[0001] La présente invention se rapporte à un vérin du type comportant une tige vérin qui
consiste en un tube coulissant sur un piston fixe, un carter et au moins un élément
de guidage. L'élément de guidage est une vis réversible entraînée en rotation lors
des mouvements de sortie et de rentrée de la tige de vérin et celle-ci peut être arrêtée
en tout point le long de sa course. Le vérin, de grande précision, trouve une utilisation
avantageuse dans les manipulateurs et robots.
[0002] On connaît des vérins où la tige est mobile et coulisse sur un piston fixe. Dans
ce type de vérin, on prévoit au moins un élément de guidage qui permet de supporter
les efforts en torsion, d'empêcher la rotation de la tige et d'assurer la rigidité
nécessaire. Habituellement, l'élément de guidage est une tige. La tige de guidage
sort normalement avec la tige de vérin, ce qui conduit à un encombrement maximum.
[0003] Dans la demande de brevet français n
O 84.10485 de la déposante, les difficultés sont résolues en prévoyant une tige de
guidage qui reste à l'intérieur du carter lors de la sortie de la tige de vérin.
[0004] Par ailleurs, il est décrit dans l'exposé d'invention FR 2 394 702, un vérin à tige
intérieure creuse, coaxiale à la tige de déplacement, et comprenant un dispositif
de blocage sur la tige de déplacement permettant un mouvement d'avance pas à pas avec
verrouillage temporaire.
[0005] L'invention vise à exploiter et combiner les avantages des vérins décrits ci-dessus,
tout en assurant un arrêt très précis en tout point de la course de la tige de vérin
et en empêchant la rotation de celle-ci.
[0006] Pour ce faire, le vérin selon l'invention comporte une tige de vérin consistant en
un tube coulissant sur un piston fixe, un carter et au moins un élément de guidage
empêchant la rotation de la tige de vérin. L'élément de guidage reste à l'intérieur
du carter lors de la sortie de la tige de vérin et comprend une vis réversible entraînée
en rotation par le déplacement de la tige. Cette vis réversible est disposée extérieurement
et parallèlement au piston fixe et à une longueur correspondant sensiblement à la
course totale de la tige de vérin. La vis réversible est équipée d'un organe de blocage
apte à en arrêter la rotation pour une course donnée de la tige de vérin.
[0007] Ainsi, la tige de vérin peut être à volonté arrêtée ou immobilisée en tout point,
une ou plusieurs fois, sur la totalité de sa course.
[0008] Avantageusement, le fond de la tige de vérin comprend, disposé excentriquement et
perpendiculairement à son axe, un prolongement qui prend appui sur la vis réversible,
ce qui l'entraîne en rotation lors du déplacement de la tige de vérin. De préférence,
le prolongement entoure complètement la vis réversible. En outre, l'organe de blocage
peut en même temps servir à verrouiller la vis réversible à l'arrêt.
[0009] Dans une première forme d'exécution, l'organe de blocage est commandé par des capteurs
détectant la course de la tige de vérin. Ces capteurs sont activés par contact avec
le prolongement du fond de la tige entourant la vis réversible. En variante, les capteurs
sont des détecteurs inductifs de proximité ; ils sont donc activés sans qu'il y ait
contact. Dans les deux cas, la position des capteurs est réglable.
[0010] Dans une deuxième forme d'exécution, l'organe de blocage est commandé par un codeur,
de préférence un codeur rotatif placé par exemple à l'extrémité de la vis réversible
derrière l'organe de blocage.
[0011] Comme vis réversible, on peut utiliser une vis à billes ou une vis à galets.
[0012] On aura compris en outre que la vis réversible contribue favorablement au maintien
et à la rigidité de l'ensemble du vérin.
[0013] Il faut enfin considérer que, dans un vérin, la tige est supportée par un ou plusieurs
paliers, ce qui définit une course limite maximum de la tige à cause du porte-à-faux.
Selon un aspect de l'invention et de par la construction du vérin, les paliers peuvent
être disposés selon un écartement variable de façon à augmenter le guidage en fonction
de la course.
[0014] En d'autres termes et dépendant des dimensions du vérin et la course de guidage,
on détermine un écartement optimum des paliers. A titre indicatif, on considère que
l'écartement des paliers est à fixer dans une relation de proportion avec la course
totale de tige du vérin désirée.
[0015] L'invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple
non limitatif.
[0016] Dans ce dessin, figure unique, on reconnaît en coupe longitudinale un vérin comprenant
une tige 1 constituée d'un tube coulissant sur un piston fixe 2. Le . vérin comprend
un carter 3 et un élément de guidage 4 sous forme d'une vis à billes.
[0017] Le piston 2 comprend une tête de piston 5 qui coulisse à l'intérieur de la tige de
vérin 1 par l'intermédiaire de joints d'étanchéité 6 et à travers le fond de la tige
de vérin 1 grâce à des joints d'étanchéité 8. A l'extrémité de la tige de vérin 1
se trouve un élément de raccordement 9 permettant de fixer les accessoires, par exemple
un manipulateur. Cet élément de raccordement 9 est orientable sur 360°.
[0018] La tige de vérin 1 avec son fond 7 et le piston 2 avec la tête de piston 5 délimitent
deux chambres où vont être admis, séquentiellement, des pressions pneumatiques. On
rencontre ainsi une chambre arrière 10 et une chambre avant 11 qui sont alimentées
en pression par des organes non représentés sur la figure.
[0019] Le fond 7 de la tige de vérin 1 est muni d'un prolongement 12 qui fait écrou 13 pour
la vis à billes 4 et est équipé d'un plot 14 dont la proximité va être dectecté par
les capteurs 16, du type inductif à proximité.
