Brevet FR2631868A1 — publié le 19891201

2-631868 La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé de vissage et de dévissage d'un écrou sur un élément de liaison. Dans les installations industrielles mettant en oeuvre des éléments de liaison vissés, on effectue généralement une traction sur lesdits éléments par l'intermédiaire d'un dispositif de tension, en vue de les maintenir en état de précontrainte et, pendant cette traction, on visse ou on dévisse un écrou de maintien en position de l'élément de liaison. C'est notamment le cas pour les récipients sous pression utilisés par exemple dans l'industrie, notamment nucléaire, chimique ou pétrochimique, o il est nécessaire de visser ou de dévisser un écrou de serrage et de maintien sur chaque élément de liaison constitué par exemple par un goujon, tout en exerçant une traction à l'aide d'un dispositif approprié sur l'ensemble de ces éléments de liaison par l'intermé- diaire d'un écrou tendeur également vissé sur chaque élément de liaison. C'est également le cas dans l'industrie automobile et aéronautique o on utilise de nombreux éléments de liaison vissé. Ces éléments de liaison sont généralement employés en assez grand nombre et relativement rap- prochés les uns des autres, si bien qu'à chaque intervention, il est nécessaire de visser ou de dévisser d'une part l'écrou tendeur et d'autre part l'écrou de maintien sur chaque élément de liaison. Ces opérations de vissage ou de dévissage successifs des différents écrous sont longues et délicates et elles ne peuvent être réalisées que de manière automatique. Le but de la présente invention est donc de 263 1868 proposer un procédé et un dispositif de vissage et de dévissage automatique, sur un élément de liaison, d'écrous disposés en vis à vis suivant un axe vertical, facilitant les procédures d'exploitation, sans pour cela nuire à la sécurité intrinsèque de l'appareil et de son environnement. L'invention a donc pour objet un dispositif de. vissage et de dévissage d'un écrou sur un élément de liaison, caractérisé en ce qu'il comprend un bati pivotant autour d'un axe parallèle à l'élément de liaison et supportant des moyens d'entraînement en rotation de l'écrou à visser ou à dévisser et des moyens de déplacement desdits moyens d'entraînement en rotation suivant un axe parallèle à l'axe de l'élément de liaison et à une vitesse identique à celie de l'écrou en mouvement au cours de son vissage ou de son dévissage. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le bâti pivote, sous l'action d'un organe de commande, entre une première position dans laquelle les moyens d'entraînement en rotation sont embrayés tangentiellement sur l'écrou à visser ou à dévisser et une seconde position dans laquelle lesdits moyens d'entrainernent en rotation sont débrayés dudit écrou. L'invention a également pour objet un pro- cédé de vissage et de dévissage d'un écrou sur un élément de liaison,caractérisé en ce que: - on visse sur l'extrémité filetée de l'élément de liaison un écrou comportant à sa périphérie une couronne dentée, - on engage sur ladite extrémité filetée de l'élément de liaison, en vis-à-vis de l'écrou, un prolongateur comportant à sa périphérie une couronne dentée, 26 31868 - on positionne au niveau de la couronne dentée du prolongateur un dispositif de vissage automatique, - on embraye tangentiellement-le dispositif de vissage sur la couronne dentée, - on entraîne en rotation le prolongateur par le dispositif de vissage tout en l'accompagnant le long de son déplacement à une vitesse identique et sans interruption jusqu'à sa position désirée, - on débraye le dispositif de vissage de la' couronne dentée du prolongateur, - on effectue une mise en tension de l'élé- ment de vissage par l'intermédiaire du prolongateur, - puis on effectue le vissage complémentaire de l'écrou par le dispositif de vissage en position- nant ledit dispositif au niveau de la couronne dentée dudit écrou, - on relâche la mise en tension de l'écrou et, - enfin, on effectue le dévissage du prolongateur par le même dispositif. