Dispositif de commande hydraulique, notamment pour le
serrage à force de deux machoires ou plateaux
La présente invention a pour objet un dispositif de commande hydraulique, notamment pour le serrage à force de deux mâchoires ou plateaux, comprenant un piston d'actionnement coulissant dans un cylindre sous l'effet d'une pression de liquide, le piston commandant une tige agissant sur l'une des mâchoires ou plateaux.
De tels dispositifs sont généralement utilisés par exemple pour la fermeture des mâchoires ou des plateaux de machines, soit pour maintenir une pièce ou un outillage entre ces mâchoires ou, éventuellement, pour maintenir les deux coquilles d'un moule dans une machine de fonte sous pression. Dans ce type de machine, le plateau mobile est solidaire d'une ou plusieurs tiges ou colonnes se déplaçant dans un bâti portant le plateau fixe. Ce déplacement peut être obtenu par divers systèmes (pneumatique, hydraulique, mécanique ou électrique) et n'exige qu'une force suffisante pour vaincre les frottements et l'inertie des pièces à mouvoir.
C'est au moment où le dispositif est fermé, c'est-àdire au moment où la pièce (ou l'outillage) est en contact avec les plateaux que doit intervenir la force de serrage. Cette force de serrage, dans le présent cas, est assurée par la pression hydraulique.
Plusieurs dispositifs connus utilisent la force hydraulique pour créer la force de serrage et de nombreux systèmes ont été imaginés visant à l'économie du fluide hydraulique destiné à opérer le serrage. Ces systèmes sont passablement complexes, car ils comportent de nombreuses pièces, clapets et conduits et sont, par conséquent, coûteux.
Le dispositif de commande hydraulique selon l'invention vise à remédier aux inconvénients précités. I1 est caractérisé par le fait que son piston d'actionnement comprend deux parties principales, l'une formée d'un corps de piston proprement dit susceptible de coulisser selon une course réduite et avec jeu minimum dans un alésage du cylindre, l'autre formée d'une tête de piston indépendante du corps, fixée à une extrémité de la tige et susceptible d'être déplacée librement en regard du corps de piston dans une chambre du cylindre de section supérieure à celle de l'alésage, en fonction de la course de la mâchoire ou plateau à l'aide de moyens de commande accessoires, la pression de serrage à force n'étant obtenue qu'après placage de la tête de piston contre le corps de piston, de manière étanche,
une force de rappel agissant sur le corps de piston et tendant à le repousser contre la tête.
Les dessins annexés représentent, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'une machine comportant le dispositif suivant une première forme d'exécution, la machine étant en position ouverte.
La fig. 2 est une vue semblable à la précédente, montrant la machine en position fermée.
La fig. 3 est une vue en coupe axiale du dispositif.
La fig. 4 est une vue en coupe axiale d'une seconde forme d'exécution de ce dispositif, dont
la fig. 5 représente le schéma de montage dans une machine à plateaux de serrage.
En référence aux fig. 1 et 2, la machine représentée comprend un bâti 1 portant un premier plateau fixe 2.
Le second plateau mobile 3 de cette machine est supporté par des colonnes 4 susceptibles de coulisser à l'intérieur d'alésages ou paliers 5 et 6 aménagés dans le bâti 1. Un cylindre 7 est formé dans le bâti 1 autour de chaque colonne 4. La tige de chacune des colonnes 4 porte dans sa partie médiane un piston 8. Des conduites 9, 10, permettent d'envoyer du liquide sous pression soit d'un côté, soit de l'autre des pistons 8 pour provoquer un déplacement axial des colonnes 4 et, ainsi, du plateau mobile 3.
Les servo-moteurs que forment les pistons 8 coulissant dans les cylindres 7 constituent des moyens de commande accessoires, de force réduite, juste suffisante pour vaincre les frottements et l'inertie des pièces à mouvoir.
Chaque tige de colonne 4 porte à son extrémité libre une pièce 1 1 formant tête de piston susceptible d'être déplacée librement dans une chambre 12 aménagée dans le bâti 1. A l'extrémité opposée de cette chambre 12 est aménagé un alésage 13 constituant un cylindre dans lequel est susceptible de coulisser selon une course réduite un corps de piston 14. Ce corps de piston 14 présente une bride 15 du côté dirigé vers la tête 11. Cette bride 15 a un diamètre supérieur à celui de l'alésage 13.
