Brevet FR2777816A1 — publié le 19991029

DISPOSITIF MODULAIRE DE REALISATION D'UNE OU PLUSIEURS OPERATIONS DE TRAITEMENT SUPERFICIEL SUR DES PIECES NOTAMMENT DE PETITES DIMENSIONS La présente invention se rapporte au traitement superficiel de pièces, plus précisément de pièces métalliques de petites dimensions. L'invention s'applique tout particulièrement à des pièces de type aiguille d'injecteurs de moteurs diesel, mais peut bien entendu s'appliquer à d'autres types de pièces telles que billes, ressorts, vis, etc... qui doivent subir, comme les aiguilles d'injecteurs, une succession de traitements superficiels au cours ou à la fin de leur processus de fabrication, tels que lavage, graissage, séchage, etc... De tels traitements doivent, et c'est le cas précisément des aiguilles d'injecteurs, être effectués dans des conditions d'efficacité, de précision, de respect de l'environnement, de rendement et d'économie, particulièrement exigeantes. La présente invention vise à résoudre ces problèmes et ces exigences en proposant des moyens aptes à la mise en oeuvre automatique et successives des différents traitements tels que ceux cités plus haut, sur les pièces en cours ou en fin d'usinage et tout particulièrement, bien que non exclusivement, sur des pièces métalliques de petites dimensions telles que des aiguilles d'injecteurs. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif modulaire de réalisation d'une ou plusieurs opérations de traitement superficiel sur des pièces de petites dimensions, notamment des aiguilles d'injecteurs, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un module d'entrée et d'un module de sortie, chacun du type à tiroir pourvu d'une chambre de réception d'une pièce à traiter et mobile entre deux positions, I'une dans laquelle ladite chambre se trouve dans un circuit de transit traversant le module et l'autre dans laquelle ladite chambre est isolée et le circuit de transit interrompu, et d'au moins un module de traitement interposé entre les deux modules d'entrée et de sortie, ledit module de traitement comprenant un canal de transit en alignement avec ledit circuit de transit des modules d'entrée et de sortie, ledit canal de transit communiquant, côté module d'entrée, avec une première chambre et, côté module de sortie, avec une seconde chambre, les deux chambres susdites étant susceptibles d'être reliées à au moins un circuit de fluide de traitement sous pression, ledit module de traitement comportant en outre des moyens de retenue provisoire d'une pièce dans le canal de transit, et en ce que lesdits modules d'entrée et de sortie sont munis de moyens assurant sélectivement la communication entre lesdites chambres du module de traitement et les sources externes d'introduction ou de récupération des fluides de traitement. Avantageusement, le dispositif comporte une pluralité de modules de traitement alignés coaxialement entre les modules d'entrée et de sortie, avec interposition, entre deux modules de traitement, d'une entretoise de fermeture des chambres des modules, percée d'un passage central, en sorte de réaliser éventuellement différents traitements sur différents modules, ces derniers étant reliés à des circuits appropriés d'introduction et de récupération de fluides appropriés aux traitements. Suivant les types de traitement à appliquer aux pièces, entre deux modules de traitement adjacents peut être interposé un module à tiroir analogue auxdits modules d'entrée et de sortie, afin de constituer un sas d'isolement évitant le mélange de fluides opérant respectivement dans les modules disposés de part et d'autre dudit module sas. Le module affecté à un traitement tel qu'un sablage est muni de canaux radiaux débouchant dans le canal de transit du module en sorte de réaliser un sablage de la pièce au défilé au cours du transit de la pièce dans le module. Pour d'autres traitement du type mesure ou comptage, le module est équipé de moyens propres à effectuer lesdites opérations de mesure ou comptage. Dans le cas d'une mesure du diamètre d'une pièce de révolution telle qu'une aiguille d'injecteur par exemple, la