Brevet FR2457744A1 — publié le 19801226

Les machines à roder sont équipées de rodoirs expansibles comprenant des moyens pour faire tourner le rodoir et le déplacer axialement ainsi qu'un dispositif pour commander l'expansion du rodoir. Les rodoirs expansibles comportent le plus souvent des pierres ou des diamants, disposés suivant les génératrices d'un cylindre et pouvant se déplacer radialement sous l'effet d'un c8ne fixé à une tige d'expansion, elle-mtme mobile axialement dans le rodoir. Divers moyens peuvent étre utilisés pour déplacer la tige d'expansion; le plus souvent cette tige est solidarisée avec la tige de piston d'un vérin hydraulique. Ce vérin hydraulique peut entre commandé d'une façon classique par l'intermédiaire d'une électro-vanne qui, par son excitation, permet le déplacement du piston du vérin dans un sens ou dans l'autre entraînant ainsi l'expansion ou le dégonflage du rodoir. Cette électro-vanne peut- encore être remplacée par une servovalve asservie par une commande numérique programmée associée à un moteur pas-à-pas en liaison avec un capteur de déplacement. Un tel dispositif a été décrit par la demanderesse dans sa demande de brevet français n0 78 35720. Les surfaces ainsi générées par le rodoir sont cylindriques. tout au moins en théorie, car, pratiquement les différences d'épaisseur de la pièce à roder font que, dans les parties les plus minces, la pièce se referme après le passage du rodoir pour des raisons mécaniques et/ou thermiques. On obtient fréquemment, comme résultat, le contraire de ce que l'on souhaite, notamment en ce qui concerne les cylindres moteurs dont on voudrait que le diamètre de la jupe soit supérieur au diamètre du côté culasse. La présente invention, due à la collaboration de M. Pierre André LARGETEAU a pour objet un dispositif de commande d'expansion à vérin hydraulique pour machine à roder, qui permet la génération de surfaces de sections circulaires, à génératrices inclinées par rapport à l'axe ou curvilignes. Le dispositif selon l'invention dans lequel l'expansion du rodoir est obtenue à l'aide d'un cône solidaire en translation d'une tige d'expansion solidaire elle-m#me du piston d'un vérin hydraulique d'expansion, et dans lequel le vérin hydraulique d'expansion est solidaire du piston d'un vérin hydraulique de battement imprimant au rodoir un mouvement de translation alternatif, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modulation du volume du vérin d'expansion, ce qui entratne une modulation de la pression hydraulique appliquée à ce vérin d'expansion et des moyens actionnés par une came pour commander lesdits moyens de modulation. La came peut être solidaire de la partie mobile du vérin de battement de la machine à roder, les moyens de modulation étant fixes. Mais la came peut également être fixe, les moyens de modulation étant solidaires de cette partie mobile. Les moyens pour moduler la pression hydraulique peuvent entre constitués par un modulateur hydraulique comportant un cylindre dans lequel est mobile un piston et qui est relié hydrauliquement à la chambre du vérin hydraulique d'expansion dont la valeur diminue lors de l'expansion, l'un des éléments constitué par le cylindre du modulateur et par son piston étant fixe alors que l'autre est mobile et commandé par l'intermédiaire de la came. Les moyens pour moduler la pression hydraulique peuvent également entre constitués par un palpeur électrique fournissant un signal modulé appliqué à un adaptateur délivrant un signal de consigne à un comparateur qui reçoit par ailleurs un signal représentant la position de la tige d'expansion et fournit un signal d'erreur agissant sur une commande asservie du vérin d'expanw sion. Les moyens de commande des moyens de modulation peuvent comprendre un levier oscillant interposé entre la came et un organe mobile en translation propre à commander lesdits moyens de modulation. On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation du dispositif de commande selon l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation du dispositif, La Figure 2 représente le diagramme de battement de la broche de rodage, La Figure 3 représente le diagramme de l'expansion obtenue dans le cas du rodage cylindrique classique, La Figure 4 représente le diagramme de l'expansion obtenue avec le modulateur d'expansion dans le cas d'un rodage conique, ha