Brevet FR2750632A1 — publié le 19980109

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MEULAGE D'UNE SUREPAISSEUR D'UNE PIECE METALLIQUE L'invention concerne un procédé de meulage pour aplanir une surépaisseur d'une surface d'une pièce métallique, notamment d'un rail de voie ferrée à l'emplacement d'une soudure, au moyen d'une meule circulaire rotative Elle concerne également un dispositif de meulage pour aplanir une surépaisseur d'une surface d'une pièce métallique, notamment d'un rail de voie ferrée, à l'emplacement d'une soudure, au moyen d'une meule circulaire rotative, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Lors de la soudure de pièces métalliques, le cordon de soudure qui est déposé à la jonction des pièces crée une surépaisseur qu'il est ensuite nécessaire d'éliminer par un usinage approprié. Lorsque les pièces sont de petites dimensions et peuvent être montées en atelier, sur des machines d'usinage telles que des planeuses ou autres, I'aplanissage de la surépaisseur ne pose pas de problème. En revanche, lorsque le meulage doit être effectué sur le site, ce qui est le cas des rails de chemin de fer, le problème est beaucoup plus complexe. Très souvent, I'opération, qui est longue et fastidieuse, s'exécute à la main, ce qui peut aboutir à une finition peu précise. Pour les rails de trains à grande vitesse en particulier, la finition doit obligatoirement atteindre une précision qu'il est difficile d'atteindre manuellement de façon répétitive. Pour cette raison on a développé des machines automatiques de meulage qui ne comportent toutefois pas de détecteurs simples et efficaces capables de déterminer avec précision la fin de l'opération de meulage, c'est-à-dire le moment où la surépaisseur a totalement disparu. L'invention se propose de combler cette lacune en réalisant un dispositif de meulage et en développant un procédé approprié pour meuler les surépaisseurs d'une pièce métallique, et en particulier les cordons de soudures sur des rails de voies ferrées, ce dispositif étant agencé pour détecter avec précision et d'une manière simple et efficace le moment où la surépaisseur a totalement disparu. Ce but est atteint par le procédé selon la présente invention, caractérisé en ce que l'on détecte automatiquement la fin de l'opération de meulage au moyen d'un circuit électrique comportant un élément de contact électrique intégré dans ladite meule circulaire rotative, et de moyens pour détecter la fermeture de ce circuit suite au contact dudit contact électrique avec ladite pièce métallique dans la zone de la surépaisseur et/ou dans une zone adjacente qui constitue une surface de référence. Selon une première forme de réalisation du procédé, I'on arrête automatiquement l'opération de meulage lorsque l'on détecte deux contacts électriques par tour de meule, I'un de ces contacts correspondant au contact dudit élément de contact électrique avec ladite pièce métallique dans la zone de la surépaisseur et l'autre contact correspondant au contact dudit élément de contact électrique avec ladite pièce métallique dans ladite zone adjacente. Selon une seconde forme de réalisation du procédé, I'on procède à un balayage de la zone de la surépaisseur et d'au moins une zone adjacente, et l'on détecte les contacts entre ledit élément de contact électrique et ladite pièce métallique uniquement dans ladite zone adjacente, ladite opération de meulage étant interrompue au moment de cette détection. Dans toutes les formes de réalisation, pour meuler une surface cylindrique de section quelconque, on procède par meulage de facettes adjacentes couvrant la zone de la surépaisseur. Ce but est également atteint par le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de contact électrique intégré dans ladite meule circulaire rotative, et des moyens pour détecter les contacts de cet élément avec ladite pièce métallique dans la zone de la surépaisseur d'une part et, le cas échéant, dans une zone adjacente exempte de surépaisseur qui constitue une surface de référence. Dans une forme de réalisation avantageuse, ledit élément de contact électrique comporte un organe conducteur monté dans l'épaisseur d'une meule boisseau, cet organe conducteur étant disposé parallèlement à l'axe de rotation de la meule. Dans une variante de réalisation, ledit élément de contact électrique peut comporter un organe conducteur monté dans l'épaisseur d'une meule plate, cet organe conducteur étant disposé radialement et débouchant à la périphérie de cette meule. Dans cette variante le dispositif comporte un balai collecteur connecté audit élément de contact, et une barre conductrice agencée pour coopérer avec ledit balai collecteur pour constituer un circuit