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 est une vue de dessus d'un anneau de mise en tension des éléments de liaison et sur lequel se déplace le dispositif de vissage et de dévissage conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation de l'ensemble du dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 2. On a représenté sur la figure 1, un anneau 1 de mise en tension simultanée de plusieurs éléments de liaison 2 constitués par exemple par des goujons de grandes dimensions d'axe vertical. Ces éléments de liaison sont destinés à maintenir une bride 3 par exemple sur une bride fixe 4 d'une cuve ou d'une enveloppe sous pression (figure 2) à la périphérie de laquelle sont régulièrement répar- tis lesdits éléments de liaison 2. La bride fixe 4 supporte la bride 3 par l'intermédiaire de moyens de liaison non représentés, constitués.par exemple par des biellettes, et la bride 3 supporte elle-même un ensemble d'entretoises 5 et l'anneau 1, également par des moyens de liaison non représentés, constitués par exemple par des biellet- tes. L'anneau 1 qui comporte sur sa périphérie un chemin de roulement 6 sur lequel se déplace le dispo- sitif de vissage et de dévissage désigné dans son ensemble par la référence 10. A cet effet, le dispositif de vissage et de dévissage 10 se compose d'un chariot 11. qui comporte des galets à axe horizontal 12 et des galets à axe vertical 13 qui se déplacent sur le chemin de roulement 6. Le dispositif 10 comprend également un bati 14 monté pivotant sur le chariot 11 par l'intermédiai- re d'un axe vertical décalé 15. Pour cela, le bâti 14 est constitué d'une paroi verticale 14a munie à chacune de ses extrémités d'une joue horizontale respectivement 14b et 14c. L'axe de pivotement 15 traverse les joues 14b et 14c et son extrémité inférieure est en appui sur la.face supérieure du chariot 11. Le pivotement du bâti 14 est commandé par exemple par un vérin 16 dont l'une extrémité est articulée sur la paroi verticale 14a du bati 14 et dont l'autre extrémité est articulée sur le chariot 11. L'articulation utilise des moyens connus tels que une articulation en chape comportant une rotule sphérique, non représentée, pouvant ainsi supporter des oscillations dans toutes les directions. Par ailleurs, le dispositif comporte un arbre cannelé 17 monté libre en rotation entre les joues 14b et 14c du bâti 14 et entrainé en rotation, soit dans le sens trigonométrique, soit l'inverse, par un moteur 18 fixé sur le b'âti 14 à l'aide de moyens connus. Comme cela apparait sur les figures 2, 3 et 4, l'arbre cannelé -17 entraine en rotation une roue menante 19 montée libre en rotation sur une platine 20 par l'intermédiaire d'une bague d'appui et de guidage 21 également montée sur l'arbre cannelé 17. Cette roue menante 19 engrène avec un pignon intermédiaire 22 qui est lui-même fixé par des vis, non représentées, ou tout autre moyen, sur un manchon 23 par exemple en bronze supporté par la platine 20. Le manchon 23, dans lequel est ménagé axialement un taraudage débouchant, est monté sur une vis sans fin 24 libre en rotation autour de son axe entre les deux joues 14b et 14c du bàti 14. L'extrémi- té inférieure du manchon 23 débouche au-dessous de la platine 20 et est filetée de sorte à recevoir un contre-écrou 25 vissé pour permettre à l'ensemble pignon intermédiaire 22 et manchon 23 de tourner par rapport à la platine 20 mobile verticalement, comme on le verra ultérieurement. Le pignon intermédiaire 22 engrène avec une U 31 a68 roue menée 26 montée libre en rotation sur la platine par l'intermédiaire de son axe 26a (fig 41 logé dans une bague d'appui et de guidage 27, implantée à demeure dans l'épaisseur de la platine 20. Sur l'extrémité filetée de l'élément de liaison 2 est vissé d'une part un écrou de serrage et de maintien 30 de la bride 3 sur la bride fixe 4 et d'autre part un prolongateur' 32. L'écrou 30 et le prolongateur 32 sont équipés respectivement d'une couronne dentée 31 et 33, comportant chacune Zl dents. L'extrémité opposée du prolongateur 32 coopère avec le piston 34 d'un vérin 40 disposé dans l'anneau 1 pour assurer la mise en extension de l'élément de liaison 2 avant l'une ou l'autre des opérations soit de serrage, soit de desserrage de l'écrou 30. Un ressort 41 est monté sur le prolongateur 32. L une des extrémités de ce ressort repose sur une face d'appui fixe constituée par l'anneau 1, tandis que l'autre extrémité est en appui sur une butée à billes 42 qui est elle-même en appui sur une colle- rette du prolongateur 32. Ce ressort est un compensa- teur de poids, qui, au cours des opérations de vissage ou de dévissage, permet de maintenir le prolongateur 32 dans une position favorable par rapport à l'élément de vissage, évitant ainsi les risques de grippage et tout autre phénomène destructeur. Chaque élément de liaison 2 est équipé de la sorte. La roue menée 26 comporte Z2 dents et le pignon intermédiaire 22 comporte Z3 dents, Z3 étant inférieur à Z1 dents de la couronne 31. Le taraudage du manchon 23 a un filet dont l'hélice est de meme sens que le filet de pas P1 de l'élément de liaison 2 et un pas: P3 = P1 x Z3/Z1. Enfin, la vis sans fin 24 a également un pas P3. