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APPAREIL ELECTRIQUE POUR LA COMMANDE DES MECANISMES D'ACTIONNEMENT HYDRO-
PNEUMATIQUES. '
Cette invention a pour objet un appareil électrique pour commander les mouvements d'un mécanisme d'actionnement hydro-pneumatique, par exemple du type décrit dans le brevet n PV406312 connexe déposé le 2 avril 1953 pour "Mécanisme de commande automatique à fonctionnement hydro-pneumatique applicable notamment aux machines-outils".
Les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis de constater que,dans un appareil de ce type, la commande du cycle désiré peut être effectivement et aisément réalisée par l'utilisation d'un dispositif de commutation électrique actionné par des variations de pression en des points choisis du système parcouru par le fluide et un dispositif de commutation électrique supplémentaire actionné mécaniquement par le mouvement de l'élément moteur de l'appareil.
Etant donné qu'un appareil de ce genre est d'une application nécessaire en premier lieu dans la technique de la fabrication en série avec précision et qu'il doit fonctionner à une vitesse relativement élevée pendant de longues périodes de temps, il faut que cet appareil électrique satisfasse à un certain nombre de conditions exactement définies. C'est ainsi, par exemple, qu'il doit être extrêmement robuste et apte à fonctionner sans dérangements pendant des périodes prolongées, qu'il doit en outre être sensible, afin de permettre une commande exacte en vue d'un travail de précision et qu'il doit être enfin, comme cela est évident, de fabrication peu coûteuse.
Le but de l'invention est donc de permettre la réalisation d'un appareil de commande électrique perfectionné applicable aux mécanismes d'actionnement hydro-pneumatiques apte à satisfaire aux desiderata sus-indiqués, cet appareil étant étudié de manière à pouvoir être commandé automatiquement, semi-automatiquement ou manuellement et à pouvoir être réglé facilement et avec précision, afin d'assurer les variations nécessaires au
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point de vie du type de cycle du mécanisme auquel il est appliqué.
Un autre but de l'invention est de permettre la réalisation de dispositifs de commutation et de systèmes de commande applicables aux perceuses et grâce auxquels leur fonctionnement puisse être commandé de façon coordonnée avec le fonctionnement des dispositifs tels que des mandrins, des mécanismes à repères ou des dispositifs ou mécanismes analogues, ou de façon coordonnée avec d'autres perceuses.
Une particularité de l'apparail de commande perfectionné que prévoit l'invention, c'est qu'il est étudié pour s'appliquer à un mécanisme d'actionnement dans lequel l'intervalle entre la fin de la course d'avance de l'élément moteur et sa course de retour peut être aisément contrôlé et réglé avec précision.
Une autre particularité de l'invention méside dans un ensemble de commutateurs influant sur un circuit de commande et logé dans un carter compact monobloc pouvant trouver avantageusement son utilisation dans les installations où les considérations d'encombrement louent un grand rôle.
En vue de ce résultat, l'invention prévoit un ensemble nouveau de groupes de commutateurs multiples, un desdits commutateurs étant actionné par un soufflet réagissant à une pression.
Une caractéristique de l'invention réside également dans un dispositif de conception nouvelle pour actionner un commutateur limiteur au moyen d'un soufflet commandé par un fluide, des moyens nouveaux étant prévus pour monter et pour commander le mouvement de ce soufflet afin de protéger celui-ci des variations de pression excessives en augmentant notablement leur durée utile dans les conditions de fonctionnement normales .
D'autres particularités et avantages de l'objet de l'invention découlent de la suite de ce texte et des dessins annexés dans lesquels : -
La fig. 1 est une vue schématique partiellement en coupe d'un mécanisme hydro-pneumatique du type auquel l'invention est aisément applica- ble, cette vue mettant en évidence l'appareil électrique de commande tel qu'il est monté en place sur ce mécanisme.
La fig. 2 est une vue à plus grande échelle du groupe commutateur en supposant que le couvercle est enlevé, cette vue montrant une réalisation d'un circuit de commande, certaines parties du commutateur étant supposées arrachées pour montrer les détails de construction intérieurs.
Les figs . 3 et 4 sont des vues en coupe transversale à plus petite échelle faites respectivement par les lignes 3-3 et 4-4 en fig. 2
La fig. 5 est un diagramme de connexions montrant le circuit complet représenté en fig. 2 et comportant le commutateur que montrent les figs. 2, 3 et 4 pour commander l'appareil visible dans la fig. 1.
La fig. 6 est une vue semblable à la fig. 5 montrant une variante du circuit de commande.
Gomme représenté de façon simplifiée dans la fig. 1. il s'agit ici d'un mécanisme d'actionnement à fonctionnement hydro-pneumatique du type décrit dans le brevet connexe déjà indiqué et auquel les ensembles de commutateurs et de systèmes de commande que prévoit l'invention sont particulièrement appliqués.
Les détails du mécanisme d'actionnement représenté par la fig.
1 ne font pas partie de l'invention et ne seront donc décrits que dans la mesure où cela est nécessaire pour expliquer la fonction et l'application de ce nouvel appareil de commande.
Comme le montre la fig. 1. 20 indique un cylindre d'actionnement principal dans lequel peut aller et venir un piston moteur 22 qui porte à rotation une broche porte-foret 23. Ce piston 22 est pourvu d'une partie annulaire 24 de plus grand diamètre qui divise la chambre principale délimitée dans le cylindre 20 en deux compartiments : un compartiment @ draulique 26 situé sur son coté avant et un compartiment pneumatique 23 si-
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tué sur son coté arrière.
Le piston moteur 22 est déplacé vers la droite (en regardant la fig. 1) sous l'effet d'une pression d'air régnant dans la
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chambre 2-8 et engendrée par un conduit 0 relié sélectivement à un conduit de pression 2 ou à un conduit d'échappement 21 par l'intermédiaire d'une vanne 32 à quatre voies comme décrit plus complètement ci-après. Les vitesses du piston 32 pendant sa course avant et son mouvement de retour sont commandées par l'écoulement du liquide par un canal 22 qui communique avec un groupe de commande comprenant un cylindre d'avance 34 et un cylindre d'approche rapide 36. Le mouvement d'avance du piston 22 est limité par un collier d'arrêt réglable 37 vissé dans l'extrémité avant du corps 20 du cylindre .
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Dans les cylindres l.. et ,6¯ sont logés pour y effectuer des mouvements alternatifs un piston d'avance 38 et un piston d'approche rapide 40 qui divisent les cylindres respectifs en cambres pneumatiques 42 et 44 reliées entre elles par un conduit 45 et en chambres hydrauliques
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!J;. et 1&, ces dernières communiquant entre elles par un conduit 2Q. Les chambres pneumatiques ,2 et ¯Q sont en communication sélective avec un conduit de pression 29 et avec un conduit d'échappement 51 par une vanne
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32 à quatre voies et par un conduit 2.
On voit que la communication est établie directement à partir du canal Il avec la chambre ¯48 ¯ par le conduit 2Q et quelle est établie avec la chambre /6 par l'intermédiaire d'un clapet de retenue à bille µà et d'un orifice ;Z6 dont la section effective est commandée par le mécanisme désigné dans son ensemble par $8. Le mouvement du piston d'approche rapide 50 vers la droite est limité par une butée réglable 57.
Le fonctionnement du mécanisme ainsi décrit se déroule comme suit: -
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Si l'on suppose que les pistons .22? 3 et 0 se trouvent dans les positions que montrent la fig. 1 et que le conduit 30 est relié au conduit de pression .29, tandis que le conduit 52 communique avec le conduit
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d'échappement ,1, l'air comprimé parvient à la chambre Za et déplace le piston 22 vers la droite en refoulant le liquide hors de la chambre 26, par le canal ,33,. Etant donné que l'espace 44 communique avec l'atmos-
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phère, le liquide parvient librement par les canaux 12 et 0 jusque dans la chambre ¯4à., en refoulant rapidement le piston d'approche rapide 40 vers la droite jusqu'à ce qu'il heurte l'extrémité d'une butée mobile fil.
On voit qu'après que le piston 40 d'approche rapide atteint la limite de sa course, le liquide refoulé hors du canal¯33. ne peut passer qu'à travers l'orifice calibreur 56 étant donné que la bille µ± formant clapet est maintenue dans sa position de fermeture. Le piston 22 continue alors à avancer vers la droite à une vitesse réduite, qui est déterminée par le réglage du mécanisme 58 Pendant cette partie de la course, le piston se meut librement vers la gauche étant donné que la chambre 42 communique avec l'atmosphère. Le mouvement du piston 22 vers la droite à vitesse réduite continue jusqu'à ce que ce piston heurte la butée mobile
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:21..
