Brevet FR2935799A1 — publié le 20100312

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE MESURE DE BALOURD DE VILEBREQUIN DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de la mesure du balourd et notamment aux adaptations permettant de mesurer le balourd d'un vilebrequin non équilibré naturellement dans les meilleures conditions. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Les vilebrequins non équilibrés naturellement sont ceux utilisés par exemple dans les moteurs dits mono-cylindres, bi-cylindres, trois cylindres ainsi que dans les moteurs dits en V. Ces vilebrequins ont pour spécificité qu'une fois finis, la somme des moments qu'ils présentent nus en rotation est différente de O (contrairement à la somme des moments des vilebrequins naturellement équilibrés finis qui doit tendre vers O). Cette spécificité a pour conséquence que la mesure du balourd de ces vilebrequins requiert la prise en compte d'une partie des masses d'embiellage, c'est à dire d'une partie de la masse des éléments mobiles associés au vilebrequin en fonctionnement. Dans la chaîne de fabrication d'un vilebrequin, l'opération de mesure du balourd du vilebrequin peut être réalisée en début de ligne d'usinage à des fins de centrage dynamique du vilebrequin pour orienter et réduire lesdits balourds et/ou en fin de ligne d'usinage afin d'éliminer systématiquement lesdits balourds. L'opération de mesure du balourd peut actuellement être réalisée par un dispositif spécifique qui simule le couple équivalent à l'embiellage manquant pour les vilebrequins nus. L'utilisation d'un tel moyen spécifique est complexe. De plus, la demanderesse a constaté qu'une telle méthode pouvait manquer de précision. Une autre solution consiste à utiliser un système 35 plus simple de mesure du balourd en pré-positionnant sur les manetons du vilebrequin des masses simulant - 2 l'embiellage manquant. L'obligation de répéter la pose et l'enlèvement des masses pour chaque vilebrequin rend une telle méthode particulièrement coûteuse en temps de fabrication. Les systèmes plus simples de mesure de balourd accueillent classiquement les pièces à mesurer dans un berceau de type horizontal en les faisant reposer sur deux paliers ouverts constitués chacun par les contacts tangentiels offerts par une paire de rouleaux d'entraînement qui font tourner ladite pièce par adhérence avec des zones de roulement sur la pièce. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches afin de trouver une alternative aux solutions existantes de mesure de balourd des vilebrequins naturellement déséquilibrés. Ces recherches ont notamment pour but de concevoir un procédé et un dispositif permettant l'exploitation d'un système de mesure de balourd du type de celui accueillant classiquement directement les pièces à mesurer en les faisant reposer sur deux paliers ouverts constitués chacun par les contacts tangentiels offerts par une paire de rouleaux d'entraînement qui font tourner ladite pièce par contact avec des zones de roulement sur la pièce. Pour ce faire, la demanderesse a avantageusement imaginé un procédé de mesure du balourd d'un vilebrequin naturellement déséquilibré exploitant une machine à mesurer comportant des rouleaux d'entraînement remarquable en ce qu'il consiste à associer le vilebrequin à un dispositif support indépendant servant d'interface mécanique entre le vilebrequin et la machine à mesurer et comprenant . - des moyens de mise en position et de maintien en position dudit vilebrequin, - des moyens d'accueil de masses de simulation de l'embiellage dudit vilebrequin, - 3 - - des surfaces de roulement disposées coaxialement entre elles et avec l'axe théorique du vilebrequin et qui vont reposer sur lesdits rouleaux d'entraînement de la machine à mesurer afin à des fins d'entraînement en rotation de l'ensemble. Cette caractéristique est remarquable en ce qu'elle permet d'utiliser une interface mécanique unique avec une très bonne répétabilité pour une série de vilebrequins. Il n'est plus nécessaire de disposer des masses de simulation de l'embiellage sur chaque vilebrequin pour l'utilisation d'un système de mesure de balourd simple. Une fois l'embiellage simulé par la disposition de masses adéquates sur l'interface mécanique, les seules opérations à réaliser sont l'installation et la désinstallation du vilebrequin dans le dispositif. Le procédé n'a pas pour but d'équilibrer le contenu du dispositif mais de reproduire des