Brevet FR2463979A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de frettage d'un anneau cylindrique en céramique piézoélectrique, à section axiale rectangulaire. On sait que le frettage des anneaux en céramique piézoélectrique permet d'améliorer leur fonctionnement. Pour fretter ces anneaux, il est connu de disposer autour de leur surface cylindrique extérieure un cercle d'acier porté à forte température, puis de laisser refroidir ce cercle. Ce procédé de frettage présente l'inconvénient d'entraîner dans certains cas une détéríoratioz des anneaux provoquée par les hautes températures. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et de mettre en oeuvre un procédé de frettage dans lequel les anneaux en céramique ne sont pas mis en contact avec des pièces métalliques à haute température. La présente invention a pour objet un procédé de frettage d'un anneau cylindrique en céramique piézoélectrique, à section axiale rectangulaire, caractérisé en ce qu'il consiste - à enrouler un feuillard métallique sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau en soumettant le feuillard à une tension mécanique constante prédéterminée perpendiculaire à l'axe de-l'anneau et dirigée en sens inverse de l'enroulement, le feuillard étant enroulé sur plus d'un tour de façon que deux portions de la surface du feuillard soient superposées à la fin de l'enroulement - et à déposer pendant l'enroulement une substance adhésive sur la surface du feuillard pour réaliser l'adhérence desdites portions superposées, de façon à maintenir ladite tension mécanique après séchage de la substance. La présente invention a aussi pour objet un dispositif de frettage d'un anneau cylindrique en céramique piézoélectrique à section axiale rectangulaire, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens pour appliquer une extrémité d'un feuillard métallique sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau, - des moyens pour soumettre l'autre extrémité du feuillard à une tension mécanique perpendiculaire à l'axe de l'anneau, - des moyens pour entraîner l'anneau en rotation autour de son axe en sens inverse de celui de ladite tension, de façon à enrouler le feuillard sur la surface cylindrique de l'anneau, ladite tension étant maintenue à une valeur prédéterminée constante pendant l'enroulement, le feuillard étant enroulé sur plus d'un tour afin qu'à la fin de l'enroulement deux portions de la surface du feuillard soient suerposées - et des moyens pour déposer pendant l'enroulement une substance adhésive sur la surface du feuillard afin de réaliser l'adhérence desdites portions superposées. Une forme particulière de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrite ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif de frettage selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe montrant un support de l'anneau, faisant partie du dispositif illustré par la figure 1, - la figure 3 est une vue de côté du support illustré par la figure 2 montrant l'accrochége d'un feuillard de frettage sur ce support, - la figure 4 est une vue en plan de ce feuillard, - la figure 5 est une vue en coupe d'un frein pneumatique faisant partie du dispositif illustré par la figure 1 - et la figure 6 est une vue de coté d'un cylindre illustré par la figure 2 montrant l'accrochage du feuillard sur ce cylindre. Sur la figure 1 est représenté un socle 1 sur lequel est fixé un palier 2 dans lequel peut tourner un arbre 3 autour d'un axe 4. L'arbre 3 est entraîné à une de ses extrémités par un moteur 5 par l'intermédiaire d'un réducteur 6 à engrenages. L'autre extrémité de l'arbre 3 est solidaire d'un support sur lequel est monté un anneau cylindrique à fretter, cet anneau étant constitué d'une céramique piézoélectrique à section axiale rectangulaire. L'axe de l'anneau cylindrique coïncide avec l'axe de rotation 4. Sur le soeLe 1 est également fixé un autre palier 9 dans lequel peut tourner un arbre tQ autour d'un axe 11 parallèle à l'axe 4. Cet arbre est solidaire d'uk cylindre t2 d'axe 11. Entre le palier 9 et le cylindre 12 est dispose 82n frein 13 à coamrande pneusatique, solidaire du palier 9. Ce frein est alimente l'aide d'une canalisation 14 raccordée en 15 à une source d'air comprime non représentée. Sur la canalisation 14 sont disposés en série,de l1arriv# de gaz 15 au frein 13,une vanne 16, un filtre 17 capable d'éliminer les impuretés solides et liquides, un réducteur de pression 18 et un organe 19 de lubrification de l'air.Un manomètre 20 est branché en dérivation sur la canalisation 14 entre le réducteur 18 et l'organe 19. Le cylindre 12 et l'anneau à fretter sont disposés l'un par rapport à l'autre de manière qu'une bande de feuillard 21 dont une extrémité est enroulée sur le cylindre 12 puisse être enroulée à son autre extrémité sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau. Un distributeur 22 est disposé à proximité du support de l'anneau, entre le cylindre 12 et l'anneau, pour recouvrir la surface du feuillard d'une couche de substance adhésive. La figure 2 montre de façon plus précise comment peut être réalisé le support 7 de l'anneau 8. Le support 7 comporte un manchon cylindrique élastique 23. Ce manchon comprend une surface cylindrique extérieure opposée à la surface cylindrique intérieure de