Quand le piston 22 s'arrête, la pression tombe rapidement dans la chambre 26 et un commutateur 59 réagissant à la pression (voir les figs.
2 et 3) placé dans un boîtier 60 fixé au flanc du corps 20 du cylindre est actionné pour déplacer la vanne 32 comme il est exposé ci-après.
Quand la vanne 3.2, est déplacée, le conduit 52 est relié au conduit sous pression.29, tandis que le conduit 30 est relié au conduit
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d'échappement ,1,.,, ce qui met la chambre 28 en communication avec l'atmospnère et établit une communication entre les chambres 2. et JJ. et l'ad- mission de la pression. Ainsi le piston 40 d'approche rapide se trouve déplacé vers la gauche, et le piston d'avance 38 vers la droite, ces deux pistons agissant pour refouler le fluide par le canal 12 dans la chanbre 26, en déplaçant rapidement le piston 22 vers la gauche.
Le mouvement du piston 22 vers la gauche se continue jusqu'à ce que l'extrémité arrière dudit piston vienne en contact avec un piston plongeur 62 pour actionner un second mécanisme de commutation 64 logé dans un boîtier 60 pour pré-
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parer le mécanisme au début du cycle opératoire suivant.
Comme le montrent plus particulièrement les figs. 2 3 et 4 dans lesquelles la construction des ensembles des commutateurs et du boîtier 60 qui les renferme sont dessinés en détails, le boîtier 60 est constitué par une pièce monobloc obtenue par moulage, ouverte à sa partie supérieure et sur laquelle peut être monté un plateau 61 formant couvercle., fixé par des
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vis à tête implantées dans des orifices taraudés 62. Dans le fond du b01:.. tier 60 sont prévus plusieurs alésages 66 qui reçoivent des boulons (non représentés) assurant la fixation du boîtier 60 sur le corps principal cylindrique 20.
Le commutateur 64 qui est actionné mécaniquement est maintenu en position dans le bottier 60 par des écrous de blocage 68 vissés
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sur un prolongement 1Q faisant corps avec ce commutateur 64 et traversant un orifi ce du fond du boîtier 60 comme le montre la fig . 3 . Le piston plongeur d'actionnement 62 est logé pour y aller et venir dans ce prolon-
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gement logo Le commutateur Ùà qui est du type limiteur qu'on trouve couram ment dans l'industrie est muni de trois bornes 12:., 1l e. 14 par lesquelles il peut être connectéà un circuit de commande . Quand les bornes 72 et 74 sont employées., le commutateur 64 fait office de commutateur normalement fermé, et l'abaissement du piston plongeur 62 ouvre ce commutateur.
Si, par
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contre, les bornes .73. et 74 sont utilisées comme dans l'hypothèse que montrent les figs. 2, 5 et 6, le commutateur 64 fait office de commutateur normalement ouvert, de sorte que l'abaissement du piston plongeur le ferme On conçoit que le piston plongeur est sollicité par un ressort de venir occuper sa position sortie.
Le commutateur 59 est de même un commutateur limiteur qu'on trouve couramment dans l'industrie; il est monté dans le boîtier 60 et y est
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maintenu au moyen de vis 76 et d'écrous 78. On remarquera que les têtes des vis fil. se logent dans une barre d'espacement ou entretoise 30 qui s'étend en travers du fond du boîtier 60 et se loge dans une fente 31 pratiquée dedans, afin de préserver le contour lisse de la base du boîtier 60 et de permettre un contact arasé avec le corps du cylindre 20. Cette barre d'espacement 80 permet également un réglage vertical limité du commutateur 59 et facilite le dégagement de celui-ci sans que les vis se perdent.
Le commutateur 59 est pourvu de trois bornes 82, Il et 34 et est actionné par le mouvement ascendant d'un goujon 36 sollicité vers le
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bas par un ressort. Si ce sont les bornes 32 et 8 qui travaillent, comme dans le cas que montrent les figs. 2 et 5, le commutateur constitue un élément normalement fermé, de sorte que le mouvement ascendant du gou-
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jon 86 l'ouvre. Si, par contre, ce sont les burnes 83 et 84. qui tra- vaillent, comme dans l'hypothèse que montre la fig. 6, le commutateur
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se comporte com=e s'il était normalement ouvert, de sorte que le mouve- ment ascendant du goujon 86 le ferme.
Comme indiqué ci-avant, le commutateur 59 est actionné par un équipage réagissant à la pression désigné dans son ensemble par 88 et qui est décrit ci-après en regard des figs. 2 et 4' On voit que le boîtier.60 est pourvu d'un alésage 90 servant de logement à un manchon 92. Celui-ci est maintenu en place par une vis de calage ±± qui traverse la paroi latérale du boîtier 60 pour venir s'implanter dans une creusure
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5li2 à profil fuselé qui est pratiquée dans le manchon 2.
Quand on serre la vis de calage .9? la partie renflée 97 du manchon se trouve appli- quée fermement contre la face terminale qui entoure l'alésage 90 et est maintenue dans une position axiale prédéterminée dans l'alésage ,90 délimité par les surfaces appareillées et usinées à la machine du manchon et de l'extrémité de cet alésage 90. Si cela est nécessaire ou jugé désirable, des tôles minces formant cales d'épaisseur peuvent être:montées en cet endroit pour assurer la mise en place désirée (dans le sens axial) du manchon.
Le manchon ,92 est pourvu d'un alésage longitudinal 98 à paroi taraudée qui se termine à son extrémité inférieure par une partie de pl@@
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grand dimii-cre 100. Contre'la face terminale inférieure de la partie renflée ± du manchon 2 sont fixées par des boulons , une plaque d'espacement 102 et une enveloppe de soufflet munie d'une bride de montage 105. Dans l'alésage ",$ est implantée une vis de réglage 1Qa percée de part en part pour livrer passage à un piston plongeur 110 qui peut y aller et venir. Ce piston 110 présente une partie renflée 112 maintenue entre la surface inférieure de la chambre 100 et la surface opposée d'un taquet d' espacement 102.
L'espace séparant ces deux surfaces opposées est supérieur de quelques centièmes de millimètre au calibre axial de la partie
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renflée 112 du piston plongeur 10.
Un ressort de compression 114 enroulé autour du piston plongeur est comprimé entre la vis 108 et la partie renflée 112 du piston plongeur. La force de compression du ressort 114 peut être réglée par un mouvement de la vis 108 qui est munie de préférence à cet effet de logementi: 115 pour l'engagement d'une clef. La vis 108 est coupée par une fente 116. La partie du filetage qui se trouve au-dessous de cette fente est légèrement décalée, de façon que la vis soit maintenue par friction dans la position de réglage choisie.
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A l'intérieur de l'enveloppe 104 se trouve un soufflet l1$ qui est réuni à elle de façon étanche près de son extrémité ouverte , pour délimiter une chambre étanche 122 ménagée entre ce soufflet et son enveloppe. A l'intérieur de la tête du soufflet 118 est fixé rigidement
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un doigt 124 qui traverse un alésage 126 du taquet d'espacement 102 et qui peut y aller et venir librement. L'extrémité externe de ce doigt 124
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plonge dans un alésage central du piston plongeur 1"0¯ et y est immobili-' sé pour ne pouvoir se déplacer axialement par plusieurs vis de calage
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J-<<0 . La chambre 122 est reliée à une chambre hydraulique 26 pla-
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cée du coté avant de la partie 2à du piston par un conduit 1,0 et un raccord 13,1.
Pour empêcher la propagation d'ondes de choc depuis la chambre 26, la chambre 122, le conduit ,0- ou le raccord 131 est muni de préférence, d'un orifice d'écoulement étranglé 132. On voit qu'ainsi toute augmentation de pression dans la chambre 26 produit une augmenta-
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tion correspondante de la pression hydraulique dans la chambre 122. ce qui provoque un mouvement ascendant de l'extrémité libre du soufflet et fait monter le doigt 124 et le piston plongeur 110, et déplace ainsi le goujon 86 en actionnant le commutateur 59. Quand la pression régnant
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dans les chambres .26 et 122 est réduite, le ressort 114, ramène les élé- ments constitutifs à leur position inférieure.