conditions permettant la mesure dynamique des masses du vilebrequin par une machine universelle. Comme l'interface met à disposition des surfaces de roulement exploitables par une machine de mesure de balourd simple telle celle décrite plus haut, il n'est pas nécessaire de dédier la machine de mesure ni de faire appel à une machine spécialisée pour les vilebrequins déséquilibrés. L'utilisation d'un tel dispositif répond donc aux besoins de flexibilité. Ce dispositif pourra avec quelques adaptations, être exploité en début de ligne d'usinage à des fins de centrage dynamique du vilebrequin pour orienter et réduire lesdits balourds et/ou en fin de ligne d'usinage afin d'éliminer systématiquement lesdits balourds. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il consiste à mesurer les dimensions des éléments géométriques du vilebrequin avec lesquels il est en contact sur les moyens de mise en position dudit dispositif support afin de définir le décalage éventuel - 4 entre l'axe théorique à partir duquel est défini le positionnement des surfaces de mise en position et l'axe réel défini par la surface du vilebrequin de sorte que la mesure du balourd puisse prendre en compte ledit décalage. La mesure du balourd est alors optimisée et tend à localiser le balourd en le réduisant lors d'une utilisation en début de ligne de fabrication. Une autre caractéristique du procédé plutôt dédiée à une opération de mesure en début de ligne de fabrication de vilebrequin consiste à mesurer le diamètre réel d'au moins un maneton non usiné pour éventuellement corriger pour la prise de mesure du balourd, la valeur du couple équivalent constitué par les masses de simulation de l'embiellage. Cette mesure permet de contrôler l'éventuel décalage entre la masse supplémentaire réelle constituée par la matière non enlevée au maneton et celle théorique donné par le fabriquant de vilebrequin. Ce décalage éventuel pourra ainsi être pris en compte pour corriger le calcul des masses assurant la simulation de l'embiellage et qui doivent tenir compte de cette matière non enlevée. Une autre caractéristique du procédé plutôt dédiée à une opération de mesure en fin de ligne de fabrication consiste à mesurer la position réelle des manetons usinés pour éventuellement corriger pour la prise de mesure du balourd, la valeur du couple équivalent constitué par les masses de simulation de l'embiellage. Cette caractéristique permet de prendre en compte l'éventuel décalage entre la position réelle et la position théorique des manetons une fois usinés. Cette mesure et l'éventuelle correction y associée sont d'autant plus utiles que les zones d'accueil des masselottes de simulation adoptent une position fixe par rapport aux surfaces de mise en position du dispositif. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en œuvre le procédé précité. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend deux - 5 flasques qui, séparés par au moins un plateau d'accueil pour un vilebrequin à mesurer comprenant des moyens de mise en position et de maintien en position, sont associés à des paliers de roulements venant en contact avec les rouleaux d'entraînement de la machine de mesure. Divers modes de réalisation font appel, associées ou non, aux caractéristiques suivantes . - lesdits moyens de mise en position comprennent deux vés de centrage coopérant avec deux portées du vilebrequin, - lesdits moyens de mise en position comprennent une butée radiale (dans le cadre d'une utilisation en fin de ligne de fabrication), - lesdits moyens de mise en position comprennent un moyen de serrage concentrique d'un maneton assurant non seulement le positionnement mais également la prise de mesure du diamètre dudit maneton (dans le cadre d'une utilisation du dispositif en début de ligne de fabrication), - le dispositif comprend un jeu de masselottes venant s'associer auxdits flasques pour simuler les masses de l'embiellage du vilebrequin porté, - lesdits vés sont dimensionnés et positionnés pour rendre coaxial l'axe du vilebrequin avec l'axe des surfaces de roulement, - le dispositif comprend une bride axiale assurant le maintien en position notamment lorsque les organes de localisation sont retirés, - lesdits moyens de mise en position comportent une pince de serrage escamotable d'un maneton qui vient ponctuellement positionner ledit maneton et assurer la mesure de son diamètre. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de - 6 - réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention accueillant un vilebrequin et disposé dans une machine à mesurer dans le cadre d'une opération de mesure en fin de ligne de fabrication, La figure 2 est une vue en perpective éclatée du dispositif de la figure 1 accueillant le vilebrequin, La figure 3 est un dessin schématique d'une vue de dessus du dispositif, La figure 4 est un dessin schématique d'une vue de côté en coupe du dispositif, La figure 5 est un dessin schématique d'une vue de côté illustrant la localisation du maneton dans le cadre d'une opération de mesure en début de ligne de fabrication. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, le dispositif référencé D dans son ensemble accueille un vilebrequin V et est disposé sur une machine référencée M de mesure dynamique du balourd. Cette machine est du type de celle accueillant les pièces à mesurer en les faisant reposer sur deux paliers ouverts constitués chacun par les contacts tangentiels offerts par une paire de rouleaux P d'entraînement qui font tourner ladite pièce par contact avec des zones de roulement prévues sur la pièce qui est ici constituée par le dispositif D. Ainsi, conformément à l'invention, le dispositif D qui est lui-même équilibré, sert d'interface mécanique entre des vilebrequins non équilibrés et une machine classique de mesure dynamique du balourd. Le dispositif D se compose de deux plateaux longitudinaux 110 et 120 disposés en vis à vis qui relient deux flasques latéraux 210 et 220 portant chacun un arbre 310 et 320. - 7 Les dits plateaux assurent le support des vés de centrage 410 et 420 coopérant avec deux portées ou surfaces cylindriques du vilebrequin ainsi que d'une butée radiale 430 nécessaire à la mise en position angulaire du vilebrequin V. Selon un autre mode de réalisation, le centrage est réalisé par des cônes positionnés aux extrémités du vilebrequin. Le maintien en position est avantageusement réalisé par un serrage axial. Ainsi, comme illustré, un des flasques est équipé dans l'axe du vilebrequin et sur sa face intérieure, d'une butée axiale 221 assurant le positionnement axial du vilebrequin. A des fins de serrage, cette butée axiale 221 coopère avec une bride axiale 211 équipant l'autre flasque 210 et qui vient réaliser un effort de maintien dans l'axe du vilebrequin V et donc du dispositif D. Cette bride est coaxiale à l'arbre 310 et comporte une partie qui coulisse dans ce dernier pour permettre sa commande de l'extérieur du dispositif. Le dispositif de commande 700 de la bride apparaît sur le dessin de la figure 1. Selon un choix technologique évitant toute intervention extérieure au dispositif pendant l'opération de mesure, grâce à un système à ressort la bride reste au repos en position de 25 bridage, le dispositif de commande n'activant que le débridage. Les arbres 310 et 320 supportent les surfaces cylindriques 311 et 321 qui vont servir de surfaces de roulement dans la machine M. En outre, lesdits flasques 30 sont ménagés de façon à accueillir des moyens de réglage de type masselotte afin de reproduire les masses de l'embiellage auxquelles est lié le vilebrequin à mesurer. Ainsi, les alésages 500 pratiqués dans les flasques permettent l'accueil et la fixation de masselottes dont la 35 masse, le positionnement et le balourd que leur positionnement crée permet de reproduire ledit embiellage. 15 20 5 10 20 -8- La figure 5 illustre la localisation du maneton m dans le cadre d'une opération de mesure en début de ligne de fabrication. Pour ce faire, lesdits moyens de mise en position comportent une pince de serrage concentrique 600 du maneton m qui vient positionner ledit maneton m et assurer la mesure de son diamètre. Cette pince est retirée une fois la mesure réalisée afin de ne pas gêner la rotation du dispositif D Ce paramètre dans le cadre d'une opération de mesure du balourd en début de ligne est obtenue sur une surface brute et permet de définir le décalage éventuel entre la masse théorique des manetons à partir duquel est défini le positionnement et la masse des masselottes et leur masse réelle définie par la prise de mesure de leur diamètre de sorte que la mesure du balourd puisse prendre en compte ledit décalage. On comprend que le dispositif, qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 25 10 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS1. Procédé de mesure du balourd d'un vilebrequin (V) naturellement déséquilibré