Brevet FR2703084A1 — publié le 19940930

L'invention concerne une machine de meulage des rails d'une voie ferrée, du type comprenant un châssis principal et au moins un module de meulage comportant au moins un châssis supporté par deux roues prenant appui sur un rail et monté sur le châssis principal, au moins une unité de meulage pourvue d'une tête de meulage et d'un moteur d'entraînement en rotation de la meule de cette tête, un dispositif de support de la tête de meulage, qui est articulé audit châssis de module de façon pivotante autour du rail dans un plan perpendiculaire à celui-ci, et un dispositif de commande du positionnement angulaire de la tête de meulage dans ce plan. Des machines de meulage de ce type sont déjà connues. Ces machines, présentent, entre autres inconvénients, celui d'être mal adapté au problème que pose des obstacles que les meules peuvent rencontrer lorsque la machine travaille sur un tronçon à obstacles, tel que des rails de guidage que l'on trouve par exemple sur les ponts et dans des courbes, les contre-rails présents dans tous les appareils de voie, les attaches encombrantes sur les rails bas. Ces obstacles font que pour pouvoir passer avec les modules de meulage, on est obligé de monter des meules de petit diamètre, ce qui va à l'encontre de la qualité du meulage dans la mesure où la vitesse de coupe diminue progressivement avec le diamètre des meules. De plus, un changement des meules oblige d'arrêter la machine, d'où une perte de productivité. La présente invention a pour but de proposer une machine de meulage qui permet d'éviter les inconvénients qui viennent d'être décrits et de garder les avantages de la meule à grand diamètre. Pour atteindre ce but, la machine selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'évitement d'obstacles par déplacement en translation de la tête de meulage après un positionnement angulaire de cette dernière dans le plan de son pivotement. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le support de la tête de meulage comprend une partie porteuse de la tête de meulage, une partie d'articulation du dispositif de support au châssis de module et une partie de liaison de la partie porteuse à la partie d'articulation, qui assure le déplacement en translation de la tête de meulage par rapport à la partie d'articulation. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de I'invention et dans lesquels:: - la figure 1 est une vue latérale d'une machine de meulage des rails d'une voie ferrée, selon l'invention, qui comporte deux paires de modules de meulage; - les figures 2 à 5 sont des vues simplifiées par suppression de parties non nécessaires pour la compréhension, dans la direction parallèle à la voie ferrée, d'une unité de meulage selon l'invention, dans quatre positions angulaires différentes; - la figure 6 est une vue latérale à plus grande échelle d'un module de meulage selon l'invention; - la figure 7 est une vue en direction de la voie ferrée, à plus grande échelle du module de meulage selon la figure 6; - la figure 8 est une vue de dessus du module de meulage selon la figure 7;; - les figures 9 et 10 sont des vues simplifiées semblables aux figures 2 à 5 d'une unité de meulage selon l'invention, qui est équipée d'un dispositif d'évitement d'obstacles; - la figure Il est une vue latérale d'un module de meulage selon l'invention, équipé de dispositifs d'évitement d'obstacles; et - la figure 12 est une vue de dessus du module de meulage selon la figure 11. La figure 1 montre de façon générale une machine de meulage selon I'invention, équipée de quatre modules de meulage dont deux sont associés à chaque rail et décalés dans la direction longitudinale de celui-ci. Les modules portent le numéro de référence 1, le rail étant désigné par le numéro 2. Chaque module de meulage comprend une unité de rectification et une unité de reprofilage. Ces deux unités 4 présentent la même structure mais peuvent travailler de façon indépendante. Elles se distinguent seulement l'une de l'autre par l'angle d'inclinaison par rapport