Suivant le mode de réalisation qui est représenté dans les
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figs. l, 2 et 5, la vanne pneumatique 2 est commandée par des solénoïdes opposés 1 0 et l2 à contact momentané. Un circuit de commande dans lequel sont branchés les commutateurs i2 et pour actionner les solénoldes 110 et l!,-,.2 et faire fonctionner le mécanisme hydro-pneumatique que montre la fig. 1 selon un cycle donné est décrit ci-après.
L'énergie électrique arrive par les conducteurs de ligne L1
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et L2 et passe à travers un transformateur 1l"t, puis dans des conducteurs secondaires 14,6 et ±±. La borne 82 du commutateur i2 est connectée par l'intermédiaire d'un conducteur 150 avec un conducteur ,.,6¯ et est également connectée à la borne .1.2. du commutateur 6. par un conducteur 151. La borne àà du commutateur 59 est elle-même connectée par un conducteur 1"2, le solénoïde l-",1.,0, et le conducteur 5 au conducteur 18 d'arrivée du courant. La borne 1k du commutateur est connectée à un commutateur de mise en marche 160 normalement ouvert et manoeuvré à la main par un conducteur 162, puis à un conducteur 148 d'arrivée du
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courant par un conducteur l6., le solénoïde et le conducteur 166.
On remarquera que, grâce à la présence des bornes fi et là dans le commutateur et des bornes 82 et 84 dans le commutateur 2? le premier de ces commutateurs est branché de telle sorte qu'il est normalement ouvert tandis que le commutateur 59 est branché pour être normalement fermé.
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1;1 étant son branchement, le commutateur 59 se ferme quand la pression d'huile régnant dans les chambres 26 et 122 tombe, et il s'ouvre au contraire quand cette pression d'huile dépasse une valeur pré-
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déterminée, soit à cause de l'écoulement réduit à travers le canal là quand la pression d'air agit sur le piston 22, soit quand cette pression
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d'air est appliquée dans les chambres A2 et 44 et que le piston occupe sa position entièrement rétractée.
Le commutateur se trouve fermé quand le piston plongeur 62 est abaissé et ouvert quand il est libéré.
Le fonctionnement du système de commande que montre la fig.
5 est le suivant
Au début du cycle, la vanne pneumatique 32 occupe normalement
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la position dessinée en traits pleins dans la fig. 2, c'est-à-dire fournit de l'air aux chambres 44 et Z,?-. Le circuit se présente alors comme représenté par la fig. 5. Ainsi, au début du cycle opératoire en question le piston 22 est ramené à fond de course vers l'arrière et l'huile qui est renfermée dans la chambre 26 se trouve sous une certaine pression.
Etant donné que la chambre 122 est sous pression et que les connexions du commutateur sont telles qu'il est normalement fermé, ce commutateur 59 est tout d'abord ouvert. Comme le piston 22 occupe sa position à fond de course vers l'arrière, le piston plongeur d'actionnement 62 du commu-
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tateur 64 est abaissé, et le commutateur 64 est fermé.
Ainsi donc, quand le commutateur de mise en marche 160 est fermé, un circuit se trouve éta-
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bli entre les conducteurs 146 et 1ìl en passant par le comnutateur f2ik, le commutateur de mise en marche 160 et le solénoïde 142 Quand ce dernier reçoit le courante la vanne 32 vient occuper Imposition dessinée en pointillé dans la fig. 2,ou la position que montre la fig. 1 en fournissant de l'air sous pression à la chambre 26 par le conduit 30 et en
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faisant ccmnuniquer le conduit ± avec les chambres 42 et àà mises à l'é- chappement. Le piston moteur se déplace alors vers la-droite par une course rapide, de la manière précédemment décrite.
A ce moment, la pression
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du liquide est supérieure à coup sûr a la pression prédéterminée à cause de l'écoule.ment restreint qui se produit par le cs:.2al et du travail mécanique représenté par le déplacement du piston 40 La pression est
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maintenue sur le liquide après que le piston ¯40 heurte la butée 7. En effet, coEime déjà indiqué, l'écoulement du fluide se fait ensuite par l'orifice i9, qui conjuguant son effet à celui de l'étranglement à travers le canÏ-11, produit une course d'avance à vitesse réduite. .insi donc, la pression s'exerçant sur le soufflet 118 maintient le commutateur de limitation 59 ouvert à tout moment quand le piston 22 effectue sa course d'approche et la course d'avance suivante.
Bien que, quand le piston 22 s'est déplacé vers la droite d'une courte distance, le piston plongeur 62 soit libéré et que le commu-
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tateur 6.,'1 soit ouvert et le solénoïde 1 privé de courant, la vanne de- meure dans la position choisie et continue à fournir de l'air comprimé à la chambre 28 jusqu'à ce que le solénoïde opposé reçoive à son tour le courant. En effet, il faut une force positive pour le déplacer dans l'un ou l'autre sens par suite de l'effet d'équilibrage des faces opposées du piston qui sont exposées à la pression de l'air. Le piston 22 se déplace normalement de façon continue au cours de son avance jusqu'à ce qu'il heurte la butée réglable 37.
Quand ceci se produit, la pression d'huile dans les chambres 26 et 122 tombe et soustrait le soufflet 118 à la pression, en permettant au commutateur limiteur 59 de se fermer puisque le piston plongeur 110 est écarté du doigt 86 sous l'action du
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ressort 11.. Quand le commutateur 59 se ferme, un circuit est établi depuis le conducteur l6 jusqu'au conducteur 18 en passant par le commutateur.:i2 et le solénoïde 1 0. Ceci a pour effet d'amener la vanne ± à la position dessinée en traits pleins dans la fig. 2, c'est-à-dire d'en-
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voyer de l'air comprimé dans les chambres 44 et z2 et aussi dans la chambre 23 en communication avec l'atmosphère.
Le même phénomène se produit si le travail de perçage de la pièce dans la machine-outil vient à devenir anormal, c'est-à-dire si la pièce résiste pour une raison que conque à l'action du foret. En effet, dans cette hypothèse, la pièce
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forme butée dearrêt tout comme la butée 2 décrite ci-avant. C'est là une sécurité importante qui soustrait l'outil à tout endommagement.
Quand cet autre circuit regoit le courant, le piston 22 est rappelé rapidement en arrière de la façon précédemment décrite puisqu'un libre écoulement s'établit depuis les chambres .46¯ et 48, en passant par
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les canaux ,0, l'orifice commandé par le clapet à bille de retenue ±, l'orifice 5,6 et le canal 3. Pendant la course de retour du piston gg, le circuit hydraulique se trouve sous une pression suffisante pour ouvrir le coscmtateur 22. Quand le piston atteint sa position retractée au maxi- mum ou sa postion de départ initiale, le commutateur limiteur 64 est à nouveau fermé. En effet, le piston plongeur 62 se trouve abaissé par suite de son contact avec l'extrémité postérieure du piston 22, et la pression régnant dcais le circuit hydraulique en question maintient le commutateur 50 ouvert.
Le système est désormais prêt pour le début du cycle opératoire suivant dès la fermeture du commutateur de mise en marche 160.
Dans certaines installations, il peut être désirable d'utiliser un appareil de commande modifié, afin de permettre l'utilisation d'une vanne pneumatique fonctionnant sous l'action d'un solénoïde unique. Un circuit de commande propre à faire fonctionner la vanne pneumatique 32 au moyen d'un solénoïde unique et dans lequel la vanne est amenée à sa position supérieure (dessinée en traits pleins dans la fig. 2) par l'action d'un ressort de tension (non représenté) est visible dans la fig. 6. Comme indiqué
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dans ce qui précède, les commutateurs 22 et 6", peuvent être branchés dans le circuit. soit pour être normalement ouverts, soit pour être normalement fermés.
Dans le circuit que montre la fig. 6, les deux commutateurs sont connectés de manière à faire normalement office de commutateurs ouverts,
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la borne a du commutateur ± étant connectée par l'intermédiaire du conducteur L76, du commutateur de mise en marche 178 et du conducteur .1f0 au conducteur 172 d'arrivée du courant, tandis que la borne 1!.k du commu- tateur 64 est connectée par l'intermédiaire d'un conducteur 182à la borne 83 du commutateur..5 .2. La borne opposée 84 de celui-ci est elle-même
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connectée par l'intermédiaire d'un conducteur 134, d'un relais z6 et d'un conducteur 188 à l'autre conducteur lli d'arrivée du courant.
