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.
Hydraulic control device, in particular for the
clamping by force of two jaws or plates
The present invention relates to a hydraulic control device, in particular for the force-tightening of two jaws or plates, comprising an actuating piston sliding in a cylinder under the effect of liquid pressure, the piston controlling a rod acting on one of the jaws or plates.
Such devices are generally used, for example, for closing the jaws or the plates of machines, either to hold a part or a tool between these jaws or, optionally, to hold the two shells of a mold in a pressurized melting machine. . In this type of machine, the movable plate is secured to one or more rods or columns moving in a frame carrying the fixed plate. This movement can be obtained by various systems (pneumatic, hydraulic, mechanical or electrical) and requires only sufficient force to overcome the friction and the inertia of the parts to be moved.
It is when the device is closed, that is to say when the part (or the tool) is in contact with the plates that the clamping force must intervene. This clamping force, in this case, is provided by hydraulic pressure.
Several known devices use hydraulic force to create the clamping force and many systems have been devised aimed at saving the hydraulic fluid intended to operate the clamping. These systems are quite complex because they have many parts, valves and conduits and are therefore expensive.
The hydraulic control device according to the invention aims to remedy the aforementioned drawbacks. I1 is characterized by the fact that its actuating piston comprises two main parts, one formed of an actual piston body capable of sliding along a reduced stroke and with minimum play in a bore of the cylinder, the other formed a piston head independent of the body, fixed to one end of the rod and capable of being moved freely opposite the piston body in a chamber of the cylinder with a section greater than that of the bore, as a function of the stroke of the jaw or plate using accessory control means, the force-tightening pressure being obtained only after placing the piston head against the piston body, in a sealed manner,
a return force acting on the piston body and tending to push it back against the head.
The accompanying drawings represent, schematically and by way of example, two embodiments of the device which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a schematic view of a machine comprising the device according to a first embodiment, the machine being in the open position.
Fig. 2 is a view similar to the previous one, showing the machine in the closed position.
Fig. 3 is an axial sectional view of the device.
Fig. 4 is an axial sectional view of a second embodiment of this device, of which
fig. 5 shows the assembly diagram in a machine with clamping plates.
With reference to fig. 1 and 2, the machine shown comprises a frame 1 carrying a first fixed plate 2.
The second movable plate 3 of this machine is supported by columns 4 capable of sliding inside bores or bearings 5 and 6 arranged in the frame 1. A cylinder 7 is formed in the frame 1 around each column 4. The rod of each of the columns 4 carries in its middle part a piston 8. The pipes 9, 10 make it possible to send liquid under pressure either on one side or on the other of the pistons 8 to cause an axial displacement of the pistons. columns 4 and, thus, of the movable plate 3.
The servo-motors formed by the pistons 8 sliding in the cylinders 7 constitute accessory control means, of reduced force, just sufficient to overcome the friction and the inertia of the parts to be moved.
Each column rod 4 carries at its free end a part 11 forming the piston head capable of being moved freely in a chamber 12 arranged in the frame 1. At the opposite end of this chamber 12 is arranged a bore 13 constituting a cylinder in which a piston body 14 is capable of sliding along a reduced stroke. This piston body 14 has a flange 15 on the side facing the head 11. This flange 15 has a diameter greater than that of the bore 13.
The piston head 1 1 is intended to come into contact with this flange 15, the contact coming into contact taking place along a peripheral rib 16 arranged along the edge of the flange 15. This peripheral rib 16 makes it possible to obtain a strong specific pressure between the piston body 14 and the head 11. Of course, this peripheral rib 16 could alternatively be arranged on the edge of the head 11. In any case, the contact surfaces of the peripheral rib 16 with the head 1 1 are lapped so as to obtain a perfectly adjusted and sealed contact between these two parts.
The piston body 14 is integral with a rod 17 passing through the frame 1 by a bore 18. A spring 19 tends to return the piston body 14 to the right, that is to say in the direction of the head 11. A stopper 20 fixed to the rod 17 limits the movement of the piston body 14. Passages 21 are arranged inside the piston body 14 to communicate its two faces and allow the passage of the hydraulic fluid from the chamber 12 to a reservoir. gravity 22 by means of a pipe 23. The sending of liquid under pressure into the chamber 12 is effected by means of a pipe 24 controlled by a solenoid valve 25 in two ways.
In fact, when the solenoid of this solenoid valve 25 is not energized by an electric current, said solenoid valve puts in communication the orifice 26 for entering the liquid under pressure in the chamber 12 with the reservoir 22 by means of the pipe 27 (see fig. 1). On the other hand, when the solenoid of this solenoid valve 25 is traversed by an electric current, the pipe 27 is closed, communication being established between the pipe 24 and the orifice 26, as shown in FIG. 2. The solenoid valve 25 is controlled from a contactor 28 fixed near the outer end of the rod 17 of the piston body 14. This contactor 28 is arranged so that its control member 29 is pushed back by the rod 17 after the body of the piston 14 has undergone a certain displacement to the left after the head 11 has come into contact with the peripheral rib 16.