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est le suivant. Après avoir.vissé les éléments de liaison 2 sur la bride fixe 4 et placé la bride 3 sur ladite bride fixe 4, on visse sur l'extrémité filetée de chaque élément de liaison 2 un écrou 30. Ce vissage est effectué par exemple à l'aide d'une visseuse électrique ou pneumatique, non représentée, dont le couple est réglé à une valeur relativement faible permettant d'arrêter le vissage dès que l'écrou 30 vient au contact de la bride 3. Une fois cette opération réalisée sur l'ensemble des éléments de liaison 2, on engage sur l'extrémité filetée de chacun desdits éléments de liaison, le prolongateur 32, puis on met en place l'anneau 1 qui est supporté par la bride 3 au moyen des entretoises 5. L'extrémité libre des prolongateurs 32 traverse avec jeu un alésage 35 prévu dans chaque piston 34. Le ressort 41 joue son râle de compensateur de poids. Ensuite, on visse complètement chaque prolongateur par le dispositif de vissage automatique 10. Pour cela, on déplace le dispositif 10 sur le chemin de roulement pour le positionner à proximité du.premier prolongateur 32 à visser. Au départ, le bâti pivotant 14 est en position écartée et on positionne le train d'engrena- ges 19, 22, 26 en vis à vis de la couronne dentée 33 du prolongateur en mettant en marche le moteur 18 qui 2 6 31 8 68 entraine en rotation l'arbre cannelé 17, entraînant ainsi le train d'engrenages 19, 22, 26. Le pignon intermédiaire 22, solidaire du manchon 23, entraîne à son tour en rotation ledit manchon qui tourne donc sur la vis sans fin 24 provoquant le déplacement vertical de la platine 20 et du train d'engrenages 19, 22,. 26. Lorsque ce train d'engrenages est en vis à vis de la couronne dentée 33, on arrête le moteur 18. Le vérin 16 approche le bâti 14 qui pivote autour de l'axe vertical 15, jusqu'à ce que la roue 26 vienne s'en- grener sur la couronne dentée 33 du prolongateur 32. Pour faciliter l'engrenage des dents, le moteur 18 est remis en marche au moment o s'opère l'accostage. Ce moteur entraine en rotation l'arbre cannelé 17 et la roue dentée 19, laquelle transmet ce mouvement aux roues suivantes 22 et 26. L'arbre cannelé 17 assure le guidage vertical de la platihe 20. Le prolongateur 32 commence à se visser et se déplace donc verticalement, à la vitesse d'un pas par tour. Comme les pas des filetages sur l'élément de liaison 2 et sur la vis sans fin 24 sont proportion- nels au nombre de dents des roues homologues 19, 22, 26, le manchon 23 se déplace sur la vis sans fin 24 à la meme vitesse que le prolongateur 32 sur l'élément de liaison 2. Une fois le vissage du prolongateur 32 effectué, on arrête le moteur 18 et on écarte le bati 14 qui pivote autour de l'axe 15 sous l'action du vérin 16. Ensuite,. on renouvelle l'opération sur chaque prolongateur en déplaçant le dispositif 10 sur le chemin de roulement 6. Lorsque l'ensemble des prolongateurs est vissé, on introduit sur l'extrémité libre de chaque g prolongateur une rondelle 36 et on visse un écrou 37. Le contact de la rondelle 36 avec l'écrou 37 est réalisé par l'association de surfaces coniques, l'une concave l'autre convexe, ce qui permet de s adapter aux tolérances de fabrication et aux désa- lignements possibles en exploitation. Ensuite, on alimente en fluide moteur si- multanément l'ensemble des vérins 40 par un système approprié, non représenté, de façon à exercer une traction et une mise en tension de l'ensemble des éléments de liaison 2 par l'intermédiaire des rondel- les 36 et des écrous 37. Tout- en maintenant l'ensemble des éléments de liaison 2 en extension, on complète le vissage des écrous.de serrage 30 en amenant le dispositif de vissage en vis à vis de chaque couronne dentée 31 desdits écrous 30 et en réalisant les mêmes opérations que pour le vissage des prolongateurs 32. Au cours des opérations de vissage ou de dévissage, les forces tangentielles exercées au contact de la roue 26 et de la couronne dentée de l'écrou ou du prolongateur ont tendance à faire pivoter le bâti 14 autour de l'axe 15. Pour éviter cela, le vérin 16 maintient le bàti 14 en position. Le dévissage des prolongateurs 32 et des écrous de serrage 30 s'effectue de manière identique en réalisant les opérations en sens inverse. Le dispositif, selon l'invention, permet donc d'effectuer automatiquement les opérations de vissage et de dévissage d'une série d'écrous disposés selon un meme axe vertical commun, tout en l'accompa- gnant le long de son déplacement. On obtient de la sorte une surface de contact entre les dents