au plan vertical, longitudinal du rail, dans un plan perpendiculaire à ce dernier. Dans le cas de l'unité de rectification, l'angle d'inclinaison a peut varier entre + et -30 , tandis que l'unité de reprofilage peut s'incliner de O à -72". Etant donné qu'un module de meulage selon l'invention est particulièrement apte pour être utilisé contre l'usure ondulatoire forte des rails, qui peut provoquer l'écrouissage de la tête du rail, ce qui amène une déformation du profil qui est en contact avec le boudin des roues, le reprofilage à l'aide de l'unité de reprofilage permet de compléter les travaux de rectification pour reconstituer le profil complet de la tête du rail. Les deux unités de meulage 4, à savoir l'unité de rectification et l'unité de reprofilage, sont montées dans un châssis cadre rigide 5, chacune de façon indépendante de l'autre. Comme il ressort des figures 7 à 8, ce cadre 5 présente une structure générale de forme parallélépipèdique, s'étend au-dessus du rail 2 et est divisé en deux parties 6 et 7 séparées par un élément de cadre de cloisonnement 8 de forme rectangulaire au milieu du châssis cadre 5. Comme le montrent les figures 2 à 5, chacune des deux unités 4 est montée dans une partie de cadre parallélépipèdique 6 ou 7. Le cadre 5 prend appui sur son rail associé 2 par l'intermédiaire de deux roues 10 à boudin et des consoles de support 11 fixées à la base du cadre, au niveau de son axe symétrique longitudinal et faisant saillie du cadre, vers l'extérieur, dans la direction longitudinale du cadre. Chaque roue 10 est montée à l'extrémité d'une telle console de support 11. Chaque unité de meulage comprend une tête de meulage 12 comportant une meule rotative 14 en forme de cylindre plein ou creux, le cas échéant, de tronc de cône, et un moteur hydraulique 13 qui entraîne en rotation la meule, par le truchement d'un accouplement élastique. Chaque tête de meulage 12 est reliée par un dispositif de support 16 en forme d'un parallélogramme constitué d'une paire de biellettes supérieures 17 et d'une paire de biellettes inférieures 18, à un montant 19. Les biellettes de chaque paire 17, 18 sont rendues solidaires par des entretoises telles que celles indiquées en 20. Les deux biellettes sont articulées à une extrémité, de part et d'autre de la tête de meulage 4, à celle-ci, et à l'autre extrémité au montant 19.Ce dernier est solidaire de deux bras de support parallèle 21, qui sont latéralement écartés l'un de l'autre dans la direction longitudinale du module et articulés à leur extrémité libre en 22 au châssis cadre 5 de façon pivotante autour d'un pivot parallèle à l'axe longitudinal du module. Les deux bras 21 et ainsi le montant 19 peuvent pivoter autour des pivots 22 à l'aide d'un vérin électrique de positionnement 23 dont le corps est articulé en 24 au châssis cadre 5 et dont la tige de piston est articulée en 25 à un élément excentrique 26 fixé au bras pivotant 21 situé du côté de l'élément de cadre intermédiaire 8 du châssis 5. On constate qu'en actionnant le vérin électrique 23, on peut faire pivoter le montant 19 lequel, grâce au parallélogramme de support 16, provoque une inclinaison parallèle de la tête de meulage, ce qui permet de choisir les différentes génératrices qui permettent de meuler le rail, comme le montrent les figures 2 à 5.Les figures 2 à 4 montrent une unité de rectification qui se caractérise par un angle d'inclinaison a variant entre +30 et -30 . La figure 5 illustre une unité de reprofilage dans laquelle la tête de meulage peut pivoter selon un angle a compris entre 0 et -720. Sur cette figure, l'unité est dans sa position d'inclinaison maximale. On constate que cette inclinaison par rapport à l'unité de rectification est possible parce que l'élément excentrique 26 est plus court. Chaque tête de meulage comprend en outre un vérin hydraulique 28 qui a pour fonction d'appliquer sur la tête de meulage 14 une force appropriée. Ce vérin prend appui par son extrémité supérieure en 29 sur des bras d'appui en saillie 30 qui sont solidaires du montant 19 