électrique dans lequel sont inclus ladite pièce métallique et un dispositif de détection d'un signal électrique, ladite barre conductrice étant électriquement interrompue dans la zone de la surépaisseur. L'interruption de la barre conductrice peut par exemple être réalisée au moyen d'un curseur isolant réglable en position. De préférence, L'organe conducteur, qui est intégré dans la meule et qui peut être constitué par une tige en graphite, est logé dans une gaine isolante comportant un matériau fibreux constituant au moins une couche périphérique à l'organe conducteur. Ledit matériau fibreux peut comporter du papier. Dans toutes les formes de réalisation l'organe conducteur et la gaine isolante doivent être agencés pour s'user à la même vitesse que la meule. L'invention sera mieux comprise en référence à la description détaillée d'exemples de réalisation et aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, la figure 2 représente schématiquement une deuxième forme de réalisation du dispositif selon l'invention, la figure 3 représente schématiquement le fonctionnement d'un générateur de signal associé au dispositif selon l'invention, et la figure 4 représente un graphique illustrant les signaux issus du générateur de la figure 3, utilisé dans le cadre de la forme d'exécution du dispositif correspondant à la figure 1. En référence à la figure 1, le dispositif de meulage 10 représenté comporte une meule rotative 11, qui est l'outil de meulage destiné à aplanir une surépaisseur 12 d'une surface d'une pièce métallique 13, telle qu'un rail de voie ferrée. Dans l'exemple représenté, la meule est une meule boisseau, en cloche ayant une section transversale en forme de U, la surface active étant annulaire. Cette meule est montée sur un chariot 14 agencé pour se déplacer selon la double flèche A sur une poutre transversale 15, au moyen de quatre galets de guidage 16. Cette poutre transversale est portée par deux supports d'extrémité 17 comportant un manchon fileté 18 dans lequel est engagée une vis sans fin 19. Les deux vis sans fin 19 disposées de part et d'autre de la poutre transversale 15 portent chacune un pignon d'entraînement 20 qui s'engrène respectivement avec un pignon d'entraînement 21 disposé à 90" et solidaire d'un arbre d'entraînement rotatif 22. Les pignons 20 et 21 constituent deux couples d'engrenage agencés pour entraîner les vis 19 et pour assurer un déplacement en translation selon la double flèche B, de la poutre transversale 15. Les couples d'engrenages 20, 21 sont rendus solidaires de deux montants 23 et d'une traverse 24 d'un bâti qui porte l'ensemble du dispositif et qui permet de monter ce dernier sur un plan de référence R de la pièce métallique 13, au moyen de brides de fixation 25. La meule 11 est entraînée par un moteur électrique 26 porté par le chariot 14 et alimenté par un câble 27 approprié, logé dans un support ou chemin de câbles 28 qui est relié à une boîte de connexion 29 elle-même couplée à un tableau électrique 30. Le déplacement du chariot 14 selon la double flèche A s'effectue au moyen d'un vérin pneumatique 31 sans tige, qui est alimenté en fluide comprimé par des produits 32 et 33 qui aboutissent à un boîtier d'alimentation 34 portant également un inverseur pneumatique 35 agencé pour inverser alternativement le sens du déplacement du chariot 14. L'entraînement de l'arbre 22 peut se faire au moyen d'une manivelle 36, ou de tout autre moyen manuel ou mécanisé. La meule 11 comporte un élément de contact électrique 40 comportant un organe conducteur 40a intégré dans une gaine isolante 40b logée dans un alésage 42 ménagé à travers toute son épaisseur. Cet élément de contact électrique est connecté par un câble à une bague collectrice 43 qui coopère avec un détecteur travaillant sur un secteur angulaire de l'ordre de 90 . Lorsque la meule est en rotation, tant que la surépaisseur 12 subsiste, un seul signal électrique apparaît pour chaque tour de cette meule. Dès que la surépaisseur a disparu, L'élément de contact électrique 40 arrive à chaque tour de la meule en contact d'une part avec la zone de surépaisseur et, d'autre part, avec la surface de référence R, de sorte que deux signaux apparaissent à chaque tour de la meule. Le dispositif 50 selon la figure 2 diffère de la réalisation précédente en ce que la meule 51 est du type meule à disque et en ce que la pièce 52 est mobile par rapport à la meule. Comme précédemment, la meule comporte un élément de contact électrique 53 comportant un organe conducteur 53a intégré dans une gaine isolante 53b qui est logée dans un alésage radial 54 ménagé dans l'épaisseur de la meule. L'axe 55 de la meule porte une bague collectrice 56 qui coopère avec des balais