Brevet FR2705776A1 — publié le 19941202

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETERMINATION DE LA POSITION ANGULAIRE D'UNE PIECE DE REVOLUTION D'AXE HORIZONTAL, LORS DE SA MISE EN FORME A CHAUD L'invention concerne un procédé et un dispositif de détermination de la position angulaire d'une pièce de révolution d'axe horizontal, lors de sa mise en forme à chaud, notamment après forgeage. Classiquement les pièces de révolution de grande dimension sont mises en forme à chaud par forgeage. I1 en est ainsi par exemple pour des viroles, anneaux ou même arbres pleins, notamment en acier. Par exemple pour une pièce annulaire telle qu'une virole, la mise en forme, conduisant en particulier à la réduction de son épaisseur et simultanément à l'augmentation de son diamètre, se fait par forgeage au moyen d'un marteau agissant, perpendiculairement à l'axe de la virole, sur la paroi de cette dernière, soutenue par un mandrin formant enclume, introduit à l'intérieur de la virole et reposant par ses deux extrémités sur des chandelles. Pour forger la virole sur tout son pourtour, il est donc nécessaire de faire tourner celle-ci autour de son axe pour amener successivement entre mandrin et marteau les différentes zones circonférentielles de la virole. Classiquement, la rotation de la virole est provoquée entre deux coups de marteau, par 11 entraînement en rotation du mandrin, par exemple par des vireurs à chaînes comportant des chaînes soutenant les extrémités du mandrin, au delà des chandelles, en encerclant ces extrémités par dessous. Ainsi, un déplacement des chaînes, après un léger levage pour dégager le mandrin des chandelles, provoque la rotation du mandrin et donc de la virole. Actuellement, le contrôle de cette rotation est effectué visuellement par l'opérateur. En effet, bien qu'il soit possible de mesurer le déplacement des chaînes, on ne peut pas se fier à cette mesure pour déterminer la rotation de la virole, du fait des glissements aléatoires qui peuvent se produire d'une part entre chaîne et mandrin et d'autre part entre mandrin et virole. Par ailleurs, il n'est pas possible d'utiliser des moyens de mesure directe par contact, du fait des grandes dimensions des pièces ainsi forgées, et des conditions d'environnement, notamment de la forte chaleur dans le cas du forgeage sur pièces chaudes, qui interdisent à l'opérateur de rester à proximité de la pièce en cours de forgeage. Or le positionnement angulaire de la virole est un paramètre important qui conditionne la régularité du forgeage. Le problème est donc de pouvoir déterminer avec précision, à tout moment lors du forgeage, la position angulaire de la virole. Le même problème se pose lors du forgeage de grosses pièces cylindriques telles que des arbres pleins, forgés entre une enclume et un marteau diamétralement opposés par rapport à ces pièces pleines, dont la rotation est provoquée au cours du forgeage par des moyens similaires à ceux décrits précédemment pour le forgeage des viroles. L'invention a donc pour objet un procédé de détermination de la position angulaire d'une pièce de révolution de grande dimension ayant une direction axiale, lors de sa mise en forme par forgeage, notamment par forgeage à chaud, ce procédé permettant de déterminer précisément ladite position. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que, avant forgeage de la pièce, celle-ci étant disposée de manière que sa direction axiale soit horizontale, on fixe rigidement sur une surface frontale de la pièce, perpendiculaire à la direction axiale, un support portant des moyens de mesure de l'inclinaison de ce support par rapport à une direction de référence, fixe dans l'espace et perpendiculaire à la direction axiale de la pièce, et lors de la rotation de la pièce en cours de forgeage, on mesure ladite inclinaison et on en déduit ladite position angulaire. La détermination de la position de la pièce à partir de la mesure du déplacement des chaînes des vireurs, outre les inconvénients précédemment cités, ne permet en fait que de mesurer une longueur d'arc de déplacement. Or en cours de forgeage, cette longueur d'arc ne peut être représentative avec précision d'un angle de rotation, car, du fait même de ce forgeage, la dimension diamétrale de la pièce varie. Une détermination précise de la position angulaire n'est donc pas possible. Contrairement à cet art antérieur, la présente invention permet de définir précisément la position angulaire, car les moyens de mesure sont liés directement à la pièce elle-même, et en sont donc solidaires pendant le forgeage. La position angulaire est ainsi exactement définie à tout moment, indépendamment des variations dimensionnelles de la pièce provoquées par le forgeage. Selon une disposition particulière de l'invention, le support des moyens de mesure d'inclinaison est fixé sur la pièce par clouage, par exemple par clouage sur la surface frontale d'un moyen de fixation auquel le support est lié. Ce mode de fixation présente l'avantage d'être rapide et utilisable même lorsque la pièce est à haute température, et d'accepter les déformations que la pièce peut subir à son voisinage lors du forgeage. Selon une autre disposition particulière, les