menantes et les dents menées constante durant toute l'opéra- tion, De plus, il permet également d'appliquer un couple de manoeuvres constant pendant toute la durée de l'opération, évitant ainsi la création de forces parasites pouvant provoquer un échauffement des surfaces en contact et une flexion de la partie libre de l'élément de liaison. Les dispositifs suivant l'invention s'ap- pliquent notamment aux cuves, enveloppes sous pres- sion, trous d'homme, trous de poing, turbines, vannes hydrauliques, pour la fixation d'un élément d'obtura- tion dans les installations telles que nucléaires, pétrochimiques ou chimiques et également dans l'industrie automobile et aéronautique. De façon générale, le dispositif s'applique dans le cadre de nombreuses installations industrielles mettant en oeuvre des éléments de liaison vissés. 1 1 REVENDICATIONS 1. Dispositif de vissage et de dévissage d'un écrou (30-32) sur *un élément de liaison (2), caractérisé en ce qu'il comprend un bâti (14) pivotant autour d'un axe (15) parallèle à l'élément de liaison (2) et supportant des moyens (17, 19, 22, 26) d'en- trainement en rotation de l'écrou (30-32) à visser ou à dévisser et des moyens (20, 241 de déplacement desdits moyens d'entraînement en rotation suivant un axe parallèle à l'axe de l'élément de liaison (2) et à une vitesse identique à celle de l'écrou en mouvement au cours de son vissage ou de son dévissage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bâti (14) pivote, sous l'action d'un organe de commande (16), entre une première position dans laquelle les moyens (17, 19, 22, 26) d entraînement en rotation sont embrayés tangentiellement -sur l'écrou (30-32) à visser ou à dévisser et une seconde position dans laquelle lesdits moyens d'entraînement en rotation sont débrayés dudit écrou. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation sont constitués par un train d'engrenages (19, 22, 26) entraîné par un arbre cannelé (17) parallèle à l'axe de pivotement du bati (14). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de déplacement du train d'engrenages (19, 22, 26) sont constitués par une platine (20) supportant ledit train d'engrenages et mobile sur une vis sans fin (24) parallèle à l'axe de pivotement du bâti (14) et par l'arbre cannelé (17). - 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le train d'engrena- ges comporte un roue menante (19) solidaire en rota- tion avec l'arbre cannelé (17) entrainée par un moteur (18), un pignon intermédiaire (22) solidaire en rota- tion avec un manchon (23) coopérant avec la vis sans fin (24), et monté libre en rotation sur la platine (20), et une roue menée (26) montée libre en rotation sur ladite platine (20>. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon (23) comporte un taraudage coopérant avec la vis sans fin (24) et dont le filet et le pas sont identiques au filet et au pas de l'élément de liaison (2). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pas des filetages de l'élément de liaison (2) et de la vis sans fin (24) sont proportionnels au nombre de dents des roues (19, 22, 26) du train d'engrenages. 8. Procédé de vissage et de dévissage d'un écrou sur un élément de liaison, caractérisé en ce que: - on visse sur l'extrémité filetée de l'élément de liaison (2) un écrou (30) comportant à sa périphérie une couronne dentée (31), - on engage sur ladite extrémité filetée de l'élément de liaison (2),. en vis-à-vis de l'écrou ), un prolongateur (32) comportant à sa périphérie une couronne dentée (33), - on positionne au niveau de la couronne dentée (33) du prolongateur (32) un dispositif de vissage automatique (10), - on embraye tangentiellement le dispositif de vissage (10) sur la couronne dentée (33), - on entraine en rotation le prolongateur (32) par le dispositif de vissage (10) tout en l'accompagnant le long de son déplacement à une vitesse identique et sans interruption jusqu'à sa position désirée, - on débraye le dispositif de vissage (10) de la couronne dentée (33) du prolongateur (32), - on effectue une mise en tension de l'élément de vissage (2) par l'intermédiaire du prolongateur (32), - puis on effectue le vissage complémentaire, de l'écrou (30) par le dispositif ce vissage (10) en positionnant ledit dispositif au niveau de la couronne dentée (33) dudit écrou (30), - on relâche la mise en tension de l' écrou (30) et, - enfin, on effectue le dévissage du -prolongateur (32) par le même dispositif (10). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on utilise un dispositif de vissage ou de dévissage (10) tel que revendiqué dans les revendications 1 à 7.