exploitant une machine à mesurer comportant des rouleaux d'entraînement, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à associer le vilebrequin (V) à un dispositif (D) support indépendant servant d'interface mécanique entre le vilebrequin (V) et la machine (M) à mesurer et comprenant : - des moyens de mise en position et de maintien en position dudit vilebrequin (V), - des moyens d'accueil de masses de simulation de l'embiellage dudit vilebrequin (V), - de surfaces de roulement disposées coaxialement entre elles et avec l'axe théorique du vilebrequin (V) et qui vont reposer sur lesdits rouleaux d'entraînement (P) de la machine à mesurer (M) à des fins d'entraînement en rotation de l'ensemble. 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à mesurer les dimensions des éléments géométriques du vilebrequin (V) avec lesquels il est en contact sur les moyens de mise en position dudit dispositif support (D) afin de définir le décalage éventuel entre l'axe théorique à partir duquel est défini le positionnement des surfaces de mise en position et l'axe réel défini par la surface du vilebrequin (V) de sorte que la mesure du balourd puisse prendre en compte ledit décalage. 3. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à mesurer le diamètre réel d'au moins un maneton (m) non usiné pour éventuellement corriger pour la prise de mesure du balourd, la valeur du couple équivalent constitué par les masses de simulation de l'embiellage. 4. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à mesurer la position réelle des manetons usinés pour éventuellement corriger pour la prise de mesure du balourd, la valeur du couple équivalent 10 15 20 25 30 35- 10 - constitué par les masses de simulation de l'embiellage. 5. Dispositif (D) permettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, procédé de mesure du balourd d'un vilebrequin (V) naturellement déséquilibré qui exploite une machine à mesurer comportant des rouleaux d'entraînement, et qui consiste à associer le vilebrequin (V) à un dispositif (D) support indépendant servant d'interface mécanique entre le vilebrequin (V) et la machine (M) à mesurer et comprenant : - des moyens de mise en position et de maintien en position dudit vilebrequin (V), - des moyens d'accueil de masses de simulation de l'embiellage dudit vilebrequin (V), - de surfaces de roulement disposées coaxialement entre elles et avec l'axe théorique du vilebrequin (V) et qui vont reposer sur lesdits rouleaux d'entraînement (P) de la machine à mesurer (M) à des fins d'entraînement en rotation de l'ensemble, ce dispositif étant adapté à l'exploitation d'une machine simplifiée de mesure de balourd du type de celle accueillant les pièces à mesurer en les faisant reposer sur deux paliers ouverts constitués chacun par les contacts tangentiels offerts par une paire de rouleaux d'entraînement qui font tourner ladite pièce par adhérence avec des zones de roulement sur la pièce, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend deux flasques (210 et 220) qui, séparés par au moins un plateau d'accueil (110 et 120) pour un vilebrequin (V) à mesurer comprenant des moyens de mise en position et de maintien en position, sont associés à des paliers de roulements (311 et 321) venant en contact avec les rouleaux d'entraînement (P) de la machine de mesure (M). 6. Dispositif (D) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE lesdits moyens de mise en position comprennent deux vés de centrage coopérant avec deux portées du vilebrequin (V).- 11 - 7. Dispositif (D) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE lesdits moyens de mise en position comprennent une butée radiale. 8. Dispositif (D) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend un jeu de masselottes venant s'associer auxdits flasques (210 et 220) pour simuler les masses de l'embiellage du vilebrequin (V) porté. 9. Dispositif (D) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE lesdits vés sont dimensionnés et positionnés pour rendre coaxial l'axe du vilebrequin (V) avec l'axe des surfaces de roulement. 10. Dispositif (D) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE qu'il comprend une bride axiale (211). 11. Dispositif (D) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE lesdits moyens de mise en position comportent une pince de serrage escamotable d'un maneton (m) qui vient ponctuellement positionner ledit maneton (m) et assurer la mesure de son diamètre.20