tandis que son extrémité inférieure, formée par sa tige, est articulée en 31 sur une pièce solidaire des biellettes inférieures 18. En mettant le vérin 28 sous pression, celui-ci exerce une force dirigée vers le bas sur la biellette 18 et par conséquent sur la tête de meulage 14. Au vérin hydraulique 28 est associé un ressort 32 qui s'appuie avec sa partie inférieure sur une pièce non particulièrement représentée, qui est solidaire du montant 19. La partie supérieure du ressort prend appui sur un organe d'appui 33 qui est solidaire de la paire de biellettes supérieures 17. Ce ressort est précontraint de façon que sa force, lorsque la pression de l'huile dans le vérin 28 descend à un seuil donné, par exemple à zéro, prenne le dessus et exerce une poussée du bas vers le haut en éloignant ainsi la tête de meulage du rail. Pour que l'opérateur puisse être averti que la tête de meulage est ainsi hors service, on pourrait ajouter un contact de fln de course électrique, actionné, par exemple, par une des biellettes du parallélogramme. Ce contact pourrait allumer une lampe témoin correspondant à la tête de meulage concernée.L'intérêt du ressort consiste aussi dans le fait que, lorsque la machine a terminé son travail et est mise en position marche-haut-le-pied, il suffit de mettre la pression de l'huile à l'échappement pour que les vérins ne soient plus alimentés. La poussée des ressorts fait monter alors automatiquement toutes les têtes de meulage, rendant superflu tout verrouillage mécanique pour la sécurité de marche. La machine de meulage selon l'invention comporte en outre un dispositif de palpage portant la référence 40, qui a pour fonction de mettre en appui les boudins des roues support 10 des modules de meulage contre le rail 2. Grâce à ce dispositif de palpage, le positionnement du module se fait toujours par rapport au rail indépendamment de la position de la machine. Ceci a pour conséquence que la génératrice de meulage choisie sera toujours parallèle à l'axe longitudinal du rail, et donc la bonne qualité du meulage sera assurée. Grâce au dispositif de palpage, le module meuleur est désolidarisé de la machine. Le châssis cadre 5 du module est supporté, d'une part, par les deux roues ferroviaires 10 en appui sur et contre le rail et, d'autre part, par des pivots 44 à une des extrémités d'un support en forme d'un parallélogramme 41 qui est composé par une bielle supérieure 42 et une bielle inférieure 43 dont les autres extrémités sont fixées par l'intermédiaire de rotules 45 à un cadre 46 en forme d'un L inversé dont la branche horizontale 48 située en haut s'étend perpendiculairement en direction longitudinale de la machine. Les deux bielles 42, 43 sont articulées à la partie verticale 47 du L.Comme le montrent les figures 7 et 8, les cadres en forme de L 46 des deux unités 4 juxtaposés dans la direction transversale de la machine sont situés l'une à côté de l'autre de façon à former une configuration d'ensemble en forme d'un T. On constate encore sur la figure 8, que les pivots 44 se trouvent dans un plan vertical passant au milieu entre les roues 10 du module. Les deux cadres 46 en forme de L sont eux-mêmes suspendus, d'une part, à une glissière circulaire 51, laquelle est fixée au châssis 52 de la machine, et, d'autre part, à une glissière rectangulaire 54 fixée elle aussi au châssis 52 par l'intermédiaire d'un support 55 (figure 6). Grâce à cette structure, chaque module de meulage peut pivoter autour de l'axe vertical formé par les pivots 44 et se déplacer perpendiculairement à la voie ferrée dans un plan horizontal le long des glissières 51 et 54. Comme il ressort clairement de la figure 8, le dispositif de palpage comporte un vérin pneumatique 57 dont le corps est fixé à l'un des deux cadres 46 tandis que la tige est fixée à l'autre cadre. En mettant sous pression le vérin 57, on exerce une force sur les parallélogrammes 41 formés par les bielles 42 et 43 et par conséquent sur les châssis cadres 5 des modules via les pivots 44. Cette force qui est dirigée vers l'extérieur de