mesure peut être effectuée de manière fluidique, par comparaison des différences de pression des flux de fluide circulant dans le canal de transit du module, respectivement occupé par une pièce étalon et par la pièce à mesurer. Le dispositif de l'invention assure de manière automatique la prise en charge et le transfert, une à une, des pièces à traiter, depuis le module d'entrée jusqu'au module de sortie, puis leur évacuation, en appliquant à chaque pièce, dans le ou chaque module de traitement, un traitement particulier, tel que lavage, graissage, dégraissage, séchage, chauffage ou refroidissement, sablage, ébavurage ou autre traitement superficiel, à l'aide de fluides appropriés, en fonction des traitements spécifiques à chaque pièce, étant entendu que le nombre et la nature des modules de traitement sont déterminés en fonction des pièces à traiter et des traitements, au sens large défini plus haut, c'est-à-dire pouvant incorporer une mesure ou un comptage, à effectuer sur les pièces. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels: - Figure 1 est une vue en coupe axiale verticale d'un dispositif selon I'invention destiné au traitement superficiel d'aiguilles d'injecteurs; - Figure 2a est une vue en coupe axiale d'un module de traitement du dispositif de la figure 1; - Figure 2b est une vue de gauche du module de la figure 2a - Figure 2c est une vue de droite du module de la figure 2a - Figures 3 à 8 illustrent diverses phases de fonctionnement du dispositif, et -Figure 9 représente une variante de réalisation du dispositif de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté en 1 un module d'entrée, en 2 un module de sortie, en 3 un jeu de trois modules de traitement identiques, référencés 3a, 3b, 3c, interposés entre les modules d'entrée 1 et de sortie 2 et en E une entretoise interposée entre deux modules de traitement. L'ensemble est superposé et maintenu pressé pour assurer l'étanchéité des différents circuits de fluide pouvant s'établir dans l'ensemble. Les modules d'entrée et de sortie 1, 2 sont constitués chacun d'un bloc métallique 4 percé d'un canal circulaire 5 dont le diamètre permet le libre passage de la pièce à traiter, en l'occurrence une aiguille d'injecteur A, et muni d'un tiroir, respectivement 6 et 7, mobile orthogonalement à l'axe du canal 5. Le tiroir 6 est mobile, sous l'action d'un moyen, par exemple pneumatique ou hydraulique, non représenté, entre deux positions, dont une, illustrée par la figure 1, dans laquelle l'aiguille A, engagée dans la partie amont du canal 5, est bloquée dans le canal en reposant par son extrémité inférieure sur un coussinet 8 solidaire du tiroir. En outre, dans cette position du tiroir 6, ladite partie amont du canal 5 est en communication avec une source de vide 9 (non représentée) via des petits canaux 10 débouchant dans un percage 1 1 dans l'axe du tiroir. L'autre position du tiroir 6 fait communiquer les deux parties, amont et aval, du canal 5 via un passage 12 ménagé dans le tiroir et sensiblement de même diamètre que le canal 5. Le tiroir 7 est mobile, à l'aide de moyens similaires de ceux du tiroirs 6, entre deux positions dont une, illustrée par la figure 1, dans laquelle le passage entre les deux parties, amont et aval du canal 5 du module 2, est interrompu. Dans cette position, le tiroir 7 présente en regard de la partie amont (supérieure) du canal 5 une surface qui va servir de support à l'aiguille A et qui est munie d'un coussinet 13 analogue au coussinet 8, par exemple en élastomère. L'autre position du tiroir 7 fait communiquer les deux parties, amont et aval, du canal 5 via un passage 14 ménagé dans le tiroir 7 et sensiblement de même diamètre que le canal 5, le passage 14 communiquant en permanence avec le canal 5 d'amont, quelle que soit la position du tiroir 7. Sur la figure 2a, on a représenté un module de traitement, par exemple le module 3a. Il est constitué d'un bloc métallique cylindrique percé suivant son axe d'un canal 1 5 de même diamètre que les canaux 5. Le canal 15 débouche (figure 2c) sur la face amont 16 (côté module d'entrée 1) du module 3a, sur une