Figure 5 représente, su-en coupe, un alésage conique avait et après rodage, Les Figures 6 à 10 représentent en coupe divers alésages qu'il est possible d'obtenir avec le dispositif selon l'invention, Les Figures 11 et 12 montrent deux cames permettant d'obtenir les alésages représentés aux Figures 8 et 9, La Figure 13 représente schématiquement un second mode de réalisation du dispositif. A la Figure 1, on voit la partie inférieure d'une machine à roder, sur laquelle est monté un dispositif selon l'invention pour assurer la commande de l'expansion du rodoir de cette machine, et qui comprend un cylindre de battement 1; dans ce cylindre est monté coulissant un piston 2 sur la partie inférieure duquel est fixé le corps 3 d'une tète de rodage. Une broche 4, reliée à une broche 5 montée à rotation dans le piston 2, porte, à sa partie inférieure un rodoir 6. Le corps 3 de la tète de rodage porte un vérin de commande d'expansion 7 dont le piston 8 est solidaire d'un tube 9 traversé par la broche 4. Le tube 9 est relié par des moyens connus en soi et non représentés au dessin, à une tige d'expansion conique 10 de manière à l'entratner axialement, la tige 10 étant par ailleurs reliée à la broche 4 de façon à être entratnée en rotation par celleci. Le vérin 7 est relié par des conduites 11 et 12 à une électro-vanne 13 permettant de mettre la chambre du vérin en commu nication avec une source de fluide sous pression P ou avec un bac de décharge T. La conduite 12 reliée à la chambre inférieure du vérin, qui est à la purge lors de l'expansion, comporte une restric tion 14 qui diminue le débit de liquide et ralentit la descente du piston 8. En fonctionnement, le piston 2 imprime un mouvement alternatif de va-et-vient à la tête de rodage alors que le vérin 7, commandé par l'électro-vanne 13, assure le déplacement de la tige 10, dans l'expansion du rodoir. Sur un support 15 solidaire du piston de battement 2 est fixée une came 16 dont une face 16' est parallèle à l'axe du cylindre 1 et dont l'autre face 16" présente un profil correspondant à la surface que l'on désire générer. Cette came est réglable en hauteur sur le support 15 par un moyen approprié qui peut être à vis et écrous de blocage, par exemple. La came 16 repose entre deux galets 17 et 18. Le galet 17 est supporté par une chape fixée sur le cylindre de battement i, LE galet 18 est porté par un levier 19 oscillant articulé autour d'un axe fixe 20 lequel est solidaire du b ti fixe de la machine. Ce levier transmet le mouvement de translation, engendré par le déplacement longitudinal de la came 16, à un modulateur hydraulique 21. Ce modulateur est composé d'une chambre formant cylindre, solidaire do bati fixe de la machine et dans laquelle se meut un piston 22 mobile en liaison avec la came. La chambre du modulateur 21 est raccordée par une conduite 23 à la conduite 12 débouchant dans la partie inférieure du vérin hydraulique d'expansion 7. Au cours des battements de la broche 4, la came 16 communique au piston 22 du modulateur un mouvement alternatif faisant varier le volume de la chambre inférieure du vérin 7, donc la contre-pression sur le piston 8. Cette variation de volume produit un déplacement propre tionnel du piston d'expansion 8 et réalise une modulation d'expansion dont l'amplitude et l'allure varient en fonction de la forme de la came 16 utilisée. La Figure 2 montre en 24 les n cycles de battement de la broche 4, un cycle correspondant à un aller et retour de la broche; la course de celle-ci est représentée en fonction du temps. La Figure 3 représente en 25 le diagramme de l'expansion totale du rodoir après n cycles de battement, dans le cas d'un rodage cylindrique, le modulateur 21 n'existant pas ou étant mis hors service. Le diamètre de l'alésage augmente de la valeur A à la valeur A' après "n" cycles de battement. La Figure 4 représente en 26 le diagramme de L'expansion du rodoir dans le cas où le profil 16" de la came 16 est rectiligne et oblique par rapport à l'axe du cylindre 1. On obtient un rodage conique, le diamètre de la partie inférieure de l'alésage augmentant de la valeur A à la valeur A' alors que celui de sa partie supérieure augmente de la valeur B à la valeur B' (Fig. 5), les diamètres A et A' étant inférieurs aux diamètres B et B'. Le dispositif de commande permet d'obtenir des profils très divers, par exemple