Les bornes 1.1.1: et ±à des commutateurs respectifs sont également connectées à un conducteur d'alimentation 172 par. l'intermédiaire d'un autre conduc-
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teur z, d'un contacteur 192 normalement ouvert et d'un conducteur 194 Une des extrémités du solénoide 1Z à?- d'actionnement de la vanne est connectée au conducteur d'alimentation lui par un conducteur il96. Le côté opposé du solénoïde 142 est connecté par l'intermédiaire d'un conducteur
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18, du contacteur 200 normalement ouvert et du conducteur 202 à l'autre conducteur d'alimentation 172.
Le fonctionnement du circuit que montre la fig. 6 se déroule de la manière suivante : -
Si l'on suppos e que la vanne 32 est, s ous l'action de s on ressort, amenée à la position dessinée en traits pleins dans la fig. 2, c'est-à-dire que la pression d'air se manifeste dans les chambres 42 et et que le piston 22 est refoulé à fond de course vers l'arrière (voir
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la fig. 1), le commutateur f2k qui a été branché de manière à être normale- ment ouvert est fermé en appuyant sur le piston plongeur 62.
Comme, ainsi qu'il a été décrit ci-avant, l'huile qui est renfermée dans les cham-
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bres L6 et 122 se trouve sous une certaine pression, le commutateur 12 qui est également branché de façon à être normalement ouvert est fermé par suite de la compression du soufflet 118. Pour amorcer une course motrice, on ferme le commutateur de mise en marche ; ¯ 78, ce qui établit
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un circuit passant par ce commutateur 178 par les commutateurs M et 12 et par le relais de commande 136. L'excitation de ce relais de commande
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l6 a pour effet de fermer les contacts 122 et 200. Quand le contacteur 2 est fermé, le commutateur de mise en marche ,1, et le commutateur li- miteur 64 sont tous deux mis hors-circuit par shuntage.
On voit donc que quand le contacteur 200 est fermé, un circuit se trouve également établi
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entre les conducteurs d'alimentation lli et 172, en passant par le sol'
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noide 2Uu lue solénoïde 12, ce qui amené la vanne 32 à la position des- sinée en pointillé dans la fig. 2 et fait arriver l'air dans la chambre 28, tout en -établissant simultanément la communication des chambres 42 et avec l'atmosphère. Il en résulte que le piston 22 se meut vers la droite de la manière précédemment exposée. Après son mouvement initial, le piston plongeur 62 est libéré, ce qui permet au commutateur 64 de s'ouvrir. Cependant, étant donné que ce commutateur est mis hors-circuit par shuntage, le relais de commande 136 continue à recevoir le courant.
Le mouvement du piston 22 vers la droite se poursuit jusqu'à ce
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que ce piston heurte la butée 12. A ce moment, la pression de l'huile ren- fermée dans la chambre 26 et dans la chambre 122 tombe. Le soufflet 118
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peut ainsi se dilater sous Inaction du ressort lui et le commutateur 12 s'ouvrir. Le circuit passant par le relais de commande 186 est par là même interrompu, et les contacteurs 192 et 200 ouverts . L'ouverture du
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contact 200 prive le solénoïde 112 de courant, de sorte que la vanne 32 regagne sa position dessinée en traits pleins sous l'influence de son ressort, ce qui a pour conséquence de faire arriver de l'air dans les
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chambres 'r2 et 44 et dans la chambre 28 communiquant avec l'atmosphère.
Le piston 22 est rapidement amené vers la gauche Jusqu'à ce qu'il atteigne sa position de fin de course arrière. A ce moment, le piston plongeur 52 est à nouveau abaissé,, ce qui détermine la fermeture du commutateur
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64, rétablit la pression dans les chambres 22 et 123, et ferme le commu- tateur 59. L'appareil est alors prêt à l'amorçage du cycle opératoire suivant par abaissement du bouton de mise en marche 178.
On voit par ce qui précède que le système de commande peut, dans les deux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, être rendu entièrement automatique en remplaçant les commutateurs de mise en marche 160 et 178 à contact momentané par un commutateur à deux positions. Si pareil remplacement est effectué, le piston moteur peut fonc-
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tisonner automatiquement avec n'importe quel nombre de courses d'avance et de retour .
On remarquera que, dans l'un ou l'autre des systèmes de commande, un retour en arrière du piston moteur 22 est assuré par le commutateur 59 en réponse à une chute de la pression régnant dans la chambre 26.
Pendant les courses d'approche rapide et d'avance, cette pression dans la chambre 26 est proportionnelle à la pression de l'air dans la chambre 28.
La vitesse à laquelle la pression tombe dans la chambre 26 après que le piston 22 a heurté la butée mobile 37 dépend du calibre de l'orifice 56 et d'autres facteurs mécaniques. Il est évident qu'en l'absence d'un élément compensateur tel que le ressort 114, l'actionnement du commutateur 59 après que le piston 22 a heurté la butée 57 se produira dès que l'élasticité inhérente au soufflet aura vaincu la pression d'huile dans la cham-
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bre L22. C'est ainsi que si une pression de 1,4 kgfcm.2 est nécessaire pour comprimer le soufflet et actionner le commutateur, toutes les fois que la pression sera inférieure à cette valeur, le soufflet sera relaxé et que le commutateur se trouvera dans sa position normale.
Suivant un exemple particulier, si le système de pression d'air est tel que la pression
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d'huile dans la chambr est égale à 7 kgfcm2 pendant la course d'avance du piston 22 vers la droite, la pression dans la chambre 26 doit tomber de cette valeur â une valeur de 1,4 kgjcm2 avant que le commutateur 12 ne soit actionné pour assurer le retrait du piston. Par suite de la relaxaticn des bagues d'étanchéité circulaires et d'autres facteurs mécaniques, la chute de pression ne se produit pas instantanément. Il s'ensuit que le
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piston ne revient pas vers l'arrière instantanément après au9.r atteint sa position d'arrêt. Le temps qui s'écoule entre l'interrupteur de l'avance du pister et le début de sa course de retour est parfois appelé "temps de
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stationnement".
Dans nombre d' opérations mécaniques, il y a une importan- ce considérable à ce que la durée de ce temps de stationnement soit contrb - 1ée dans le3 limites précises. Or, selon une caractéristique de l'invention, des moyens sont prévus pour assurer le contrôle facile et précis de ce terps de stationnement.
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En examinant à nouveau la fig. 2 , on vo it qu-lau et à mesure
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que la vis 103 est engagée plus avant dans l'alésage , le ressort 114 est préalablement chargé, ce qui a pour effet de pousser le piston plongeur 110 et l'extrémité libre du soufflet vers le bas, pour ajouter cet effet
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,â l'élasticité intrinsèque du soufflet. Si l'on dévisse la vis " hors de l'alésage 98, l'effet du ressort 114 décroît progressivement comme cela va de soi.
Si, par exemple, la vis de tension 108 est réglée de telle sorte
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que le ressort 114 exerce une force équivalente à 0 kg, 7/em2 contre le piston plongeur 110 et que l'élasticité intrinsèque du soufflet neutralise
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ce dernier sous une force égale à 1,4 kgGm.z, on conçoit qu'une pression de 2,1 kg/cm2 dans la chambre 122 est nécessaire pour comprimer le soufflet afin d'actionner le commutateur 59. Il s'en suit ue quand la pression
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régnant dans les chambres 26 et J.22 tombe à 2,1 kgcm2, le ressort 114 et l'élasticité intrinsèque du soufflet JUS font que ce dernier est relaxé et permettent ainsi au commutateur.i2 de s'ouvrir. Il est donc évident que la pression à laquelle le commutateur 59 est actionné peut être aisément
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modifiée par un simple réglage de la compression dr. ressort 114 .
On con- çoit également qu'il faut moins de temps pour que la pression régnant dans
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la chambre 26 tombe de 7 à 2,1 kg/em2 qu'il n'en faut pour que cette pres- sion tombe de 7 à 1,4 kg/cm2. Il s'en suit que c'est la pression à laquelle le commutateur 59 est actionné qui détermine la durée du temps de stationnement et que cette durée peut donc être contrôlée par un simple réglage de la vis 108.
Au bout d'un grand nombre de cycles opératoires, le soufflet 118 tend à perdre une certaine partie de son élasticité intrinsèque. Comme il a été exposé ci-avant, ceci influe sur la pression à laquelle le commu- tateur 22 sera actionné. Pour compenser toute perte d'élasticité dans le soufflet, la pression du ressort 114 peut être augmentée par un réglage de la vis 108 On voit donc qu'il n'est pas nécessaire de mettre un soufflet au rebut simplement parce qu'il a perdu une partie de son élasticité intrinsèque, puisque cette perte peut être aisément compensée par un simple ré-
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glage de la vis 108. Ainsi donc, le ressort 11J.. et la vis de tension 108 peuvent être réglés pour prolonger la durée utile du soufflet ainsi que pour faire varier la pression à laquelle le commutateur.i2 est actionné.