l'anneau 8 et deux surfaces coniques intérieures 24 et 25 symétriques par rapport au plan médian perpendiculaire à l'axe du manchon. Le manchon 23 peut être revêtu sur sa surface extérieure d'un anneau de caoutchouc 26. Le manchon 23 peut être réalisé en acier et comporte une fente radiale non visible sur la figure afin de lui donner une élasticité radiale. Le support 7 comporte en outre un plateau 27 solidaire de l'arbre 3 et orienté perpendiculairement à l'axe 4. Le plateau 27 comprend un prolongement présentant une surface conique d'axe 4 pouvant coopérer par glissement avec la surface conique 24 du manchon 23.Un plateau 28 sensiblement identique au plateau 27 est disposé en face du plateau 27 de façon que la surface conique du plateau 28 coopère par glissement avec la surface conique 25 du manchon 23. Les filets d'une vis 29 s'appuyant sur le plateau 28 s'engagent dans un taraudage axial ménagé dans le plateau 27. Par vissage de cette vis, on rapproche les deux plateaux 27 et 28 l'un de l'autre, ce qui entratne un glissement des surfaces coniques de ces plateaux sur celles du manchon 23. Ce glissement provoque l'extension radiale du manchon élastique 23, ce qui permet le maintien par serrage de l'anneau 8, la présence de l'anneau de caoutchouc 26 favorisant l'adhérence de l'anneau 8 et améliorant la répartition des efforts de serrage.Des goujons tels que 30 fixés dans le plateau 27 et s'engageant dans des ouvertures du plateau 28 favorisent le guidage des deux plateaux au cours de leur rapprochement. Les plateaux 27 et 28 sont limités radialement respectivement par deux surfaces cylindriques centrées sur l'axe 4 et disposées de part et d'autre de l'anneau 8 monté sur le support 7. Le diamètre ces deux surfaces cylindriques est légèrement inférieur à celui de la surface cylindrique extérieure de l'anneau 8. Les deux surfaces cylindriques présentent chacune une cavité périphérique telle que 44 (voir figure 3) pour assurer la fixation du feuillard. La figure 5 montre un mode de réalisation du frein pneumatique 13. Ce dernier comporte un piston 31 à section annulaire sur lequel est monté une garniture de frein 32 qui vient frotter sur une face plane 33 du cylindre 12. Le piston 31 coulisse dans un cylindre 34 parallèlement à l'axe 11, le cylindre 34 étant alimenté en air comprimé par un canal 47 relié à la canalisation 14 (figure 1). Le piston 31 comporte avantageusement des goujons tels que 35 s'engageant dans des ouvertures ménagées sur une face plane du cylindre 34 pour éviter toute rotation du cylindre 31 autour de l'axe 11. A l'aide du dispositif décrit ci-dessus, on peut réaliser le frettage de l'anneau de céramique 8 en procédant de la manière suivante. La bande de feuillard 21 est découpée à l'avance comme indiqué sur la figure 4. A une extrémité 36 du feuillard sont percés des trous de fixation tels que 37. A l'autre extrémité 38 de ce feuillard, deux pattes latérales 39 et 40 ont été pliées à angle droit et munies chacune d'un trou de fixation. L'extrémité 37 est ensuite fixée par des vis 41 sur une petite surface plane 42 ménagée sur la surface cylindrique extérieure du cylindre 12 (voir figure 6). On enroule ensuite le feuillard 21 sur la surface extérieure du cylindre 12, le frein 13 n'étant pas actionné. On tire alors l'extrémité 38 du feuillard 21 vers le support 7 afin de fixer, à l'aide de vis telles que 43 (voir figure 3), les deux pattes 39 et 40 respectivement dans les cavités périphériques 44 des plateaux 28 et 27. On applique ainsi le bord 45 (voir figure 4) de l'extrémité 38 du feuillard sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau, sensiblement suivant une génératrice de cette surface, 1 'écart diamétral 46 ménagé entre le bord des plateaux et la surface cylindrique extérieure de l'anneau assurant un bon contact du bord 45 sur l'anneau 8. On actionne ensuite le frein 13 en ouvrant la vanne 16 et en réglant le réducteur de pression de manière à obtenir une pression P prédéterminée lue sur le manomètre 20 à l'entrée du frein 13. Par ailleurs la substance adhésive est mise en place dans le distributeur 22. On met alors en marche le moteur 5 de façon à enrouler le feuillard 21 sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau 8. Sous l'influence de la pression constante d'air P alimentant le frein 13, le piston 31 recouvert des garnitures 32 exerce sur la face 33 du cylindre 12 un effort de pression parallèle à l'axe 11. Le frottement des garnitures 32 sur la face 33 provoque un couple de freinage constant de la rotation du cylindre 12 autour de l'axe 11, d'où une tension constante du feuillard 21, dirigée perpendiculairement à l'axe 4 en sens inverse de celui de l'enroulement Sur l'anneau 8, cette tension étant directement proportionnelle à la pression P. L'enroulement s'effectue sur plus d'un tour pour qu'à la fin de l'enroulement deux portions de la surface du feuillard soient superposées.La couche de substance adhésive déposée à l'aide du distributeur 22 réalise, après séchage de cette substance, l'adhérence de ces deux portions, ce qui permet de maintenir la tension constante imposée au feuillard. Enfin, on coupe le feuillard à la limite de la partie enroulée sur l'anneau. On a réalisé ainsi un frettage exerçant sur l'anneau une force de compression