première chambre circulaire 17 d'alimentation tangentielle du canal 15, communiquant elle-même avec une seconde chambre annulaire 18 coaxiale au canal 15. Ce profil de chambre d'alimentation est bien entendu adapté à l'injection d'un liquide visqueux. Le canal 15 débouche sur la face opposée 19 du module 3a (figure 2b) sur une première chambre annulaire 20 communiquant elle-même par des conduits rayonnants 21 avec une seconde chambre annulaire 22 coaxiale au canal 15. Ce profil est bien entendu adapté à un écoulement gazeux. Les trois modules de traitement 3, les deux entretoises E, percées en leur centre d'un passage 15' et les modules d'entrée 1 et de sortie 2 sont alignés de façon que les canaux ou passages 5, 15 et 15' soient coaxiaux, les entretoises E faisant office d'obturateur fermant les chambres 18, 22. Par ailleurs, dans le passage 15' de chaque entretoise E est disposé un organe 23 de retenue provisoire de la pièce à traiter dans le canal 15 du module de traitement considéré, la hauteur du canal 15 correspondant sensiblement à celle de ladite pièce, par exemple l'aiguille A. Ledit organe 23 de retenue provisoire est par exemple un diaphragme ou un joint à lèvre circulaire compressible de diamètre légèrement inférieur à celui de l'aiguille A, le diaphragme ou le joint à lèvre 23 étant agencé pour faire office de racleur vis à vis de la surface périphérique cylindrique du corps de l'aiguille A lors de son passage d'un module de traitement au module de traitement suivant. Sur la figure 1, on a représenté en 24 un passage ménagé dans le module d'entrée 1 et faisant communiquer la chambre annulaire 18 du premier module de traitement 3a avec une source (non représentée) de fluide sous pression de traitement. Le passage 24 est également relié, par des liaisons non représentées, à la chambre annulaire 18 des deux autres modules de traitement 3b, 3c. Dans le module 1, est également ménagé un passage 25 faisant communiquer, par une liaison symbolisée en tiretés en 26, la chambre annulaire 22 de la face aval 19 du module de traitement 3a avec un circuit (non représenté) d'introduction ou de retour de fluide de traitement sous pression. Le module de sortie 2 comporte également un passage 27 faisant communiquer la chambre annulaire 22 du dernier module de traitement 3c avec un circuit (non représenté) d'introduction ou de retour de fluide de traitement sous pression. Enfin, le module 2 comporte un passage 28 faisant communiquer le passage d'évacuation 14 du tiroir 7 (dans la position de la figure 1) avec un 1 5 circuit (non représenté) de retour d'un fluide de traitement. Le fonctionnement du dispositif est le suivant, les pièces à traiter étant des aiguilles d'injecteurs A. Les aiguilles A sont acheminées dans un conduit (non représenté) raccordé au module 1, à l'aide par exemple d'air comprimé qui s'échappe par le passage 11, le tiroir 6 étant dans la position de la figure 1, dans laquelle une aiguille A est en attente dans la partie amont du canal 5. L'air comprimé de transfert des aiguilles sert également à évacuer, par le passage 11, une partie des saletés et particules solides ou liquides adhérant à la pièce A, réalisant ainsi un pré-nettoyage de cette dernière. Le flux 29 d'alimentation en pièces délivre ces dernières une à une. La première étape de transit de l'aiguille A du module d'entrée 1 jusqu'au module de sortie 2, amène ladite aiguille A dans le premier module de traitement 3a (figure 3). A cet effet, le tiroir 6 est placé dans son autre position, d'alignement des canaux 5, 12 et l'aiguille A tombe par gravité dans le canal 15 du module 3a, o elle est retenue par le joint à lèvre 23, aucun fluide ne circulant dans les différents circuits pneumatiques ou hydrauliques. Le premier traitement superficiel de la pièce A est par exemple un lavage. A cet effet (figure 4), le tiroir 6 est remis dans sa position initiale d'obturation du canal 5 et de l'huile de lavage sous pression est envoyée (flèche 30) dans le passage 24 alimentant les chambres annulaires 18 des deux premiers modules de traitement 3a, 3b. L'aiguille A est ainsi alimentée