la voie, perpendiculairement au rail, plaquera avec pression identique les boudins des roues 10 sur le champignon du rail 2. Etant donné la symétrie de la structure de la machine, on obtient par réaction le même effet d'application des roues des autres modules de meulage contre le rail. On réalise ainsi l'effet de "palpage du rail". Chaque dispositif de palpage comprend en outre un vérin hydraulique 61 qui est articulé à une extrémité en 62 au cadre en L 46, au niveau de la branche horizontale 48 de ce cadre et, par l'autre extrémité, en 63 à la bielle inférieure 43 du parallélogramme 41. Ce vérin hydraulique 61 permet de relever ou abaisser chaque module de meulage 7, comme cela est illustré à la figure 7. Pour mettre en ou hors service les modules, il suffira d'actionner leur vérin hydraulique 61. La machine comprend en outre, associée aux deux modules de meulage juxtaposés perpendiculairement dans la direction longitudinale de la machine, un dispositif de butée, qui permet de retirer ces deux modules dans leur position élevée marche-haut-le-pied, vers le plan vertical symétrique longitudinal de la machine. Ce dispositif de butée comprend un cadre 65 qui comporte une partie 66 s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale de la machine et porte à chacune de ses extrémités une butée 67. Cette partie 66 est montée coulissante, à chaque extrémité dans un support 68 fixé au châssis 52. Des ressorts 69 sont interposés entre chaque support 68 et la butée associée 67 pour assurer que ces butées soient toujours centrées. Lorsque l'on souhaite rouler avec les deux modules de meulage en configuration élevée ou abaissée et retirée vers l'intérieur, appelée configuration "chariot", par exemple lors d'un passage d'un appareil de voie, on inverse la poussée dans le vérin 57. Le châssis 5 du module viendra alors en appui, par l'intermédiaire d'un galet 70, sur les butées 67 (figure 8). Lorsque lors de la mise en service des modules, ceux-ci se trouvent en position marche-haut-le-pied, il suffit de les mettre en configuration "chariot" et de les descendre sur la voie. Du fait que les modules sont alors parfaitement centrés, la mise en position "travail" peut se faire sans problème. La configuration "chariot" est aussi intéressante lorsqu'on se trouve en présence d'une voie ferrée dont les champignons des rails sont tellement usés et écrouis que le fait de meuler en "palpant" devient impossible dans la mesure où la correction des erreurs par reprofilage n'est plus faisable. Dans ce cas, l'empattement de la machine étant plus important que celui du module, sa fonction de transfert pour la distribution des erreurs sera meilleure. I1 conviendra donc de faire quelques passages en configuration chariot pour dégrossir et ensuite revenir au palpage par le meulage de finition. En se référant aux figures 9 et 12 on décrira ci-après un mode de réalisation des modules de meulage qui comprend un dispositif d'évitement d'obstacles, c'est-à-dire qui permet de travailler sur un tronçon à obstacles de la voie ferrée, sans qu'il soit nécessaire de changer les meules. Les obstacles que les meules peuvent rencontrer sont par exemple les rails de guidage que l'on trouve sur les ponts, dans les courbes, etc..., les contrerails que l'on trouve dans tous les appareils de voie, les attaches encombrantes sur des rails bas, comme l'illustre la figure 10, etc.... On sait que la structure de l'acier du rail et sa dureté déterminent une vitesse de coupe dont le minimum pour garantir une certaine qualité se situe à 30 m/s et le maximum à 50 m/s. De plus, pour éviter l'usure trop rapide des meules, celles-ci doivent avoir un diamètre le plus grand possible (diamètre de 250 mm maximal) compte tenu des puissances disponibles qui sont de l'ordre de 10 kW/tete de meulage. Enfin, plus le diamètre de la meule est grand, meilleure est la correction du défaut ondulatoire. Or, les obstacles susmentionnés font que pour pouvoir passer avec les modules de meulage, on soit obligé de monter des meules de petit diamètre, ce qui va à