dont la valeur dépend du nombre de tours de l'enroulement et de la tension imposée au feuillard, elle même proportionnelle à la pression d'air comprimé. L'opération de coupe du feuillard est effectuée par des moyens bien connus qui n'ont pas été représentés ni décrits. Il est évident de plus qu'il est nécessaire d'enlever les bandes latérales du feuillard qui dépassent de part et d'autre des faces planes de l'anneau ; cet enlèvement est effectué par des moyens connus. Pour éviter que l'installation soit immobilisée jusqu'à ce que la substance adhésive déposée soit sèche, on peut dès la fin de l'enroulement réaliser la jonction des couches du feuillard par exemple par des rivets fixés sur les bandes latérales du feuillard. A titre indicatif, il est possible de réaliser un frettage exerçant une compression de 107 N/m2 sur un anneau de céramique de rayon intérieur 007 m, de rayon extérieur 0,08 m et d'épaisseur 0,04 m, par enroulement de 4 tours d'un feuillard soumis à une force constante de 1000 N. L'anneau de céramique piézoélectrique fretté à l'aide du dispositif selon l'invention peut être appliqué à la réalisation d'émetteurs ou de récepteurs d'ondes sonores. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention changer certaines dispositions et remplacer certains moyens par des moyens équivalents. C'est ainsi qu'il est possible de prévoir plusieurs supports d'anneau en série sur l'arbre d'entratnement et un même nombre de cylindres en série sur l'arbre supportant 1' effort de freinage, en vue de réaliser le frettage simultané de plusieurs anneaux de céramique piézoélectrique. REVENDICATIONS 1/ Procédé de frettage d'un anneau cylindrique en céramique piézoélectrique, à section axiale rectangulaire, caractérisé en ce qu'il consiste - à enrouler un feuillard métallique sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau en soumettant le feuillard à une tension mécanique constante prédéterminée perpendiculaire à l'axe de l'anneau et dirigée en sens inverse 4 de l'enroulement, le feuillard étant enroulé sur plus d'un tour de façon que deux portions de la surface du feuillard soient superposées à la fin de 1 'enroulement - et à déposer pendant l'enroulement une substance adhésive sur la surface du feuillard pour réaliser l'adhérence desdites portions superposées, de façon à maintenir ladite tension mécanique après séchage de la substance. 2/ 3Dispositif de frettage d'un anneau cylindrique en céramique piézoélectrique à section axiale rectangulaire, caractérisé en ce qutil comporte - des moyens pour appliquer une extrémité d'un feuillard métallique sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau, - des moyens pour soumettre l'autre extrémité du feuillard à une tension mécanique perpendiculaire à l'axe de l'anneau, - des moyens pour entraîner l'anneau en rotation autour-de son axe en sens inverse de celui de ladite tension, de façon à enrouler le feuillard sur la surface cylindrique de l'anneau, ladite tension étant maintenue à une valeur prédéterminée constante pendant l'enroulement, le feuillard étant enroule sur plus d'un tour afin qu'à la fin de l'enroulement deux portions de la surface du feuillard soient superposées - et des moyens pour déposer pendant l'enroulement une substance adhésive sur la surface du feuillard afin de réaliser l'adhérence desdites portions superposees. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour entraîner l'anneau en rotation autour de son axe comportent un support amovible dudit anneau, ce support présentant de part et d'autre des faces planes de l'anneau deux surfaces cylindriques de diamètre légèrement inférieur à celui de la surface cylindrique extérieure de l'anneau fixé au support, ces trois surfaces cylindriques étant coaxiales. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support comporte un manchon cylindrique élastique dont la surface cylindrique extérieure est opposée à la surface cylindrique intérieure de l'anneau, et des moyens pour provoquer l'extension radiale du manchon élastique afin de fixer ce manchon à l'anneau. 5/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour appliquer une extrémité d'un feuillard métallique sur la surface cylindrique extérieure de l'anneau sont des moyens de fixation amovible du feuillard sur lesdites deux surfaces cylindriques du support. 6/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pour soumettre l'autre extrémité du feuillard à une tension mécanique comportent - un cylindre monté en rotation autour de son axe parallèlement à l'axe de l'anneau, - des moyens pour fixer l'autre extrémité du feuillard sur le cylindre et pour enrouler le feuillard sur la surface cylindrique du cylindre - et des moyens pour freiner suivant un couple constant la rotation du cylindre 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens pour freiner suivant un couple constant la rotation du cylindre comportent un frein à commande pneumatique agissant par friction sur une face plane du cylindre. 8/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour couper le feuillard à la limite de la partie enroulée sur l'anneau. 9/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour enlever, après enroulement, les parties du feuillard enroulé situées de part et d'autre des faces planes de l'anneau.