sous pression en zone basse et haute. Ceci fait remonter légèrement la pièce au dessus de son siège (constitué par la lèvre annulaire du joint 23). On obtient ainsi un lavage intégral de la surface externe de la pièce 1. En outre, I'introduction tangentielle de l'huile de lavage dans le canal 15 provoque un effet vortex rendant plus efficace, homogène et complet le lavage. En effet, I'injection tangentielle de l'huile accélère la vitesse du jet d'huile et lui confère une trajectoire de contact en hélice autour de l'aiguille A, la conjonction de ces paramètres améliorant substantiellement l'efficacité du 1 5 lavage. En comparaison, les techniques traditionnelles de lavage des aiguilles d'injecteurs mettent en oeuvre des systèmes complexes, coûteux et gourmands en fluide spécial de lavage, constitués de machines-tunnels à bain trempant. Ces systèmes sont peu efficaces car pas suffisamment agressifs pour décoller en particulier les minuscules copeaux de matière collés aux pièces à la suite de leur usinage. L'évacuation de l'huile de lavage s'effectue via le passage 25 (flèche 31) qui est la seule sortie possible, les autres circuits de retour, en aval (27, 28) de la pièce A comme en amont, étant à cet effet interrompus. La durée du lavage est bien entendu commandée automatiquement, de même que les mouvements du tiroir 6 et l'isolation des circuits non utilisés. Les figures 5 et 6 illustrent le transfert de l'aiguille A du module 3a vers le module de sortie 2. Tout d'abord (figure 5), I'envoi d'huile de lavage sous pression est maintenu (flèche 30), mais l'évacuation ne s'opère plus via le passage 25, mais via le passage 28 du module de sortie 2 (flèche 32). Les autres circuits de retour possible sont isolés (25, 27). Par la différence de pression sur les faces d'extrémité de la pièce A, on provoque l'avance forcée de cette dernière au travers des différents joints 23, qui réalisent au passage un raclage efficace de la face cylindrique de la pièce A. En fin d'avance (figure 6), la pièce A est retenue dans la partie amont du canal 5 du module de sortie 2, par le tiroir 7. L'huile de lavage est alors chassée de la colonne formée par les canaux 5, 15, par envoi d'air de séchage sous pression (flèche 33) dans le passage 27 alimentant la chambre annulaire 22 du module de traitement 3c. L'air pénètre dans la colonne centrale (5, 15) au dessus de la pièce A, s'échappe vers le haut en direction du passage 25 (via la chambre 22 et le circuit 26 du module 3a) et vers le bas en direction du passage 28 en balayant la pièce A. Avantageusement, les restes d'huile dans le canal 15 du module 3a sont évacués via un petit ajutage de vidage 25' ménagé dans le module 1 entre le passage 25 et la chambre 18. L'huile étant ainsi évacuée, la pièce A peut être séchée (figure 7) par le flux d'air acheminé en 23 et envoyé en totalité sur la pièce A, le passage 25 étant isolé, l'air ressortant en 34. La figure 8 illustre l'évacuation de la pièce A par gravité, par déplacement du tiroir 7 pour mettre en alignement les conduits 5, 14 du module de sortie 2. La pièce A est récupérée par exemple par un conduit (non représenté) prélevant la pièce'à la sortie du module 2 et l'acheminement à un autre poste. Pour accélérer cette évacuation, de l'air comprimé peut être envoyé dans le passage 27, en s'échappant en même temps que la pièce A. Après évacuation, le tiroir 7 est remis en position initiale de repos (figure 1). L'enchaînement des divers mouvements des tiroirs 6, 7 et de fluides de traitement (air, huile ou autres) est bien entendu piloté automatiquement de manière informatique suivant un programme définissant la nature des traitements, leur ordre, leur durée. Comme illustré sur la figure 8, le dispositif comporte un automate 35 relié aux tiroirs 6, 7, au circuit 29 d'alimentation des pièces A une à une et à des vannes (non représentées) de commande des circulations des fluides dans les divers passages 11, 24, 25, 27, 28, afin de réaliser le programme de traitement prévu. Dans l'exemple décrit ci-dessus les traitements à effectuer sont un lavage suivi d'un séchage. D'autres