La tête de piston 1 1 est destinée à venir en contact avec cette bride 15, l'entrée en contact se faisant le long d'une nervure périphérique 16 aménagée le long du bord de la bride 15. Cette nervure périphérique 16 permet d'obtenir une forte pression spécifique entre le corps de piston 14 et la tête 11. Bien entendu, cette nervure périphérique 16 pourrait en variante être aménagée sur le bord de la tête 11. De toute manière, les surfaces de contact de la nervure périphérique 16 avec la tête 1 1 sont rodées de façon à obtenir un contact parfaitement ajusté et étanche entre ces deux pièces.
Le corps de piston 14 est solidaire d'une tige 17 traversant le bâti 1 par un alésage 18. Un ressort 19 tend à rappeler le corps de piston 14 vers la droite, c'est-àdire en direction de la tête 11. Une butée 20 fixée à la tige 17 limite le mouvement du corps de piston 14. Des passages 21 sont aménagés à l'intérieur du corps de piston 14 pour faire communiquer ses deux faces et permettre le passage du liquide hydraulique de la chambre 12 vers un réservoir à gravité 22 par l'intermédiaire d'une conduite 23. L'envoi de liquide sous pression dans l'enceinte 12 se fait par l'intermédiaire d'une conduite 24 commandée par une électrovanne 25 à double voie.
En effet, lorsque le solénoïde de cette électrovanne 25 n'est pas excité par un courant électrique, ladite électrovanne met en communication l'orifice 26 d'entrée de liquide sous pression dans la chambre 12 avec le réservoir 22 par l'intermédiaire de la conduite 27 (voir fig. 1). Par contre, lorsque le solénoïde de cette électrovanne 25 est parcouru par un courant électrique, la conduite 27 est obturée, la communication étant établie entre la conduite 24 et l'orifice 26, comme représenté à la fig. 2. La commande de l'électrovanne 25 se fait à partir d'un contacteur 28 fixé à proximité de l'extrémité externe de la tige 17 du corps de piston 14. Ce contacteur 28 est disposé de sorte que son organe de commande 29 soit repoussé par la tige 17 après que le corps du piston 14 a subi un certain déplacement vers la gauche après entrée en contact de la tête 11 contre la nervure périphérique 16.
Dès ce moment, et étant donné que les passages 21 sont obturés par la tête 1 1 appuyant contre la nervure 16, le liquide sous pression introduit dans la chambre 12, à partir de la conduite 24 et à travers l'électrovanne 25. exerce une forte pression sur la tête 11, c'est-à-dire sur une section de commande équivalant à la valeur de l'alésage 13 diminuée de la section de la tige ou colonne 4 portant la tête 11. Autrement dit, les corps de pistons 14 sont repoussés par les têtes 1 1 jusqu'au moment où le plateau mobile 3 arrive en fin de course. L'organe de commande 29 du contacteur 28 est réglé de manière à ne provoquer l'excitation du solénoïde de l'électrovanne 25 qu'au moment de cette fin de course, ceci par l'intermédiaire d'un dispositif temporisateur non représenté sur le schéma.
Ce dispositif temporisateur inversera donc pendant un temps donné la position de l'électrovanne 25 en provoquant l'arrivée de liquide sous pression dans la chambre 12 à partir de la conduite 24. Les chambres 12 qui sont en communication l'une avec l'autre par le passage 30, sont donc soumises à la haute pression en provenance de la conduite 24. Une force de traction élevée s'exerce donc sur chaque colonne 4. Le volume débité par la conduite 24 est égal à la différence de la section des deux alésages 13 diminuée de la section des deux colonnes 4, cette surface étant multipliée par l'allongement élastique des colonnes 4.
Comme on le remarque à la fig. 3, la surface de l'épaulement que forme la bride 15 est plus grande que la surface d'appui de la nervure périphérique 16. Avant l'introduction de la pression hydraulique dans l'enceinte 12, le ressort 19 appuie la nervure périphérique 16 contre la tête 1 1 avec une pression spécifique d'appui plusieurs fois supérieure à la pression atmosphérique régnant dans l'enceinte 12. Les surfaces d'appui de la nervure périphérique 16 et de la tête de piston 1 1 étant rigoureusement parallèles par rodage, on comprend que dès que la pression hydraulique venant de la conduite 24 s'élève dans l'enceinte 12. elle agit sur l'épaulement ou bride 15 créant ainsi une force de rappel complémentaire favorisant l'appui de la nervure 16 contre la tête 11.