Etant donné que le soufflet 118 est le seul point du système cà où une défaillance a quelque chance de se produire après plusieurs milliers de cycles opératoires, d'autres précautions sont prises pour prolonger matériellement la durée utile du soufflet.
C'est ainsi, par exemple, que les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis de constater que la durée utile du soufflet varie en raison inverse de l'amplitude de son mouvement dans chaque cycle opératoire.
Une particularité de l'invention réside à cet égard dans ce fait que la
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longueur de la course du doigt 124 et du piston plongeur 10, et par consé- quent la longueur du mouvement de l'extrémité libre du soufflet 118, sont limitées positivement dans les deux sens, l'étendue totale du mouvement de ces organes se trouvant voisine de quelques centièmes de millimètre, ce qui est suffisant pour actionner un commutateur limiteur. Comme le doigt 124 et le piston plongeur 110 vont et viennent en bloc à cause de la liaison positive qui existe entre ces éléments du fait de la présence des vis de
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calage 128> l'amplitude du mouvement du doigt z et de l'extrémité libre du soufflet est limitée par la portée de déplacement du piston 110.
Comme indiqué ci-avant, le mouvement du piston 110 dans un certain sens est limité par suite du contact entre sa partie renflée et le fond de l'alésage 100.
Le mouvement du piston 110 dans l'autre sens est limité de même par la venue en contact de sa partie renflée avec la face opposée du taquet d'espacement 102. Il en résulte que, malgré la présence de pressions excessives dans la chambre 122, un mouvement correspondant de l'extrémité libre du soufflet au delà. de quelques centièmes de millimètre est effectivement empêché. Par contre, le mouvement en sens opposé de l'extrémité libre du soufflet est également empêché de pouvoir représenter une amplitude excessive qui pourrait résulter de la formation d'un vide dans la chambre 122.
Ceci peut se 1- i-
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re dans certaines conditi ons opératoires du mécanisme hydro-pnemnatique., par exemple quand ce mécanisme est réglé de telle sorte que le piston 22 heurte
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la butée avant que le piston 1Jl ne heurte la butée 57. Dans ces conditions, l'inertie du piston 1.,0 tend à créer un vide dans les chambres 22 et 122. Des essais effectivement exécutés ont permis de vérifier que cette restriction du mouvement de l'extrémité libre du soufflet double au moins la durée effective du soufflet.
Une autre protection contre l'endommagement du soufflet est obtenue de la manière suivante : - Le conduit 130 de propagation de la pression qui fait communiquer les chambres 26 et 122 est, comme indiqué ci-avant pourvu d'un canal de purge 132 qui empêche effectivement la propagation des
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ondes de choc d'amplitude dangereuse dans la chambre 12z . Malgré la valeur de ce passage de fluid8, ce dispositif ne peut être incorporé aux mécanismes de C#h'llut,atiolî. à commande par pession du type connu. En effet, il abaisse la quantité de fluide qui peut pénétrer librement et instantanément dans la chambre 122 au-dessous de la valeur requise dans les dispositifs antérieurs pour réaliser l'actionnement de l'élément de commutation.
Par contre, dans le présent appareil,et du fait de la limitation de la course du doigt d'actionnement et du soufflet, pareille restriction n'a qu'un effet négligeable sur le processus de commutation,bien qu'il augmente notablement la duré du soufflet.
On voit par ce qui précède que l'invention permet la réalisa-
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tion dl'un équipage de commutation monobloc et ramassé formant en même temps système de commande doté d'une grande efficacité tout en étant de construction simple et de fonctionnement positif . On voit également que l'appareil de commande en question est caractérisé par une extrême sensibilité et qu'il se prête à un réglage dans une vaste gamme de valeurs, en vue de modifier le caractère de la course et de régler le temps de stationnement de l'appareil commandé, suivant les besoins.
Les détails de construction et de réalisation peuvent être modifiés de diverses manières, sans s'écarter de l'invention., dans le domaine des équivalences mécaniques. La construction sus-décrite est donc simplement illustrative et non limitative des possibilités offertes par l'invention.
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R E V E H D ICA T l 0 il S 1.- Appareil de commande électrique à commutateurs pour faire avancer et reculer le piston moteur d'un mécanisme hydro-pneumatique? ca- ractérisé en ce qu'il comprend un équipage de commutation formé de deux commutateurs indépendants, un dispositif actionnant le premier commutateur en réponse au mouvement du piston moteur vers sa position rétractée, et un mécanisme actionnant le second commutateur en réponse à des variations de pressions survenant dans le circuit hydraulique? ce mécanisme d'actionnement intervenant quand le piston moteur est amené à sa position avant.
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ELECTRICAL APPLIANCE FOR CONTROL OF HYDRO- ACTUATION MECHANISMS
TIRES. '
This invention relates to an electrical apparatus for controlling the movements of a hydro-pneumatic actuation mechanism, for example of the type described in the related patent No. PV406312 filed April 2, 1953 for "Hydro-pneumatic automatic control mechanism. applicable in particular to machine tools ".
The research which led to the invention has made it possible to observe that, in an apparatus of this type, the control of the desired cycle can be effectively and easily achieved by the use of an electrical switching device actuated by variations in pressure. at selected points of the system traversed by the fluid and an additional electrical switching device actuated mechanically by the movement of the motor element of the apparatus.
Since an apparatus of this kind has a necessary application primarily in the art of precision series production and has to operate at a relatively high speed for long periods of time, it is necessary that this device electrical appliance satisfies a number of precisely defined conditions. Thus, for example, it must be extremely robust and able to operate without disturbances for extended periods of time, in addition it must be sensitive, in order to allow exact control for precise work and that it must finally be, as is evident, inexpensive to manufacture.
The aim of the invention is therefore to allow the production of an improved electrical control device applicable to hydro-pneumatic actuation mechanisms capable of satisfying the above-mentioned desiderata, this device being designed so as to be able to be controlled automatically, semi-automatically or manually and can be easily and precisely adjusted to ensure the necessary variations in
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life point of the type of cycle of the mechanism to which it is applied.
Another object of the invention is to allow the production of switching devices and control systems applicable to drills and thanks to which their operation can be controlled in a coordinated manner with the operation of devices such as chucks, reference mechanisms or similar devices or mechanisms, or in coordination with other drills.
A particularity of the improved control apparatus provided for by the invention is that it is designed to apply to an actuating mechanism in which the interval between the end of the advance stroke of the motor element and its return stroke can be easily controlled and precisely adjusted.
Another feature of the invention lies in a set of switches influencing a control circuit and housed in a compact one-piece housing which can advantageously find its use in installations where space considerations play a major role.
In view of this result, the invention provides a new set of groups of multiple switches, one of said switches being actuated by a bellows responsive to pressure.
A characteristic of the invention also resides in a device of new design for actuating a limiting switch by means of a bellows controlled by a fluid, new means being provided for mounting and for controlling the movement of this bellows in order to protect it. and excessive pressure variations significantly increasing their useful life under normal operating conditions.
Other features and advantages of the subject of the invention follow from the remainder of this text and the appended drawings in which:
Fig. 1 is a schematic view partially in section of a hydro-pneumatic mechanism of the type to which the invention is easily applicable, this view showing the electrical control apparatus as it is mounted in place on this mechanism.
Fig. 2 is an enlarged view of the switch assembly assuming the cover is removed, this view showing one embodiment of a control circuit, some parts of the switch believed to be broken away to show interior construction details.
Figs. 3 and 4 are cross-sectional views on a smaller scale taken respectively by lines 3-3 and 4-4 in fig. 2
Fig. 5 is a connection diagram showing the complete circuit shown in FIG. 2 and comprising the switch shown in figs. 2, 3 and 4 to control the device visible in fig. 1.
Fig. 6 is a view similar to FIG. 5 showing a variant of the control circuit.
Eraser shown in a simplified manner in FIG. 1. this is a hydro-pneumatic actuation mechanism of the type described in the related patent already indicated and to which the sets of switches and control systems provided for by the invention are particularly applied.
The details of the actuating mechanism shown in fig.
1 do not form part of the invention and will therefore be described only insofar as this is necessary to explain the function and application of this new control device.