From this moment, and given that the passages 21 are closed by the head 11 pressing against the rib 16, the pressurized liquid introduced into the chamber 12, from the pipe 24 and through the solenoid valve 25. exerts a strong pressure on the head 11, that is to say on a control section equivalent to the value of the bore 13 minus the section of the rod or column 4 carrying the head 11. In other words, the piston bodies 14 are pushed back by the heads 1 1 until the moment when the movable plate 3 reaches the end of its travel. The control member 29 of the contactor 28 is adjusted so as not to cause the excitation of the solenoid of the solenoid valve 25 until this limit switch is reached, this by means of a timer device not shown on the diagram. diagram.
This timer device will therefore reverse for a given time the position of the solenoid valve 25 by causing the arrival of pressurized liquid in the chamber 12 from the pipe 24. The chambers 12 which are in communication with one another through the passage 30, are therefore subjected to the high pressure coming from the pipe 24. A high tensile force is therefore exerted on each column 4. The volume delivered by the pipe 24 is equal to the difference of the section of the two. bores 13 reduced by the section of the two columns 4, this surface being multiplied by the elastic elongation of the columns 4.
As can be seen in fig. 3, the surface of the shoulder formed by the flange 15 is greater than the bearing surface of the peripheral rib 16. Before the introduction of the hydraulic pressure into the chamber 12, the spring 19 supports the peripheral rib 16. against the head 1 1 with a specific bearing pressure several times greater than the atmospheric pressure prevailing in the enclosure 12. The bearing surfaces of the peripheral rib 16 and of the piston head 1 1 being strictly parallel by lapping, it is understood that as soon as the hydraulic pressure coming from the pipe 24 rises in the enclosure 12, it acts on the shoulder or flange 15 thus creating a complementary return force favoring the support of the rib 16 against the head 11 .
In the part of the bore 13 arranged to the left of the piston bodies 14 reigns atmospheric pressure, since the pipe 23 connects this part of the bores 13 with the gravity tank 22. It should be noted that the two bores 13 are in communication. with each other through a channel 31.
The area of the peripheral rib 16 must be calculated such that the compressive stress acting on it is less than the limit values corresponding to the materials used for the manufacture of the piston body 14 and the piston head 11. Preferably, a O-Ring type seal 32 provides the seal between the piston body 14 and the bore 13, while another seal 33 provides the seal between the rod 17 and the bore 18.
The second embodiment shown in FIGS. 4 and 5 comprises the same main elements, that is to say piston body 14 sliding in a bore 13 arranged in the frame 1 and piston head 1 1 carried by the internal end of the column 4, this head 1 1 being capable of being moved in the frame 1. A flexible sleeve 34 is fixed by one of its ends 35 around the bore 13 and by its other end 36 against the flange 15 of the piston body 14 so as to seal the seal between the piston body 14 and the bore 13.
The end 35 is fixed between a support washer 37 and the front face 38 of a plug 39 fixed in the frame 1. In this case, the rod 17 integral with the piston body 14 slides freely through the wall 40 formed in the stopper 39. The spring 19 is therefore placed between this wall 40 and the bottom of a housing 41 provided in the piston body 14.
The other end 36 of the sleeve 34 is fixed in a sealed manner against the flange 15 by a ring 42 screwed around the flange 15 so as to tighten by its shoulder 43 the end 36 against the shoulder formed by said flange 15. The contact rib 16 is, in this case, formed by the outer edge of this ring 42 which protrudes from the face 44 of the piston body 14. A channel 45 is provided in this piston body 14 to allow the infiltration of oil. in the direction of the bore 13 so as to lubricate the body of the piston in said bore 13.
Fig. 5 shows the mounting of this second embodiment of the control device in a machine also comprising a solenoid valve 25 controlling a pipe 24 for supplying pressurized liquid into the chamber 12 via an orifice 26. This solenoid valve 25 is also at dual channel to allow, when its solenoid is not energized, the exhaust of the enclosure 12 in the direction of the gravity tank 22 by a pipe 27. This solenoid valve 25 is controlled, as in the first form of execution, by a contactor 28, the control member 29 of which is intended to be actuated by the end of the rod 17 of the piston body 14.
The operation of this second embodiment of the control device is similar to that of the first embodiment. The closing stroke of the plates 2 and 3 is controlled by the servomotors 7, 8 until the piston head 11 comes into contact with the rib 16 formed by one end of the ring 42. From this moment on , the body of the piston 14 is pushed against the action of the spring 19 so that the rod 17 ends up coming into contact with the member 29 controlling the excitation of the solenoid of the solenoid valve 25. At this time, the liquid under pressure coming from the pipe 24 acts in the enclosure 12 and creates the high clamping force acting through the columns 4 on the movable plate 3.
The stroke of the piston body 14 being very limited, the flexible sleeve 34 can easily withstand some elongation or some compression during the movements of the control device.
The elongation of the columns 4 is generally only a few tenths of a millimeter, it will be understood that the volume of liquid under high pressure used for the force-tightening phase will be very reduced using the control device described below. -above.