un alésage en forme de cane inversé (Fig. 6) en forme de biche (Fig. 7), en forme de diabolo (Fig. 8), en forme de tonneau (Fig. 9), ou en forme de diabolo inversé (Fig.10). Il suffit pour cela de donner au profil de la came 16 une forme correspondant à celle désirée pour l'alésage. Les Fig, 11 et 12 montrent, à titre d'exemple, des cames 16a et 16b permettant resali pectivement d'obtenir les alésages des Figures 8 et 9. La Figure 13 montre l'application de l'invention à une commande électro-hydraulique asservie. Sur le vérin 7 est fixé un module comprenant un support 27 sur lequel est monté un moteur pas-à-pas 28 à impulsions. Sur l'arbre de sortie 29 de ce moteur est clavetée coulissante une vis à biles 30 sur laquelle est monté un écrou 31; cet écrou est porté par un bras ou potence 32 solidaire de la tige 9, donc du piston 8. Le noyau 33 d'un capteur de déplacement est solidaire d'un coulisseau 34 qui est monté sur la vis 30 et empêché de tourner par rapport à celle-ci; le corps 34 de ce capteur est fixe et porté par le support 27. Le capteur 33-35 commande par l'intermédiaire d'une chape ne électronique d'asservissement décrite plus loin une servo-valve 38 qui est interposée sur les conduites 11 et 12 reliées au vérin 7, de façon que le piston 8 se déplace dans le sens opposé à celui du déplacement du noyau 33 du capteur. Lorsque le moteur pas-à-pas 28 est mis en action, la vis 30, entraînée en rotation dans l'écrou fixe 31,' se déplace axialement dans unoens, en entraînant le noyau 33 du capteur. Le signal d'erreur fourni par la channe électronique d'asservissement actionne la servo-valve 38 de sorte que le piston 8 se déplace dans le sens opposé en entratnant la tige d'expansion 10. L'écrou 31 se déplace axialement en même temps, en entraînant la vis 30 et le coulisseau 34, ce qui ramène le capteur 33 vers sa position d'équilibre et annule le signal d'erreur. On voit ainsi que, tant que le moteur pas-à-pas 28 est excité, le piston 8 du vérin d'expansion se déplace et que, à l'arrêt du moteur, le piston prend une nouvelle position d'équilibre. Suivant le sens de rotation du moteur, on obtient l'expansion ou le dégonflage du rodoir; la vitesse de cette expansion ou de ce dégonflage dépend de la fréquence des impulsions appliquées au moteur. Le moteur pas-à-pas 28 est commandé par l'intermédiaire d'un amplificateur 39, par un dispositif de commande numérique 40, de type connu en soi, comportant quatre entrées 41, 42, 43 et 44 auxquelles sont fournis des signaux représentant respectivement la cote à atteindre, la pression de travail, le couple fourni au rodoir et une compensation rendue nécessaire par l'usure du rodoir; ces signaux modifient, en temps réel, le programme de base délivré en continu par le dispositif. Le capteur 33-35 est connecté à l'une des entrées d'un comparatewr 45 alors que l'autre entrée reçoit un signal de consigne 46. La sortie du comparateur 45 est connectée en parallèle à l'une des entrées de deux comparateurs 48 et 49. L'autre entrée du comparateur 48 reçoit en 50 un signal représentant un seuil "maxi" alors que l'autre entrée du comparateur 49 reçoit en 51 un signal représentant un seuil "mini". Les sorties des comparateurs 48 et 49 sont connectées aux deux entrées d'une porte "ou" 52 dont la sortie est connectée à un dispositif avertisseur de défaut 53. Le capteur de déplacement 33-35 fournit un signal, positif ou négatif, dont l'amplitude est proportionnelle au déplacement de son noyau 33. Quand ce signal est différent du signal de consigne, il apparait un signal d'erreur dont l'amplitude, en fonctionnement normal, se situe entre les deux seuils "mini" et "maxi". Si cette amplitude est inférieure au seuil "mini" ou supérieure au seuil "mati", le dispositif avertisseur 53 signale le défaut et commande l'arrêt de la commande numérique 40. Cela peut se produire, en particulier, lorsque l'écart entre la position du noyau mobile 33 et celle du piston 8 devient trop important, par exemple par suite de l'absence de déplacement du piston due à un manque de pression hydraulique sur celui-ci. La sortie du comparateur 45 est également connectée, par l'intermédiaire d'un amplificateur différentiel 54 à l'entrée d'un circuit d'alternative 55 qui est commandé par une minuterie pré- réglée 56 enclenchée au début du cycle, cette minuterie assurant en cas de temps long le