informations fournies par la mesure de l'inclinaison sont transmises à distance par des moyens de transmission sans contact. Ainsi, aucune liaison matérielle ne vient perturber les déplacements de la pièce lors de sa rotation, et lesdites informations, captées par des moyens de réception adéquats, peuvent être traitées en continu pour déterminer la position angulaire de la pièce, et utilisées immédiatement pour le process, par exemple pour piloter la rotation de la pièce. L'invention a aussi pour objet un dispositif de mesure de la position angulaire d'une pièce de révolution en cours de forgeage, au cours duquel l'axe de révolution de la pièce s'étend horizontalement, ce dispositif permettant de déterminer précisément et à tout moment ladite position. Selon l'invention le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte un support, des moyens de fixation pour fixer le support sur une face frontale de la pièce, perpendiculaire à son axe de révolution, des moyens de mesure de l'inclinaison du support par rapport à une direction de référence, fixe dans l'espace et perpendiculaire à l'axe révolution, des moyens de transmission à distance des résultats de la mesure d'inclinaison, et des moyens de réception et de traitement de ces résultats pour en déduire la position angulaire de la pièce. Préférentiellement, en particulier pour l'utilisation du dispositif sur des pièces chaudes, le support est muni d'un revêtement thermiquement isolant, et de moyens de fixation de ce support sur la pièce. Les moyens de mesure de l'inclinaison comportent par exemple un inclinomètre permettant de mesurer l'inclinaison du support par rapport à la direction verticale et les moyens de transmission à distance, peuvent être notamment un émetteur à haute fréquence ou à infrarouge. Préférentiellement, les moyens de mesure de l'inclinaison et les moyens de transmission sont placés dans un boîtier qui comporte des moyens d'isolation thermique, permettant de limiter pendant tout le forgeage, l'échauffement desdits moyens de mesure et de transmission. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite à titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention, pour la détermination de la position angulaire d'une virole en acier de grandes dimensions au cours de son forgeage à chaud. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de l'installation de forgeage et d'une virole en cours de forgeage, munie d'un dispositif selon l'invention - la figure 2 est une vue correspondante en plan, la virole étant représentée en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 est une vue de détail du boîtier du dispositif et de sa fixation sur la virole - la figure 4 est une vue de détail du dispositif, en coupe selon les lignes IV-IV de la figure 3. L'installation représentée aux figures 1 et 2 comporte deux chandelles 1 qui supportent un mandrin 2 cylindrique formant enclume, et un marteau 3. La pièce forgée est une virole 4 en acier de grande dimension, par exemple de diamètre 4 m et de longueur 4 m, et à haute température, par exemple 1200"C. La virole 4 repose sur le mandrin 2 qui passe à l'intérieur de la virole. La paroi de la virole est forgée par martelage entre le mandrin 2 et le marteau 3. Pour faire tourner la virole en vue du forgeage sur toute sa circonférence, les extrémités du mandrin sont soutenues par des chaînes 5 d'un dispositif vireur, non représenté, porté par exemple par un pont de levage. En commandant le déplacement des chaînes 5, entre deux coups de marteau, celles-ci provoquent la rotation du mandrin, lequel entraîne par frottement la virole 4. Le dispositif de détermination de la position angulaire de la virole comporte un boîtier 10 dont une paroi 11 constitue un support pour un inclinomètre 12, lequel permet de mesurer l'inclinaison ss, dans le plan P vertical perpendiculaire à la direction axiale A de la virole, du support 11 par rapport à la verticale. Les parois du boîtier 10 sont en fait des doubles parois constituées, comme indiqué figure 4, d'une paroi intérieure 13 et d'une paroi extérieure 14, par exemple métalliques, entre lesquelles est placé un matériau isolant 15, tel qu'une mousse absorbante imprégnée d'un fluide à chaleur latente de vaporisation élevée, par exemple de l'eau. La paroi extérieure 14 comporte des orifices 16 permettant l'évacuation de la vapeur. Préalablement à son utilisation, le boîtier est porté à une température assez faible, par exemple 200C pour bénéficier de l'inertie thermique. Ainsi lorsque le dispositif est soumis à la forte chaleur rayonnée par la virole, le fluide se vaporise progressivement empêchant un échauffement trop important de l'intérieur du boîtier. La température interne du boîtier peut ainsi être maintenue suffisamment faible en fin de forgeage, par exemple, aux environs de 400C. En complément aux moyens d'isolation thermique décrits ci-dessus, le dispositif est pourvu, du côté destiné à venir en contact avec la virole, d'un revêtement 17 épais en matériau thermo-isolant, et comporte de plus des écrans 18 disposés de manière à éviter que le rayonnement thermique de la virole parvienne directement au boîtier 10. Le dispositif comporte des moyens pour