Dans la partie de l'alésage 13 disposé à gauche des corps de pistons 14 règne la pression atmosphérique, puisque la conduite 23 relie cette partie des alésages 13 avec le réservoir à gravité 22. Il est à noter que les deux alésages 13 sont en communication l'un avec l'autre par un canal 31.
La surface de la nervure périphérique 16 doit être calculée de telle sorte que la contrainte de compression agissant sur elle soit inférieure aux valeurs limites correspondant aux matériaux utilisés pour la fabrication du corps de piston 14 et de la tête de piston 11. De préférence, une garniture d'étanchéité du genre O-Ring 32 assure l'étanchéité entre le corps de piston 14 et l'alésage 13, alors qu'une autre garniture d'étanchéité 33 assure l'étanchéité entre la tige 17 et l'alésage 18.
La seconde forme d'exécution représentée aux fig. 4 et 5 comprend les mêmes éléments principaux, c'est-àdire corps de piston 14 coulissant dans un alésage 13 aménagé dans le bâti 1 et tête de piston 1 1 portée par l'extrémité interne de la colonne 4, cette tête 1 1 étant susceptible d'être déplacée dans le bâti 1. Une manchette souple 34 est fixée par l'une de ses extrémités 35 autour de l'alésage 13 et par son autre extrémité 36 contre la bride 15 du corps de piston 14 de manière à rendre étanche le joint entre le corps de piston 14 et l'alésage 13.
La fixation de l'extrémité 35 se fait entre une rondelle d'appui 37 et la face frontale 38 d'un bouchon 39 fixé dans le bâti 1. Dans ce cas, la tige 17 solidaire du corps de piston 14 coulisse librement à travers la paroi 40 formée dans le bouchon 39. Le ressort 19 est donc placé entre cette paroi 40 et le fond d'un logement 41 aménagé dans le corps de piston 14.
L'autre extrémité 36 de la manchette 34 est fixée de manière étanche contre la bride 15 par une bague 42 vissée autour de la bride 15 de manière à serrer par son épaulement 43 l'extrémité 36 contre l'épaulement formé par ladite bride 15. La nervure de contact 16 est, dans ce cas, constituée par le bord externe de cette bague 42 qui dépasse la face 44 du corps de piston 14. Un canal 45 est aménagé dans ce corps de piston 14 pour permettre l'infiltration d'huile en direction de l'alésage 13 de manière à assurer le graissage du corps du piston dans ledit alésage 13.
La fig. 5 montre le montage de cette seconde forme d'exécution du dispositif de commande dans une machine comprenant également une électrovanne 25 commandant une conduite 24 d'amenée de liquide sous pression dans l'enceinte 12 par un orifice 26. Cette électrovanne 25 est également à double voie pour permettre, lorsque son solénoïde n'est pas excité, la mise à l'échappement de l'enceinte 12 en direction du réservoir à gravité 22 par une conduite 27. Cette électrovanne 25 est commandée, comme dans la première forme d'exécution, par un contacteur 28 dont l'organe de commande 29 est destiné à être actionné par l'extrémité de la tige 17 du corps de piston 14.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exécution du dispositif de commande est semblable à celui de la première forme d'exécution. La course de fermeture des plateaux 2 et 3 est commandée par les servo-moteurs 7, 8 jusqu'à ce que la tête de piston 11 entre en contact avec la nervure 16 formée par une extrémité de la bague 42. Dès ce moment-là, le corps du piston 14 est repoussé contre l'action du ressort 19 de sorte que la tige 17 finit par entrer en contact avec l'organe 29 commandant l'excitation du solénoïde de l'électrovanne 25. A ce moment, le liquide sous pression en provenance de la conduite 24 agit dans l'enceinte 12 et crée la force de serrage élevée agissant par l'intermédiaire des colonnes 4 sur le plateau mobile 3.
La course du corps de piston 14 étant très limitée, la manchette souple 34 peut aisément supporter un certain allongement ou une certaine compression au cours des mouvements du dispositif de commande.
L'allongement des colonnes 4 n'étant en général que de quelques dixièmes de millimètre, on comprend que le volume de liquide sous haute pression utilisé pour la phase de serrage à force sera des plus réduit à l'aide du dispositif de commande décrit ci-dessus.