passage du signal par un diseur 63 de décrassage du rodoir. Les deux sorties du circuit 55 sont connectées aux entrées d'un circuit "ou" 57. La sortie du circuit 57 est connectée à l'électro-valve 38. Dans ce mode de réalisation, le levier 19, qui est soumis à l'action d'un ressort de rappel 58 actionne un palpeur électrique 59. Celui-ci fournit un signal modulé, fonction du déplacement de la came 16, à un adaptateur 60 qui fournit au comparateur 45 une consigne modulée. Le comparateur délivre un signal d'erreur instantané proportionnel à l'écart constaté entre la consigne et la position, celle-ci étant contrôlée en permanence par le capteur 35, L'adaptateur 60 est ici connecté au comparateur 45 par un amplificateur opérationnel 61 dont le gain peut être réglé par une résistance variable 62, ce qui permet de changer la conicité de l'alésage réalisé sans changer la came 16. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. C'est ainsi, en particulier, que la came 16 peut présenter un angle de conicité réglable, ce qui permet de modifier la conicité de l'alésage obtenu; par ailleurs, la came 16 pourrait être fixe, le modulateur 21 et son levier de commande 19 étant solidaires de la par. tie mobile du vérin de battement 1. REVEND ICAT IONS 1. - Dispositif de commande d'expansion du rodoir d'une machine à roder, dans lequel l'expansion du rodoir est obtenue à l'aide d'un cane solidaire en translation d'une tige d'expansion solidaire elle-même du piston d'un vérin hydraulique d'expansion, et dans lequel le vérin hydraulique d'expansion est solidaire du piston d'un vérin hydraulique de battement imprimant au rodoir un mouvement de translation alternatif, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modulation du volume du vérin d'expansion, ce qui entraine une modulation de la pression hydraulique appliquée à ce vérin d'expansion et des moyens actionnés par une came pour commander lesdits moyens de modulation. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour moduler le volume et la pression hydraulique du vérin d'expansion sont constitués par un modulateur hydraulique comportant un cylindre dans lequel est mobile un piston et qui est relié hydrauliquement à la chambre du vérin hydraulique d'expansion dont le volume diminue lors de l'expansion, l'un des éléments constitués par le cylindre du modulateur et par son piston étant fixe alors que l'autre est mobile et commandé par l'intermédiaire de la came. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour moduler la pression hydraulique sont constitués par un palpeur électrique fournissant un signal modulé appliqué à un adaptateur délivrant un signal de consigne à un comparateur qui reçoit par ailleurs un signal représentant la position de la tige d'expansion et fournit un signal d'erreur agissant sur une commande asservie du vérin d'expansion. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par un amplificateur à gain variable interposé entre l'adaptateur et le comparateur 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande des moyens de modulation comprennent un levier oscillant interposé entre la came et un organe mobile en translation propre à comman der lesdits moyens de modulation. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la came est interposée entre deux galets mobiles autour d'un axe, l'un des galets ayant son axe fixé sur une chape solidaire du corps de vérin de battement, lui-même solidaire du bâti fixe de la machine, l'autre galet ayant son axe fixé sur une chape solidaire du levier oscillant. 7. - Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le levier oscillant est articulé autour d'un axe solidaire du bati fixe de la machine. 8. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le levier oscillant est pressé contre la came par un ressort en appui sur ledit levier. 9. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la came est disposée, par l1in- termédiaire d'un moyen de réglage en hauteur, sur un support soli- daire du piston du vérin de battement. 10. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la came présente un angle de conicité réglable, 11. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 8 ou 10, caractérisé en ce que la came est solidaire du b ti fixe de la machine, alors que les moyens de modulation sont solidaires de la partie mobile du vérin de battement.