de contact 57 portés par un support 58 solidaire d'une console fixe 59 qui porte le moteur de la meule. La pièce 52 est portée par un plateau magnétique 60 qui est solidaire d'une table mobile 61 d'une planeuse d'atelier 62 ou similaire. Une barre électriquement conductrice 63 est montée sur la table mobile 61 et un curseur isolant 64 est lié à cette barre à laquelle elle est fixée au moyen d'une vis de blocage 65. Le curseur isolant est disposé sensiblement à la verticale de la zone à meuler 12 de la pièce 52. La barre 63 est liée électriquement à la table mobile. Un balai collecteur 66 fixe par rapport à la table mobile 61 est de préférence monté sur le bâti de la planeuse d'atelier 62. Un boîtier d'alimentation 67 assure l'alimentation électrique ainsi que la distribution du courant d'alimentation du circuit de détection du système. Un câble 68 relie ce boîtier d'alimentation 67 aux balais de contact 57 et un autre câble 69 relie le boîtier 67 au balai collecteur 66. Le boîtier 67 est alimenté en énergie électrique par un câble 70. Dans cette forme de réalisation, la console 59, qui porte la meule 51, est fixe, la pièce 52 étant mobile par rapport à cette meule. La pièce se déplace alternativement de part et d'autre d'un axe sensiblement vertical passant par l'axe de la meule. De cette manière, la zone à meuler 12, c'est-à-dire la surépaisseur due à une soudure est balayée de gauche à droite et de droite à gauche. La barre électriquement conductrice 63 se déplace en même temps que la table mobile. Etant donné que le curseur isolant est disposé à la verticale de la zone qui couvre la zone à meuler lorsque la meule se situe dans cette zone, aucun signal électrique n'est transmis à un détecteur (non représenté) via l'élément de contact électrique 53 et le balai collecteur 66. Lorsque la meule est décalée par rapport à la zone à meuler, deux cas peuvent se produire: - soit la périphérie de la meule est située à la hauteur de la protubérance et ne touche pas la surface de référence R de la pièce de part et d'autre de cette protubérance et, dans ce cas, le circuit n'est pas fermé et aucun signal n'apparaît bien que le balai collecteur 66 soit en contact avec la barre conductrice 63 de part et d'autre du curseur isolant 64; - soit la périphérie de la meule est située à la hauteur de la surface de référence R, parce que la protubérance est complètement meulée et, dans ce cas, le circuit est fermé de part et d'autre de la pièce 52 et un signal de fin de meulage est émis par le dispositif. La figure 3 illustre le principe de la détection de la fin du meulage. L'élément de contact électrique de la meule est constitué par l'organe conducteur 40a et sa gaine isolante 40b dans l'exemple de réalisation de la figure 1 et de l'élément de contact électrique 53 constitué de l'organe conducteur 53a enrobé dans sa gaine isolante 53b dans l'exemple de réalisation de la figure 2. L'organe conducteur est de préférence constitué par une tige en graphite plus ou moins dur, comme par exemple une mine de crayon, et la gaine isolante peut être faite d'un enroulement de papier ou d'un manchon en un matériau friable qui n'encrasse pas la meule, cette gaine étant avantageusement faite au moins partiellement d'un matériau fibreux plus ou moins tendre selon le graphite utilisé. L'élément de contact électrique est positionné de façon qu'il dépasse de quelques millimètres la surface de meulage et s'use sensiblement à la même vitesse que la meule. Le détecteur D fournit un signal DR à un microcontrôleur 80. Une came 81 agencée pour tourner avec l'axe de la meule, coopère avec un détecteur 82 optique ou capacitif ou similaire pour fournir un signal ME au microprocesseur. La came présente une entaille 83 d'un quart de cercle, ce qui permet de définir une base de temps qui détermine une fenêtre de mesure de 1800. La pièce à meuler 13, par exemple un rail, est connectée à la masse 84 du microcontrôleur. La tension d'alimentation est connectée à la borne 85. Une alarme 86 est prévue pour signaler le contact du détecteur avec la surface de référence de la pièce à meuler. Un signal QA dit de "quittance alarme" est transmis au microcontrôleur. La figure 4 illustre la forme des signaux du système. Le signal ME définit une mesure du temps correspondant à un angle de 90" de la meule et un temps de mesure correspondant. Le signal DR correspond à des impulsions du détecteur D. Les impulsions ne sont prises en compte que dans la fenêtre de mesure. Le signal MC illustre le premier signal DR qui est maintenu pendant le temps de 90" de rotation de la meule. Le signal AL définit l'ordre d'alarme lorsqu'un deuxième signal DR apparaît dans la fenêtre de mesure. Le signal QA correspond à la quittance et à l'annulation de l'ordre. Le système mesure le temps de parcours de la meule d'un angle de 90" et mémorise ce temps. Il sert de référence pour créer une immunité de 90" dès la détection d'un contact avec la pièce. Il sert aussi à délimiter une fenêtre de mesure de 1800 pour détecter un deuxième point de contact éventuel qui permet d'identifier la fin du meulage et l'enclenchement de l'alarme. Sans alarme, et dès la fin de la fenêtre de mesure, le système se met en attente d'un nouveau premier signal DR. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante évidente pour l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé de meulage pour aplanir une surépaisseur d'une surface d'une pièce métallique, notamment d'un rail de voie ferrée à l'emplacement d'une soudure, au moyen d'une meule circulaire rotative, caractérisé en ce que l'on détecte automatiquement la fin de l'opération de meulage au moyen d'un circuit électrique comportant un élément de contact électrique intégré dans ladite meule circulaire rotative, et de moyens pour détecter la fermeture de ce circuit suite au contact dudit contact électrique avec ladite pièce métallique dans la zone de la surépaisseur et/ou dans une zone adjacente qui constitue une surface de référence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on arrête automatiquement l'opération de meulage lorsque l'on détecte deux contacts électriques par tour de meule, l'un de ces contacts correspondant au contact dudit élément de contact électrique avec ladite pièce métallique dans la zone de la surépaisseur et l'autre contact correspondant au contact dudit élément de contact électrique avec ladite pièce métallique dans ladite zone adjacente. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on procède à un balayage de la zone de la surépaisseur et d'au moins une zone adjacente, et en ce que l'on détecte les contacts entre ledit élément de contact électrique et ladite pièce métallique uniquement dans ladite zone adjacente, ladite opération de meulage étant interrompue au moment de cette détection. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour meuler une surface cylindrique de section quelconque, on procède par meulage de facettes adjacentes couvrant la zone de la surépaisseur. 5. Dispositif de meulage pour aplanir une surépaisseur d'une surface d'une pièce métallique, notamment d'un rail de voie ferrée, à l'emplacement d'une soudure, au moyen d'une meule circulaire rotative, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de contact électrique (40, 53) intégré dans ladite meule circulaire rotative (11, 51), et des moyens pour détecter les contacts de cet élément avec ladite pièce métallique (13, 52) dans la zone de la surépaisseur (12) d'une part et, le cas échéant, dans une zone adjacente exempte de surépaisseur qui constitue une surface de référence (R). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément de contact électrique (40) comporte un organe conducteur (40a) monté dans l'épaisseur d'une meule boisseau (11), cet organe conducteur étant disposé parallèlement à l'axe de rotation de la meule. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément de contact électrique (53) comporte un organe conducteur (53a) monté dans l'épaisseur d'une meule plate, cet organe conducteur étant disposé radialement et débouchant à la périphérie de cette meule. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un balai collecteur (66) connecté audit élément de contact (53), et une barre conductrice (63) agencée pour coopérer avec ledit balai collecteur pour constituer un circuit électrique dans lequel sont inclus ladite pièce métallique (52) et un dispositif de détection d'un signal électrique, ladite barre conductrice étant électriquement interrompue dans la zone de la surépaisseur. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'interruption de la barre conductrice est obtenue au moyen d'un curseur isolant (64), réglable en position. 10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe conducteur (40a, 53a) intégré dans la meule (11, 51) est logé dans une gaine isolante (40b, 53b). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe conducteur (40a, 53a) est constitué par une tige en graphite. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la gaine isolante (40b, 53b) comporte un matériau fibreux constituant au moins une couche périphérique à l'élément de contact électrique (40, 53). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit matériau fibreux comporte du papier. 14. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe conducteur (40a, 53a) et la gaine isolante (40b, 53b) sont agencés pour s'user à la même vitesse que la meule.