permettre sa fixation sur la virole. Préférentiellement ces moyens sont constitués d'une pièce tubulaire 19 liée au boîtier 10, qui permet le passage d'un organe de fixation, par exemple une pointe 20, implantée dans la virole. A l'intérieur du boîtier 10, sont placés d'une part un inclinomètre 12, connu en soi, comportant une masselotte pivotante selon un axe horizontal, et un potentiomètre dont la résistance varie en fonction de la position de la masselotte, et un émetteur 21 à haute fréquence, relié à l'inclinomètre, pour transmettre à un récepteur, non représenté, les signaux de mesure de l'inclinomètre. Grâce à tous les moyens d'isolation thermique précédemment décrits, l'inclinomètre et l'émetteur peuvent être maintenus pendant tout le forgeage à une température suffisamment basse pour assurer leur fonctionnement. La mise en oeuvre du dispositif pour déterminer la position angulaire de la virole en cours de forgeage est très simple : avant le début du forgeage, le dispositif est fixé rigidement sur une surface frontale 6 de la virole 4 par clouage directement dans le métal de la virole, sensiblement à mi-épaisseur de celle-ci. Le signal fourni par l'inclinomètre, représentatif de l'inclinaison du boîtier par rapport à la verticale, est transmis par l'émetteur à des moyens de traitement de ce signal, qui définissent une position d'origine de la virole. Lorsque, au cours du forgeage, la virole est entraînée en rotation par le système vireur, le boîtier 10 subit le même déplacement, mais la masselotte de l'inclinomètre restant toujours à la verticale, la résistance du potentiomètre varie, provoquant une variation correspondante du signal transmis par l'émetteur. Ainsi à tout moment on peut connaître l'angle p d'inclinaison du boîtier par rapport à la position d'origine, et en déduire la position angulaire de la virole. Ce signal peut de plus être utilisé pour piloter la commande des vireurs, et automatiser le forgeage. Connaissant ainsi à tout moment la position angulaire de la virole, il est possible, en associant cette mesure avec des mesures dimensionnelles (épaisseur, diamètre), de représenter en continu le profil de la virole, et d'améliorer la régularité du forgeage. L'invention n'est pas limitée au dispositif et au procédé décrits ci-dessus à titre d'exemple. En particulier, l'émetteur haute fréquence pourra être remplacé par tout autre moyen de transmission à distance, par exemple par rayons infrarouges. La fixation du dispositif sur la virole peut aussi être réalisée par d'autres moyens, et la pointe 20 remplacée par tout organe de fixation, par exemple à vis, pour faciliter le démontage du dispositif. REVENDICATIONS 1) Procédé de détermination de la position angulaire (a) dtune pièce (4) de révolution ayant une direction axiale (A), lors de sa mise en forme par forgeage, notamment par forgeage à chaud, caractérisé en ce que, avant forgeage de la pièce (4) celle-ci étant disposée de manière que sa direction axiale (A) soit horizontale, on fixe rigidement sur une surface frontale (6) de la pièce, perpendiculaire à la direction axiale (A), un support (11) portant des moyens de mesure (12) de l'inclinaison (ss)de ce support par rapport à une direction de référence fixe dans l'espace et perpendiculaire à la direction axiale de la pièce, et lors de la rotation de la pièce en cours de forgeage, on mesure ladite inclinaison et on en déduit ladite position angulaire (a). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (11) des moyens de mesure d'inclinaison est fixé sur la pièce (4) par clouage. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les informations fournies par la mesure de l'inclinaison sont transmises à distance par des moyens de transmission sans contact. 4) Dispositif de mesure de la position angulaire (a) d'une pièce de révolution (4) en cours de forgeage, au cours duquel l'axe de révolution (A) de la pièce s'étend horizontalement, caractérisé en ce qu'il comporte un support (11), des moyens de fixation pour fixer le support sur une face frontale (6) de la pièce (4), perpendiculaire à son axe (A), des moyens (12) de mesure de l'inclinaison (ss) du support par rapport à une direction de référence, fixe dans l'espace et perpendiculaire à l'axe (A), des moyens de transmission à distance des résultats de la mesure d'inclinaison, et des moyens de réception et de traitement de ces résultats pour en déduire la position angulaire (a) de la pièce (4). 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de mesure de l'inclinaison comportent un inclinomètre (12) permettant de mesurer l'inclinaison du support (11) par rapport à la direction verticale. 6) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de transmission à distance comportent un émetteur (21) haute fréquence ou à infrarouge. 7) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de mesure de l'inclinaison, et les moyens de transmission sont placés dans un boîtier (10) à double parois (13,14) comportant , entre ces parois, un fluide à chaleur latente de vaporisation élevée. 8) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qulil comporte sur le support (11), du côté de la pièce (4) un revêtement (17) en matériau thermo-isolant.