opérations, selon la nature des pièces à traiter, peuvent être réalisées telles que chauffage, refroidissement, sablage, ébavurage, revêtement d'un film spécial, graissage, dégraissage, traitement de surface quelconque, voire une simple mesure ou un comptage. Le sablage est par exemple assuré par un module de traitement spécial tel que celui représenté en 3'c sur la figure 8 et comprenant un certain nombre de canaux radiaux 36 débouchant dans le canal central 15 et chargé d'envoyer un fluide de sablage 37 frappant la pièce en cours de transit au travers du module 3'c. L'ébavurage peut être réalisé par exemple avec le fluide de coupe de la machine effectuant l'étape d'usinage suivante. Cet ébavurage peut être réalisé par puisions de fluide. Une mesure par exemple du diamètre des aiguilles A peut être effectuée dans un module de traitement. A cet effet, I'aiguille maintenue dans ce module par un organe de retenue 23 est par exemple soumise à un flux d'air sous pression traversant le canal 15. Une mesure de la différence de pression d'air entre l'entrée et la sortie dudit canal, puis une comparaison de cette mesure avec celle, effectuée dans les mêmes conditions sur une aiguille étalon, permet de connaître le diamètre de l'aiguille en cours de mesure. Le nombre de modules de traitement 3 est approprié au nombre et/ou à la nature des traitements à réaliser sur les pièces. Il faut noter que tous ces traitements s'opèrent dans des enceintes confinées de dimension très réduites, ce qui, d'une part, élimine toutes pollutions externes et tous dangers pour les opérateurs, notamment si l'un des fluides de traitement est inflammable ou explosif et, d'autre part, économise les agents de traitement ou de déplacement des pièces dans le dispositif, ces agents étant avantageusement ceux présents sur les machines d'usinage desdites pièces. Le dispositif de l'invention est notamment tout à fait approprié à une intégration sur les sites d'usinage, au plus près des postes de fabrication et contrôle en utilisant les fluides disponibles sur ces sites et en faisant travailler le dispositif dans les temps morts machines ou entre deux postes par exemple réception-contrôle et emballage. L'huile de lavage des aiguilles A est avantageusement constituée par de l'huile de la machine d'usinage à côté de laquelle peut être installé le dispositif de l'invention. Il est à noter qu'un même module de traitement ou un groupe de modules de traitement peut véhiculer différents fluides de traitement, s'il y a compatibilité ou un intérêt, par exemple de dilution d'un fluide par un autre pour son évacuation. i15 La figure 9 illustre une variante de réalisation du dispositif de la figure 1 suivant laquelle le module 2 sert de sas d'isolement entre le module de traitement 3c et un module de traitement supplémentaire 3d, suivi d'une entretoise E munie d'un organe de retenue provisoire 23 et, enfin, d'un module de sortie 2' similaire au module 2. Les chambres 18 et 22 du module 3d sont reliées à des circuits propres (non représentés) d'introduction et de retour d'un fluide particulier de traitement qui doit être isolé des autres fluides opérant dans les modules 3a à 3c, le tiroir 7 du module 2 étant en position d'isolement du module 3d et le passage 28' étant fermé. Ce dispositif de la figure 9 comporte ainsi un module d'entrée 1 et un module de sortie 2'. D'une manière générale, entre un module d'entrée et un module de sortie peuvent être interposés un nombre quelconque de modules de traitement avec éventuellement un ou plusieurs sas d'isolement de même nature que les modules d'entrée-sortie, selon le nombre et la nature des opérations à effectuer sur les pièces. Le diamètre du conduit central du dispositif (5, 15, 15') et la nature des organes de retenue 23 sont bien entendu adaptés aux nature, forme et dimensions des pièces à traiter. C'est ainsi que le dispositif de l'invention peut être adapté au traitement de pièces de plus grandes tailles que les pièces évoquées plus haut, aiguilles d'injecteur, vis, ressorts, billes, et s'appliquer au traitement de pièces d'un poids de plusieurs