constitutes a kind of cartridge capable of being very

aisément montée et démontée en vue de son remplacement. L'action cons- easily assembled and disassembled for replacement. The action cons-

tante du ressort spirale 34 sur l'arbre 12 assure la tension permanente du câble 14 au cours des déplacements alternatifs du piston 5 du vérin, en évitant radicalement tout défaut d'entraînement du codeur 23, lequel peut ainsi assurer un repérage parfaitement précis de la position dudit piston. aunt of the spiral spring 34 on the shaft 12 ensures the permanent tension of the cable 14 during reciprocating movements of the piston 5 of the jack, radically avoiding any drive defect of the encoder 23, which can thus ensure a perfectly precise location of the position of said piston.

On notera que l'invention se prête particulièrement bien à l'équi- It will be noted that the invention lends itself particularly well to the equilibrium

pement des vérins existants puisqu'il suffit d'adapter au corps de ceux- of existing cylinders since it suffices to adapt them to the body

ci le carter 9 aux lieu et place du fond qui ferme usuellement ce corps. ci the casing 9 in place of the bottom which usually closes this body.

IL doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a It should also be understood that the foregoing description has

été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the

détails d'exécution décrits par tous autres équivalerts. execution details described by all other equivalents.

2 6 1 9 8 7 02 6 1 9 8 7 0

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Hydraulic cylinder with movable rod positioning, ca-

characterized in that it comprises, at the level of the normally closed end of its cylindrical body (1), a casing (9) forming a support for a shaft (12) which is oriented transversely to the longitudinal axis of said body and whose The central part is angularly integral with a drive drum (13) hollowed out by a helicoidal groove (13a) for winding a flexible link (14) attached to the piston (5), while the ends of said shaft (12) one carry a spiral spring (24) for keeping said link (14) under constant tension, the other one

absolute encoder (23) associated with a control automaton.

2. Cylinder according to claim 1, characterized in that the car-

ter (9) has a cylindrical profile and is provided with two end flanges (9a and 9b), one of which is suitable for fixing against the flange

corresponding (7) of the body (1) while the other receives a watertight background

closing head (10).

3. Cylinder according to any one of claims 1 and 2, charac-

terized in that the free end of the flexible link (14) is made solid

daire of the rear face of the piston (5) by means of a fastener (16) having two parallel pivot axes of which one (21) coincides

with the axis of said piston.

4. Cylinder according to any one of claims I to 3, charac-

terized in that between the transverse shaft (12) and the encoder (23) is

interposed a flexible anti-vibration connector (29).

5. Cylinder according to any one of claims 1 to 4, charac-

terized in that the spiral spring (24) is held laterally between two cheeks (32) mounted idly on a central hub (34) keyed onto

the transverse shaft (12), one of said cheeks being immobilized angularly

section inside an opening boot maker (30-31).

6. Cylinder according to claim 5, characterized in that the end

inner part of the spiral spring (24) is secured to the hub (34) while the outer end is secured to a pivoting lever (37) carried

by one of the bolts (38) which join the two cheeks (32).

7. Cylinder according to any one of claims 1 to 6, charac-

characterized in that each of the two bearings (22) which support the transverse shaft (12) in the casing (9) is associated with a seal carrier part

(26) which seals said casing at this shaft.