[0020] La vis à billes 4 est disposée parallèlement à la tige 1 et est maintenue fermement
en place par les blocs 15 et 17 solidaires de l'ensemble. A l'arrière est disposé
un frein 18 électrique, à aimant permanent, de façon à assurer le blocage en rotation
de la vis à billes 4 lorsque l'aimant est désactivé. Ce frein 18 est gouverné par
les capteurs 16 disposés sur leur support 19 à volonté l'e long d'un tube 20 placé
parallèlement à la vis à billes 4. Ces capteurs 16 peuvent être placés dans n'importe
quelle position le long du tube 20. Si l'utilisateur change souvent de pas, des gabarits
peuvent être utilisés pour le réglage de l'emplacement des capteurs 16, afin de gagner
en rapidité et en souplesse.
[0021] Par le double emploi de capteurs à position réglable et d'un gabarit, on permet une
mise en position rapide de ceux-ci, ce qui donne un maximum de flexibilité à l'ensemble.
[0022] Lorsque la proximité du plot 5 est détectée par un capteur 16, un signal d'arrêt
agit sur le frein 18 qui . bloque la rotation de la vis à billes 4, l'écrou 3 s'immobilise
et, par voie de conséquence, la tige 1 s'immobilise également. Si désiré, le frein
18 peut être du type à verrou et immobiliser la tige 1 aussi longtemps qu'un signal
contraire n'est pas donné. Par souci de sécurité, à l'arrêt, un équilibrage en pression
des chambres 10 et 11 est prévu.
[0023] Les capteurs 16 peuvent être d'un type mécanique, à micro-contact ou bien du type
sans contact,, par exemple inductif (comme décrit ci-dessus), capacitif ou à cellule.
[0024] Sur cette même figure, on a représenté une variante en pointillé comprenant, à l'extrémité
de la vis à billes 4 et à l'arrière du frein électrique 18, un codeur rotatif incrémental
21. Les capteurs 16 sont supprimés, mais on garde avantageusement le tube 20 pour
rigidifier l'ensemble. Le codeur 21 fournit un signal incrémental en fonction de la
rotation de la vis 4 ; de la sorte, le nombre de pas peut être très important et la
définition des pas très précise.
[0025] On peut prévoir deux amortisseurs, non représentés, fixés respectivement sur le piston
2 sur le bloc 12 pour offrir une sécurité complémentaire. On évite ainsi que, dans
le cas d'une utilisation en simple vérin (sans arrêt intermédiaire) ou par suite d'une
erreur de manipulation, l'ensemble ne vienne en butée à pleine vitesse, en fin de
course.
[0026] Pour le surplus, on se référera avantageusement à la demande de brevet français citée
au début n° 84.10485. Des paliers 22 et 23 maintiennent la tige le long de sa course
et l'écartement entre ces paliers 22 et 23 peut être réglé en fonction de la course
totale.
[0027] La vis réversible 4 sert d'antirotation et d'arrêt de course pour la tige 1 de vérin.
Le tube 20 peut être creux, afin d'assurer le passage électrique.
[0028] On aura compris qu'on a ainsi réalisé un vérin dont l'élément de guidage reste à
l'intérieur lors de la sortie de la tige, d'où un encombrement des plus réduits. Cet
élément assure l'antirotation et l'arrêt en tout point le long de la course du vérin
puisqu'il consiste en une vis prenant place dans un écrou solidaire de la tige. L'arrêt
de la rotation de la vis entraîne l'arrêt de la course de la tige et, si on le désire,
l'immobilisation en ce point.
[0029] Le vérin, de par sa grande précision et sa compacité, trouve avantageusement son
utilisation comme vérin pour manipulateurs et robots.
1. Vérin à arrêt en tout point, comprenant une tige (1) de vérin consistant en un
tube coulissant sur un piston fixe (2), un carter (3) et au moins un élément de guidage
empêchant la rotation de la tige de vérin, caractérisé en ce que l'élément de guidage
reste à l'intérieur du carter (3) lors de la sortie de la tige (1) de vérin et comprend
une vis réversible (4) entraînée en rotation par le déplacement de la tige (1) de
vérin, cette vis réversible (4) étant disposée extérieurement et parallèlement au
piston fixe (2) et ayant une longueur correspondant sensiblement à la course totale
de la tige (1) de vérin, et en ce que la vis réversible (4) est équipée d'un organe
de blocage (18) apte à en arrêter la rotation pour une course donnée de la tige (1)
de vérin.
2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (7) de la tige de
vérin comprend, disposé excentriquement et perpendiculairement à son axe, un prolongement
(12,13) qui prend appui sur la vis réversible (4) pour l'entraîner en rotation lors
du déplacement de la tige (1) de vérin.
3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que le prolongement (12,13) entoure
complètement la vis réversible (4).
4. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de blocage (18)
verrouille la vis réversible (4) à l'arrêt.
5. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de blocage (18)
est commandé par des capteurs (16) détectant la course de la tige (1) de vérin.
6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que les capteurs (16) consistent
en des détecteurs inductifs qui détectent la proximité d'un plot (14) ménagé sur un
prolongement (12) du fond de la tige (1) entourant la vis réversible (4).
7. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que les capteurs (16) sont activés
par contact avec un plot (14) ménagé sur un prolongement (12) du fond de la tige (1)
entourant la vis réversible (4).
8. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de blocage (18)
est commandé par un codeur rotatif (21) placé à l'extrémité de la vis réversible (4)
derrière l'organe de blocage (18).
9. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis réversible (4) est
une vis à billes ou à galets.
10. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige est maintenue par
des paliers (22,23) dont l'écartement est réglable à volonté.