As shown in fig. 1. 20 indicates a main actuating cylinder in which can move back and forth a motor piston 22 which rotates a drill-holder spindle 23. This piston 22 is provided with an annular portion 24 of larger diameter which divides the chamber. main delimited in the cylinder 20 in two compartments: a hydraulic compartment 26 located on its front side and a pneumatic compartment 23 if-
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killed on its back side.
The motor piston 22 is moved to the right (looking at fig. 1) under the effect of an air pressure prevailing in the
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chamber 2-8 and generated by a duct 0 selectively connected to a pressure duct 2 or to an exhaust duct 21 via a four-way valve 32 as described more fully below. The speeds of the piston 32 during its forward stroke and its return movement are controlled by the flow of liquid through a channel 22 which communicates with a control group comprising an advancing cylinder 34 and a rapid approach cylinder 36. The Advance movement of the piston 22 is limited by an adjustable stop collar 37 screwed into the front end of the body 20 of the cylinder.
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In the cylinders l .. and, 6¯ are housed for reciprocating therein an advance piston 38 and a rapid approach piston 40 which divide the respective cylinders into pneumatic arches 42 and 44 connected to each other by a conduit 45 and in hydraulic chambers
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! J ;. and 1 &, the latter communicating with each other by a conduit 2Q. The pneumatic chambers, 2 and ¯Q are in selective communication with a pressure duct 29 and with an exhaust duct 51 by a valve
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32 four-way and through a 2 duct.
It can be seen that the communication is established directly from the channel II with the chamber ¯48 ¯ via the duct 2Q and that it is established with the chamber / 6 by the intermediary of a check valve with ball µà and an orifice ; Z6 whose effective section is controlled by the mechanism designated as a whole by $ 8. The movement of the rapid approach piston 50 to the right is limited by an adjustable stop 57.
The operation of the mechanism thus described proceeds as follows: -
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If we assume that the pistons .22? 3 and 0 are in the positions shown in fig. 1 and that the duct 30 is connected to the pressure duct .29, while the duct 52 communicates with the duct
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exhaust, 1, the compressed air reaches the chamber Za and moves the piston 22 to the right, forcing the liquid out of the chamber 26, through the channel, 33 ,. Since space 44 communicates with the atmosphere
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phère, the liquid flows freely through channels 12 and 0 into chamber ¯4à., rapidly pushing the rapid approach piston 40 to the right until it strikes the end of a movable stopper wire .
It can be seen that after the rapid approach piston 40 reaches the limit of its stroke, the liquid discharged out of the channel ¯33. can only pass through the calibrator orifice 56 given that the ball µ ± forming a valve is kept in its closed position. The piston 22 then continues to advance to the right at a reduced speed, which is determined by the adjustment of the mechanism 58 During this part of the stroke, the piston moves freely to the left as the chamber 42 communicates with the atmosphere . Movement of piston 22 to the right at reduced speed continues until this piston strikes the movable stop
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: 21 ..
When the piston 22 stops, pressure drops rapidly in chamber 26 and a pressure responsive switch 59 (see Figs.
2 and 3) placed in a housing 60 fixed to the side of the body 20 of the cylinder is actuated to move the valve 32 as explained below.
When the valve 3.2, is moved, the conduit 52 is connected to the pressure conduit 29, while the conduit 30 is connected to the conduit
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exhaust, 1,. ,, which puts the chamber 28 in communication with the atmosphere and establishes a communication between the chambers 2. and JJ. and the admission of pressure. Thus the rapid approach piston 40 is moved to the left, and the advance piston 38 to the right, these two pistons acting to force the fluid through the channel 12 into the chanbre 26, by rapidly moving the piston 22 towards left.
Movement of piston 22 to the left continues until the rear end of said piston comes into contact with a plunger 62 to actuate a second switching mechanism 64 housed in a housing 60 for pre-
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prepare the mechanism at the start of the next operating cycle.
As shown more particularly in Figs. 2 3 and 4 in which the construction of the assemblies of the switches and of the housing 60 which encloses them are drawn in detail, the housing 60 consists of a single piece obtained by molding, open at its upper part and on which a plate can be mounted 61 forming a cover., Fixed by
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head screws implanted in threaded holes 62. In the bottom of the b01: .. tier 60 are provided several bores 66 which receive bolts (not shown) securing the housing 60 on the cylindrical main body 20.
The switch 64 which is mechanically actuated is held in position in the housing 60 by screwed locking nuts 68
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on an extension 1Q integral with this switch 64 and passing through an orifice in the bottom of the housing 60 as shown in FIG. 3. The actuating plunger 62 is housed to move back and forth in this extension.
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gement logo The switch Ùà, which is a limiter type commonly found in industry, is fitted with three terminals 12:., 1l e. 14 by which it can be connected to a control circuit. When terminals 72 and 74 are used, switch 64 acts as a normally closed switch, and lowering plunger 62 opens this switch.
If, by
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against, the terminals .73. and 74 are used as in the hypothesis shown in Figs. 2, 5 and 6, the switch 64 acts as a normally open switch, so that the lowering of the plunger closes it. It is understood that the plunger piston is urged by a spring to come and occupy its extended position.
Switch 59 is likewise a limit switch commonly found in industry; it is mounted in the housing 60 and is there
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maintained by means of screws 76 and nuts 78. It will be noted that the heads of the thread screws. fit into a spacer bar or spacer 30 which extends across the bottom of the housing 60 and fits into a slot 31 formed therein, in order to preserve the smooth contour of the base of the housing 60 and to allow flush contact with the body of the cylinder 20. This spacer bar 80 also allows limited vertical adjustment of the switch 59 and facilitates the disengagement thereof without the screws getting lost.
The switch 59 is provided with three terminals 82, II and 34 and is actuated by the upward movement of a stud 36 biased towards the
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low by a spring. If it is the terminals 32 and 8 which work, as in the case shown in figs. 2 and 5, the switch constitutes a normally closed element, so that the upward movement of the
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jon 86 opens it. If, on the other hand, it is the balls 83 and 84. which work, as in the hypothesis shown in FIG. 6, the switch
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behaves as if it were normally open, so that the upward movement of stud 86 closes it.
As indicated above, the switch 59 is actuated by a pressure-responsive unit designated as a whole by 88 and which is described below with reference to FIGS. 2 and 4 'It can be seen that the housing 60 is provided with a bore 90 serving as a housing for a sleeve 92. The latter is held in place by a set screw ± ± which passes through the side wall of the housing 60 to come. to settle in a hollow
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5li2 with a tapered profile which is made in the sleeve 2.
When we tighten the set screw .9? the swelling portion 97 of the sleeve sits firmly against the end face which surrounds the bore 90 and is held in a predetermined axial position in the bore 90 bounded by the matched and machine-machined surfaces of the sleeve and the end of this bore 90. If necessary or deemed desirable, thin sheets forming shims can be: mounted in this location to ensure the desired placement (in the axial direction) of the sleeve.
The sleeve 92 is provided with a longitudinal bore 98 with a threaded wall which terminates at its lower end in a portion of pl @@
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large dimii-cre 100. Against the lower end face of the swelling part ± of the sleeve 2 are fixed by bolts, a spacer plate 102 and a bellows casing with a mounting flange 105. In the bore ", $ is implanted an adjustment screw 1Qa drilled right through to provide passage to a plunger 110 which can move back and forth. This piston 110 has a swollen part 112 held between the lower surface of the chamber 100 and the surface opposite of a spacer 102.
The space separating these two opposite surfaces is a few hundredths of a millimeter greater than the axial gauge of the part.
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bulge 112 of the plunger 10.
A compression spring 114 wound around the plunger is compressed between the screw 108 and the bulged portion 112 of the plunger. The compressive force of the spring 114 can be adjusted by movement of the screw 108 which is preferably provided for this purpose with a housing 115 for the engagement of a key. The screw 108 is cut by a slot 116. The part of the thread which lies below this slot is slightly offset, so that the screw is held by friction in the chosen adjustment position.
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Inside the envelope 104 is a bellows 11 $ which is joined to it in a sealed manner near its open end, to define a sealed chamber 122 formed between this bellows and its envelope. Inside the head of the bellows 118 is rigidly fixed
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a finger 124 which passes through a bore 126 of the spacer 102 and which can come and go freely. The outer end of this finger 124
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plunges into a central bore of the plunger 1 "0¯ and is immobilized there so as not to be able to move axially by several set screws
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J - << 0. The chamber 122 is connected to a hydraulic chamber 26 plates.