l'encontre de la qualité du meulage (vitesse trop basse) dans la mesure où la vitesse de coupe diminue progressivement avec le diamètre des meules, et provoque une usure rapide inadmissible ainsi qu'une mauvaise correction des défauts. De plus, un changement des meules oblige d'arrêter la machine, d'où une perte de productivité. Le dispositif d'évitement d'obstacles selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients et de garder les avantages de la meule à grand diamètre. Le dispositif d'évitement permet de déplacer la meule sur son plan de travail sans pour autant déplacer le point de pivotement de l'ensemble. Ce dispositif peut équiper les modules de rectification et de reprofilage. La structure des modules étant modulaire, un montage ultérieur est aussi possible. Dans le mode de réalisation d'un module de meulage équipé d'un dispositif d'évitement d'obstacles selon les figures 9 et 12, les bras pivotants 21 ne sont pas directement solidaires du montant 19, mais sont solidarisables de ce dernier par l'intermédiaire de moyens permettant de modifier la position relative entre ces bras 21 et le montant 19. A cette fin, les extrémités des bras 21, qui sont reliées au montant dans les figures 2 à 8 sont interconnectées par un tube 75 qui porte deux pièces de support 76 qui s'étendent radialement et verticalement vers l'extérieur et vers le bas et présentent chacune à leur extrémité libre une douille de guidage 77. Le montant 19 porte à son extrémité inférieure deux guides cylindriques 78 qui sont parallèles et écartés l'un de l'autre dans la direction longitudinale du module.Les guides s'étendent perpendiculairement à partir du montant 19 réalisé sous forme d'une platine. L'extrémité libre des guides est retenue dans une pièce 79 qui est solidaire de la platine et constitue avec celle-ci un ensemble en forme d'un L. Comme le montrent les figures, les douilles de guidage 77 des supports 76 portées par le tube 75 solidaire des bras 21 sont montées coulissantes sur les guides 78. Le tube 75 porte en outre un bras de support 80 qui fait saillie radialement vers l'extérieur de ce tube et est articulé à son extrémité libre en 81 à la tige de piston d'un vérin hydraulique 82 dont le corps est fixé en 83 à la platine 19. Le vérin s'étend parallèlement aux guides 78. Comme dans le mode de réalisation du module de meulage représenté aux figures 2 à 5, le pivotement des bras 21 est accompli par actionnement du vérin électrique 23. Mais, en actionnant le vérin hydraulique 82, on peut déplacer en translation le montant en forme de platine 19 ce qui assure le déplacement de la tête de meulage sans modifier quoi que ce soit dans la géométrie du parallélogramme formé par les biellettes 17 et 16 qui la supportent, ni dans les supports de bras de levier du vérin 28 assurant la pression des meules sur le rail et du ressort 32 qui lui est associé. De plus, le point de pivotement 22 ne varie pas. Ainsi, la meule est déplaçable quelle que soit sa position, en vue d'éviter les obstacles, comme décrit ci-avant, avec les avantages qui en découlent. Le fonctionnement de la machine selon l'invention, qui vient d'être décrite en se référant aux figures, ressort de façon évidente de sa description. La machine selon l'invention présente des avantages considérables. Elle procure une qualité parfaite du travail de meulage grâce au dispositif de palpage qui assure que les boudins des roues supportant les modules sont toujours latéralement appliqués contre les champignons du rail. En effet, grâce à cette mesure, les têtes de meulage sont toujours parallèles à l'axe longitudinal du rail, pendant le travail de rectification ou de reprofilage de façon que les différentes facettes de meulage soient toujours parallèles aux rails. En associant à chaque vérin d'application des têtes de meulage et ainsi des meules contre le rail, un ressort tel que le ressort 32, l'invention permet d'éviter des verrouillages mécaniques compliqués des têtes de meulage qui seraient nécessaires lors de la marche-haut-le-pied et le problème