kilogrammes ou des pièces allongées de longueur supérieure à 400 millimètres telles que des rails de distribution hydraulique. D'une manière générale l'invention s'applique au nettoyage de pièces ou éléments requérant un indice de propreté important et notamment mais non exclusivement au secteur de l'automobile, qu'elles soient tournantes (par exempla arbre à came) ou statiques (par exemple carters et boîtiers de pompe à eau). Il est à noter enfin que les chambres 18, 22 des modules de traitement peuvent être adaptées, quant à leur géométrie, à la nature, liquide ou gazeuse et à la viscosité des fluides susceptibles d'y circuler. REVENDICATIONS 1. Dispositif modulaire de réalisation d'une ou plusieurs opérations de traitement superficiel sur des pièces de petites dimensions, notamment des aiguilles d'injecteurs (A), caractérisé en ce qu'il est constitué d'un module d'entrée (1) et d'un module de sortie (2), chacun du type à tiroir (6, 7) pourvu d'une chambre (12, 14) de réception d'une pièce à traiter (A) et mobile entre deux positions, I'une dans laquelle ladite chambre se trouve dans un circuit de transit (5) traversant le module et l'autre dans laquelle ladite chambre est isolée et le circuit de transit interrompu, et d'au moins un module de traitement (3) interposé entre les deux modules d'entrée (1) et de sortie (2), ledit module de traitement (3) comprenant un canal de transit ( 15) en alignement avec ledit circuit de transit (5) des modules d'entrée et de sortie, ledit canal de transit (15) communiquant, côté module d'entrée (1), avec une première chambre (18) et, côté module de sortie (2), avec une seconde chambre (22), les deux chambres susdites étant susceptibles d'être reliées à au moins un circuit de fluide de traitement sous pression, ledit module de traitement (3) comportant en outre des moyens (23) de retenue provisoire d'une pièce (A) dans le canal de transit (15), et en ce que lesdits modules d'entrée (1) et de sortie (2) sont munis de moyens assurant sélectivement la communication entre lesdites chambres du module de traitement (3) et les sources externes d'introduction ou de récupération des fluides de traitement. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de modules de traitement (3a à 3c) alignés coaxialement entre les modules d'entrée (1) et de sortie (2), avec interposition, entre deux modules de traitement, d'une entretoise (E) de fermeture des chambres (18, 22) des modules, percée d'un passage central (15') muni dudit organe de retenue provisoire (23), en sorte de réaliser éventuellement différents traitements sur différents modules (3a à 3c), ces derniers étant reliés à des circuits appropriés d'introduction et de récupération de fluides appropriés aux traitements. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de retenue provisoire (23) de chaque module de traitement est un joint à lèvre annulaire ou un diaphragme formant racleur de la face périphérique externe de la pièce à traiter (A). 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie amont du canal de transit (5) du module de sortie (2) forme chambre d'évacuation susceptible d'être traversée par un fluide de traitement, notamment un fluide de séchage, des pièces (A). 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'entre deux modules de traitement adjacents (3c, 3d) peut être interposé un module à tiroir (2) analogue auxdits modules d'entrée (1) et de sortie (2'), afin de constituer un sas d'isolement évitant le mélange de fluides opérant respectivement dans les modules disposés de part et d'autre dudit module sas (2). 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'une des chambres (18) de chaque module de traitement (3a à 3d) est une chambre d'alimentation tangentielle du canal de transit (15), notamment destinée à l'introduction d'un liquide visqueux. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un module de sablage muni de canaux radiaux (36) débouchant dans le canal de transit (1 5) dudit module. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un module équipé de moyens propres à effectuer une mesure ou un comptage.