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cée the front side of part 2à of the piston by a 1.0 duct and a 13.1 connection.
To prevent the propagation of shock waves from chamber 26, chamber 122, conduit, or fitting 131 is preferably provided with a constricted flow port 132. It can be seen that any increase in pressure in chamber 26 produces an increase
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The corresponding increase in hydraulic pressure in chamber 122. which causes upward movement of the free end of the bellows and causes finger 124 and plunger 110 to rise, and thereby moves stud 86 by actuating switch 59. When the reigning pressure
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in the chambers .26 and 122 is reduced, the spring 114 returns the constituent elements to their lower position.
According to the embodiment which is shown in the
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figs. 1, 2 and 5, the pneumatic valve 2 is controlled by opposing momentary contact solenoids 10 and 12. A control circuit in which are connected the switches i2 and to actuate the solenoid 110 and l!, - ,. 2 and operate the hydro-pneumatic mechanism shown in fig. 1 according to a given cycle is described below.
The electrical energy arrives by the conductors of line L1
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and L2 and passes through a transformer 11 "t, then in secondary conductors 14,6 and ± ±. Terminal 82 of switch i2 is connected through a conductor 150 with a conductor,., 6¯ and is also connected to terminal .1.2. of switch 6. by a conductor 151. Terminal àà of switch 59 is itself connected by a conductor 1 "2, the solenoid 1 -", 1., 0, and the conductor 5 to the current incoming conductor 18. The terminal 1k of the switch is connected to a start-up switch 160 normally open and operated by hand by a conductor 162, then to an incoming conductor 148 of the switch.
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current through a conductor 16., the solenoid and the conductor 166.
It will be noted that, thanks to the presence of the terminals fi and there in the switch and of the terminals 82 and 84 in the switch 2? the first of these switches is plugged in such that it is normally open while switch 59 is plugged in to be normally closed.
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1; 1 being its connection, the switch 59 closes when the oil pressure prevailing in the chambers 26 and 122 falls, and it opens on the contrary when this oil pressure exceeds a pre-value.
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determined, either because of the reduced flow through the channel there when the air pressure acts on the piston 22, or when this pressure
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air is applied to chambers A2 and 44 and the piston is in its fully retracted position.
The switch is closed when plunger 62 is lowered and open when released.
The operation of the control system shown in fig.
5 is next
At the start of the cycle, the pneumatic valve 32 normally occupies
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the position drawn in solid lines in fig. 2, that is to say supplies air to chambers 44 and Z,? -. The circuit is then presented as represented by FIG. 5. Thus, at the start of the operating cycle in question, the piston 22 is returned to the full rearward travel and the oil which is enclosed in the chamber 26 is under a certain pressure.
Since chamber 122 is pressurized and the switch connections are such that it is normally closed, this switch 59 is first open. As the piston 22 occupies its fully rearward travel position, the actuating plunger 62 of the switch
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stator 64 is lowered, and switch 64 is closed.
So when the power switch 160 is closed, a circuit is found.
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bli between conductors 146 and 11 passing through the f2ik switch, the start-up switch 160 and the solenoid 142 When the latter receives the current, the valve 32 comes to occupy Imposition drawn in dotted lines in fig. 2, or the position shown in FIG. 1 by supplying air under pressure to the chamber 26 through the duct 30 and by
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connecting the duct ± with the chambers 42 and to the exhaust. The driving piston then moves to the right by a rapid stroke, in the manner previously described.
At this moment, the pressure
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of the liquid is certainly greater than the predetermined pressure because of the restricted flow which occurs by the cs: .2al and the mechanical work represented by the displacement of the piston 40 The pressure is
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maintained on the liquid after the piston ¯40 hits the stop 7. In fact, as already indicated, the flow of the fluid is then made through the orifice i9, which combines its effect with that of the throttling through the pipe -11, produces a low speed feed stroke. Thus, the pressure exerted on the bellows 118 keeps the limit switch 59 open at all times when the piston 22 is making its approach stroke and the following advance stroke.
Although when the piston 22 has moved to the right a short distance, the plunger 62 is released and the switch
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valve 6., '1 is open and solenoid 1 deprived of power, the valve remains in the selected position and continues to supply compressed air to chamber 28 until the opposite solenoid in turn receives the stream. Indeed, it takes a positive force to move it in one or the other direction as a result of the balancing effect of the opposite faces of the piston which are exposed to the air pressure. The piston 22 normally moves continuously during its advance until it hits the adjustable stop 37.
When this occurs, the oil pressure in chambers 26 and 122 drops and subtracts the bellows 118 from pressure, allowing the limit switch 59 to close as the plunger 110 is moved away from the finger 86 by the action of the pressure.
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spring 11. When the switch 59 closes, a circuit is established from the conductor 16 to the conductor 18 through the switch.:i2 and the solenoid 1 0. This has the effect of bringing the valve ± to the position drawn in solid lines in fig. 2, that is to say
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seeing compressed air in the chambers 44 and z2 and also in the chamber 23 in communication with the atmosphere.
The same phenomenon occurs if the work of drilling the part in the machine tool becomes abnormal, that is, if the part resists for some reason the action of the drill bit. Indeed, in this hypothesis, the part
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stop stop shape just like the stop 2 described above. This is an important safety which protects the tool from any damage.
When this other circuit receives the current, the piston 22 is returned quickly back in the manner previously described since a free flow is established from the chambers .46¯ and 48, passing through
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the channels, 0, the orifice controlled by the check ball valve ±, the orifice 5,6 and the channel 3. During the return stroke of the piston gg, the hydraulic circuit is under sufficient pressure to open the switch 22. When the piston reaches its fully retracted position or its original starting position, the limiter switch 64 is closed again. Indeed, the plunger 62 is lowered as a result of its contact with the rear end of the piston 22, and the pressure prevailing dcais the hydraulic circuit in question keeps the switch 50 open.
The system is now ready for the start of the next duty cycle when the start switch 160 is closed.
In some installations it may be desirable to use a modified control apparatus, to allow the use of a pneumatic valve operating under the action of a single solenoid. A control circuit suitable for operating the pneumatic valve 32 by means of a single solenoid and in which the valve is brought to its upper position (drawn in solid lines in FIG. 2) by the action of a spring of voltage (not shown) is visible in fig. 6. As shown
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in the above, switches 22 and 6 "can be plugged into the circuit either to be normally open or to be normally closed.
In the circuit shown in fig. 6, the two switches are connected so that they normally act as open switches,
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the terminal a of the ± switch being connected through the conductor L76, the start-up switch 178 and the conductor .1f0 to the incoming conductor 172, while the terminal 1! .k of the switch 64 is connected via a conductor 182 to terminal 83 of switch..5 .2. The opposite terminal 84 of it is itself
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connected via a conductor 134, a relay z6 and a conductor 188 to the other current incoming conductor 11i.
Terminals 1.1.1: and ± at respective switches are also connected to a supply conductor 172 par. through another conduc-
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tor z, a normally open contactor 192 and a conductor 194 One end of the valve actuator solenoid 1Z is connected to the supply conductor by a conductor Il96. The opposite side of solenoid 142 is connected via a conductor
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18, from the normally open contactor 200 and from the conductor 202 to the other supply conductor 172.
The operation of the circuit shown in fig. 6 proceeds as follows: -
Assuming that the valve 32 is, under the action of its springing, brought to the position drawn in solid lines in fig. 2, that is to say that the air pressure manifests itself in the chambers 42 and that the piston 22 is forced back fully (see
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fig. 1), the f2k switch which has been connected so as to be normally open is closed by depressing the plunger 62.
As, as described above, the oil which is enclosed in the chambers
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bres L6 and 122 is under a certain pressure, the switch 12 which is also connected so as to be normally open is closed as a result of the compression of the bellows 118. To initiate a driving stroke, the start switch is closed; ¯ 78, which establishes
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a circuit passing through this switch 178 through the switches M and 12 and through the control relay 136. The energization of this control relay
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16 closes contacts 122 and 200. When contactor 2 is closed, the start switch, 1, and limit switch 64 are both bypassed.
It can therefore be seen that when the contactor 200 is closed, a circuit is also established.
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between the supply conductors lli and 172, passing through the ground '
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noide 2Uu read solenoid 12, which brings valve 32 to the position shown in dotted lines in FIG. 2 and causes air to enter chamber 28, while simultaneously establishing communication between chambers 42 and with the atmosphere. As a result, the piston 22 moves to the right in the manner previously discussed. After its initial movement, plunger 62 is released, allowing switch 64 to open. However, since this switch is bypassed off, control relay 136 continues to receive current.