qui se produirait si la force d'appui engendrée sur la tête de meulage par un vérin hydraulique venait à manquer pour quelque raison que ce soit. En effet, grâce au ressort la meule est automatiquement déplacée vers le haut. En équipant, le cas échéant, les têtes de meulage des dispositifs d'évitement d'obstacles qui viennent d'être décrits, les modules de meulage peuvent travailler dans des zones de voie ferrée à obstacles, sans qu'il soit nécessaire de changer les meules à grand diamètre contre des meules d'un plus faible diamètre, comme cela est nécessaire dans le cas de machine selon l'état de la technique. Ainsi, la machine selon l'invention, même dans des zones de voie à obstacles peut travailler dans des meilleures conditions sans perte d'efficacité et de qualité du travail de meulage effectué. REVENDICATIONS 1. Machine de meulage des rails d'une voie ferrée, du type comprenant un châssis principal et au moins un module de meulage comportant au moins un châssis supporté par deux roues prenant appui sur un même rail et monté sur le châssis principal, au moins une unité de meulage pourvue d'une tête de meulage et d'un moteur d'entraînement en rotation de la meule de cette tête, un dispositif de support de la tête de meulage qui est articulé audit châssis de module de façon pivotante autour du rail dans un plan perpendiculaire à celui-ci, et un dispositif de commande du positionnement angulaire de la tête de meulage, caractérisée en ce qu'il comprend un dispositif d'évitement d'obstacles par déplacement en translation de la tête de meulage (12) après un positionnement angulaire de cette dernière dans le plan de son pivotement. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de support comprend une partie porteuse (16, 19) de la tête de meulage (12), une partie d'articulation (21) du dispositif au châssis de module (5) et le dispositif d'évitement d'obstacles réalisé sous forme d'une partie de liaison de la partie porteuse à la partie d'articulation, qui est adapté pour permettre un déplacement en translation de la partie porteuse (16, 19) par rapport à la partie d'articulation (21). 3 Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie porteuse (16, 19) du dispositif de support d'une tête de meulage (12) est réalisée sous forme d'un parallélogramme (16) s'étendant dans un plan vertical et articulé à un montant (19) relié par le dispositif d'évitement d'obstacles à la partie d'articulation (21) précitée. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le parallélogramme de support (16) de la tête de meulage est formé par un dispositif de biellettes supérieures (17) et un dispositif de biellettes inférieures (18), articulées respectivement à la tête de meulage (12) et au montant (19), et en ce qulun dispositif générateur d'une force d'application de la meule (14) au rail (2) est prévu, tel qu'un vérin (28) monté entre ledit montant (19) et le dispositif de biellettes inférieures (18) et qu'un dispositif (32) est associé au générateur de la force d'application de la meule au rail, qui est adapté pour exercer sur la tête de meulage (12) une force *une valeur prédéterminée, agissant à l'encontre de ladite force d'application. 5. Machine selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la partie d'articulation (21) du dispositif de support d'une tête de meulage (12) comprend un bras (21) qui est monté pivotant autour d'un axe (22) au châssis cadre (5) du module de meulage (1), cet axe s'étendant parallèlement au rail (2) dans le plan médian vertical de celui-ci. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de liaison est fixé au bras pivotant (21) et est monté mobile en translation sur le montant du parallélogramme (16) de support de la tête de meulage (12). 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de liaison comprend deux guides de forme allongée (78), un dispositif (75, 77) solidaire du bras pivotant (21) et monté coulissant sur ces guides, ainsi qu'un moyen de commande du coulissement de ce dispositif sur les guides (78), tel qu'un vérin (82).