The movement of piston 22 to the right continues until
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that this piston strikes the stopper 12. At this time, the oil pressure in chamber 26 and in chamber 122 drops. The bellows 118
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can thus expand under the inaction of the spring it and the switch 12 open. The circuit passing through the control relay 186 is thereby interrupted, and the contactors 192 and 200 open. The opening of
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contact 200 deprives the solenoid 112 of current, so that the valve 32 returns to its position drawn in solid lines under the influence of its spring, which has the consequence of causing air to arrive in the
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rooms' r2 and 44 and in room 28 communicating with the atmosphere.
The piston 22 is rapidly brought to the left until it reaches its rear end position. At this time, the plunger 52 is lowered again, which determines the closing of the switch.
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64, restores the pressure in chambers 22 and 123, and closes switch 59. The apparatus is then ready for the initiation of the next operating cycle by depressing the start button 178.
It can be seen from the above that the control system can, in the two embodiments which have just been described, be made fully automatic by replacing the momentary contact start-up switches 160 and 178 by a two-position switch. . If such a replacement is carried out, the engine piston may operate.
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automatically poke with any number of forward and reverse strokes.
It will be noted that, in one or the other of the control systems, a return to the rear of the motor piston 22 is provided by the switch 59 in response to a drop in the pressure prevailing in the chamber 26.
During the rapid approach and forward strokes, this pressure in chamber 26 is proportional to the air pressure in chamber 28.
The rate at which the pressure drops in the chamber 26 after the piston 22 hits the movable stopper 37 depends on the size of the orifice 56 and other mechanical factors. It is evident that in the absence of a compensating element such as the spring 114, the actuation of the switch 59 after the piston 22 has struck the stopper 57 will occur as soon as the elasticity inherent in the bellows has overcome the pressure. of oil in the chamber
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bre L22. Thus, if a pressure of 1.4 kgfcm. 2 is required to compress the bellows and actuate the switch, whenever the pressure drops below this value, the bellows will be relaxed and the switch will be in its position. normal position.
According to a particular example, if the air pressure system is such that the pressure
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of oil in the chamber is equal to 7 kgfcm2 during the advance stroke of the piston 22 to the right, the pressure in the chamber 26 must drop from this value to a value of 1.4 kgjcm2 before the switch 12 is actuated to ensure piston withdrawal. Due to the relaxation of the circular sealing rings and other mechanical factors, the pressure drop does not occur instantly. It follows that the
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piston does not return backward instantly after au9.r reaches its stop position. The time that elapses between the switch advancing the track and the start of its return stroke is sometimes called "
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parking".
In many mechanical operations it is of considerable importance that the duration of this parking time be controlled within precise limits. However, according to one characteristic of the invention, means are provided to ensure easy and precise control of this parking space.
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Looking again at fig. 2, we can see how and when
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that the screw 103 is engaged further in the bore, the spring 114 is pre-loaded, which has the effect of pushing the plunger 110 and the free end of the bellows down, to add this effect
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, â the intrinsic elasticity of the bellows. If the screw "is unscrewed out of the bore 98, the effect of the spring 114 gradually decreases as is evident.
If, for example, the tension screw 108 is set so
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that the spring 114 exerts a force equivalent to 0 kg, 7 / em2 against the plunger 110 and that the intrinsic elasticity of the bellows neutralizes
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the latter under a force equal to 1.4 kgGm.z, it is understood that a pressure of 2.1 kg / cm2 in the chamber 122 is necessary to compress the bellows in order to actuate the switch 59. It follows that when the pressure
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reigning in the chambers 26 and J.22 drops to 2.1 kgcm2, the spring 114 and the intrinsic elasticity of the bellows JUS cause the latter to be relaxed and thus allow the switch.i2 to open. It is therefore evident that the pressure at which the switch 59 is actuated can easily be
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modified by a simple adjustment of the compression dr. spring 114.
It is also understood that it takes less time for the pressure prevailing in
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the chamber 26 drops from 7 to 2.1 kg / cm2, which is enough for this pressure to drop from 7 to 1.4 kg / cm2. It follows that it is the pressure at which the switch 59 is actuated which determines the duration of the parking time and that this duration can therefore be controlled by a simple adjustment of the screw 108.
After a large number of operating cycles, the bellows 118 tends to lose some of its intrinsic elasticity. As discussed above, this influences the pressure at which switch 22 will be actuated. To compensate for any loss of elasticity in the bellows, the pressure of the spring 114 can be increased by an adjustment of the screw 108 It can therefore be seen that it is not necessary to discard a bellows simply because it has lost. part of its intrinsic elasticity, since this loss can be easily compensated by a simple re-
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slipping of the screw 108. Thus, the spring 11J .. and the tension screw 108 can be adjusted to extend the useful life of the bellows as well as to vary the pressure at which the switch.i2 is actuated.
Since the bellows 118 is the only point in the system where failure has any chance of occurring after several thousand operating cycles, other precautions are taken to materially prolong the useful life of the bellows.
It is thus, for example, that the research which led to the invention has made it possible to observe that the useful life of the bellows varies inversely with the amplitude of its movement in each operating cycle.
A feature of the invention resides in this regard in the fact that the
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length of stroke of finger 124 and plunger 10, and therefore the length of movement of the free end of bellows 118, are positively limited in both directions, the total extent of movement of these members being close to a few hundredths of a millimeter, which is sufficient to actuate a limit switch. As the finger 124 and the plunger 110 move back and forth as a unit because of the positive connection which exists between these elements due to the presence of the screws.
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wedging 128> the amplitude of the movement of the finger z and of the free end of the bellows is limited by the range of movement of the piston 110.
As indicated above, the movement of the piston 110 in a certain direction is limited as a result of the contact between its bulging part and the bottom of the bore 100.
The movement of the piston 110 in the other direction is also limited by the coming into contact of its swelling part with the opposite face of the spacer 102. As a result, despite the presence of excessive pressures in the chamber 122, a corresponding movement of the free end of the bellows beyond. of a few hundredths of a millimeter is effectively prevented. On the other hand, the movement in the opposite direction of the free end of the bellows is also prevented from being able to represent an excessive amplitude which could result from the formation of a vacuum in the chamber 122.
This can be 1- i-
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re in certain operating conditi ons of the hydro-pneumatic mechanism, for example when this mechanism is adjusted so that the piston 22 strikes
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the stop before the piston 1Jl hits the stop 57. Under these conditions, the inertia of the piston 1., 0 tends to create a vacuum in the chambers 22 and 122. Tests actually carried out have made it possible to verify that this restriction of the movement of the free end of the bellows at least doubles the effective life of the bellows.
Another protection against damage to the bellows is obtained as follows: - The pressure propagation duct 130 which communicates the chambers 26 and 122 is, as indicated above provided with a purge channel 132 which prevents effectively the spread of
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shock waves of dangerous amplitude in chamber 12z. Despite the value of this passage of fluid8, this device cannot be incorporated into the mechanisms of C # h'llut, atiolî. by push-button control of the known type. Indeed, it lowers the quantity of fluid which can freely and instantaneously penetrate into the chamber 122 below the value required in the prior devices to achieve the actuation of the switching element.
On the other hand, in the present apparatus, and due to the limitation of the stroke of the actuating finger and of the bellows, such restriction has only a negligible effect on the switching process, although it considerably increases the duration. of the bellows.
It can be seen from the foregoing that the invention makes it possible to achieve
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tion of a one-piece and compact switching gear forming at the same time a control system with high efficiency while being of simple construction and positive operation. It can also be seen that the control apparatus in question is characterized by extreme sensitivity and that it lends itself to adjustment over a wide range of values, in order to modify the character of the stroke and to adjust the parking time of the device ordered, as required.
The construction and construction details can be varied in various ways, without departing from the invention, in the field of mechanical equivalences. The construction described above is therefore merely illustrative and not limiting of the possibilities offered by the invention.
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R E V E H D ICA T l 0 il S 1.- Electrical control device with switches to advance and reverse the motor piston of a hydro-pneumatic mechanism? charac- terized in that it comprises a switchgear formed by two independent switches, a device actuating the first switch in response to the movement of the driving piston towards its retracted position, and a mechanism actuating the second switch in response to variations in pressures occurring in the hydraulic circuit? this actuating mechanism occurring when the drive piston is brought to its front position.