Brevet FR2983421A1 — publié le 20130607

La présente invention concerne un dispositif d'usinage adapté pour usiner une roue d'un véhicule ferroviaire lié à ses rails, le dispositif d'usinage comprenant un outil de fraisage destiné à usiner la circonférence de la roue lors de sa mise en rotation. Le dispositif d'usinage est monté à partir d'éléments séparés adaptés pour être montés les uns aux autres, les éléments étant montables et démontables manuellement. Les roues des véhicules ferroviaires liés aux rails comportent un profil spécial afin de s'adapter au rail. La roue comporte une table de roulement destinée à être en contact avec la surface plane du rail et un boudin faisant saillie à l'intérieur du rail pour maintenir le véhicule ferroviaire sur le rail et prévenir tout déraillement. Les roues du véhicule ferroviaire sont généralement disposées par paires, les deux roues étant solidaires rigidement l'une de l'autre par le biais d'un essieu. Lors d'un freinage d'urgence, un plat peut apparaître et 15 endommager la roue. Un repoussement du métal, dû à une fonte du métal suite aux frottements engendrant des températures élevées, peut également apparaître. Ainsi, une roue endommagée peut causer des dégâts sur le rail ou entrainer un déraillement du véhicule ferroviaire. Après un tel incident, le 20 véhicule doit donc être immobilisé. Traditionnellement l'essieu endommagé est démonté pour être remplacé. L'essieu endommagé peut être rénové en atelier pour le reprofilage de la roue. L'état de la technique connait toutefois un dispositif de tournage apte à usiner une roue d'un véhicule ferroviaire lié à ses rails. 25 Le document européen EP 2 159 126 décrit un tel dispositif de tournage apte à tourner une roue, sans démontage préalable de la roue de l'essieu. Ce dispositif comprend deux éléments support qui sont disposés de part et d'autre de la paire de roues et fixés sur les rails de telle manière à maintenir un outil de tournage contre la roue. Cette technique présente l'inconvénient d'appliquer des contraintes élevées sur l'outil de tournage et peut entrainer une casse de l'outil, le poids du véhicule exerçant une pression élevée sur le dispositif de tournage. Un autre inconvénient d'une telle technique est que cette technique d'usinage entraine des vibrations pouvant altérer la qualité du tournage. L'invention a pour objectif de pallier les différents inconvénients précités. Plus précisément, un objectif de l'invention est, au moins dans un mode de réalisation particulier, de fournir un dispositif qui soit fiable et efficace. Un autre objectif de l'invention est, au moins dans un mode de réalisation particulier, de fournir un dispositif qui soit facilement manipulable. L'invention a également pour objectif, dans au moins un mode de réalisation particulier, de fournir un dispositif qui soit adaptable à tout type de profil de roue. Encore un autre objectif de l'invention est, au moins dans un mode de réalisation particulier, de fournir un dispositif qui permette un usinage rapide de la roue. Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un dispositif d'usinage portatif adapté pour usiner une roue d'un véhicule ferroviaire en contact avec des rails, le dispositif d'usinage comprenant des moyens d'usinage destinés à être placés contre la circonférence de la roue lors de l'opération d'usinage et des moyens support démontables destinés à soutenir les moyens d'usinage, les moyens support comportant plusieurs éléments manipulables aptes à être montés et démontés entre eux. Selon l'invention, lesdits moyens d'usinage comprennent au moins une fraise montée sur les moyens support et apte à être entrainée par des moyens d'entrainement du dispositif. Selon une approche particulièrement simple, l'axe de rotation de la fraise est disposé selon un axe destiné à être parallèle à celui de l'axe de rotation de ladite roue, facilitant ainsi l'opération de reprofilage de la roue sur place. Avantageusement, lesdits moyens support comprennent des moyens de réglage de position de ladite fraise comportant une table x;y avec une première direction de réglage destinée à être parallèle à l'axe de la roue et une deuxième direction de réglage destinée à être parallèle au rail. Selon un aspect avantageux de l'invention, la table x,y 10 comprend une manivelle associée à un renvoi d'angle et un système vis/écrou pour réaliser le réglage selon la direction y. Selon l'invention, la roue comporte une table de roulement et un boudin d'arrêt, la fraise comportant un corps de révolution dont la surface active de coupe est de profil correspondant à celui de la table de roulement, la 15 surface active de coupe étant destinée à usiner la table de roulement de ladite roue, et présente sur sa périphérie des plaquettes carbure. La fraise peut ainsi être adaptée à une multitude de profils de roues ferroviaires. Selon un aspect particulier de l'invention, les plaquettes carbure sont réparties sur la surface active de coupe en plusieurs rangées 20 espacées les unes des autres et inclinées suivant un angle par rapport à l'axe de rotation de la fraise de telle façon à supprimer les vibrations de manière significative lors de l'usinage, les plaquettes carbure étant disposées de façon à permettre une continuité de coupe lors de l'usinage de la table de roulement. De manière avantageuse, la roue comporte une table de 25 roulement et un boudin d'arrêt, la fraise comportant un corps de révolution de profil concave dont la section correspond au profil du boudin d'arrêt. Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens support comprennent quatre sous ensembles destinés à coopérer par paire respectivement avec les deux roues de l'essieu, chaque sous ensemble 30 comprenant un galet motorisé destiné à entrainer la roue en rotation. Préférentiellement, chaque sous ensemble comprend des mâchoires destinées à venir en prise avec le rail ainsi que des moyens de stabilisation comprenant des pieds de stabilisation destinés à prendre appui sur le sol entre les rails, permettant d'assurer une bonne stabilité au dispositif. Selon l'invention, chaque paire de sous ensemble comprend des vis à double pas inversé pour régler l'écartement entre les deux sous ensembles de la paire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donnés à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une paire de sous- ensembles ; la figure 2 est une vue en coupe des moyens d'usinage ; la figure 3 est une vue en coupe d'un galet motorisé ; la figure 4 est une vue en perspective de quatre sous-ensembles assemblés entre eux pour former le dispositif d'usinage ; la figure 5 est une vue en coupe d'une fraise selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 6 est une vue de profil de la fraise selon le premier mode de réalisation. Comme précédemment évoqué, le principe général de l'invention repose donc sur la mise en oeuvre d'un dispositif d'usinage portatif adapté pour usiner une roue d'un véhicule ferroviaire en contact avec des rails. Le dispositif d'usinage comprend des moyens d'usinage destinés à être placés contre la circonférence de la roue lors de l'opération d'usinage et des moyens support démontables destinés à soutenir les moyens d'usinage, les moyens support comportant plusieurs éléments manipulables aptes à être montés et démontés entre eux. 2 9 8342 1 5 Un tel dispositif permet la rénovation des roues d'un véhicule ferroviaire, directement sur site, sans avoir à déplacer le véhicule, sans avoir à démonter l'essieu correspondant. Selon l'invention, les moyens d'usinage comprennent au moins 5 une fraise 10 montée sur des moyens support et apte à être entrainée en rotation par des moyens d'entrainement du dispositif. Généralement, une roue destinée à être utilisée sur une voie ferrée comporte une table de roulement en contact avec le rail, et un boudin d'arrêt qui assure le guidage en prenant appui sur les faces latérales 10 intérieures du rail. La figure 1 est une vue en perspective d'une paire de sous-ensembles ; le premier sous-ensemble 1 est destiné à l'usinage du profil de la roue et l'entrainement en rotation de la roue et le deuxième sous-ensemble 3 est destiné à l'entrainement en rotation de la roue uniquement. 15 Ces deux sous-ensembles 1,3 comprennent des moyens de fixation à un même rail formés par deux mâchoires 13, 14 destinées à venir en prise avec le rail. Tout autre moyen de fixation connu de l'homme du métier peut être envisagé. Des moyens de stabilisation 15 disposés d'un même côté et à 20 l'intérieur des rails notamment, perpendiculairement au rail, sont couplés aux moyens de fixation de façon à assurer un bon maintien du dispositif, notamment une fois le bogie disposé sur le dispositif d'usinage. Ces moyens de stabilisation 15 comprennent un déport 16 destiné à guider un pied de stabilisation 17 venant en appui avec le ballast ou une traverse de la voie 25 ferrée. Chaque pied de stabilisation 17 peut comprendre une tige filetée, apte à coopérer par vissage avec un taraudage au niveau du déport 16 et terminée inférieurement par un piètement. Le vissage de la tige, dans un sens ou dans l'autre permet d'abaisser ou au contraire de remonter le pied de stabilisation 17. 2 98342 1 6 Les moyens de fixation 13,14 et les moyens de stabilisation 15 sont assujettis à un plateau de support 12, 12a disposé au dessus du rail. Le premier plateau de support 12 est destiné à recevoir les moyens d'usinage de la roue ainsi que les différents moyens de réglage de la position des moyens 5 d'usinage. Le deuxième plateau de support 12a est destiné à recevoir les moyens d'entrainement de la roue. Le premier plateau support 12 est apte à recevoir des moyens d'entrainement de la roue, tels qu'un galet motorisé 11 par exemple, la roue venant reposer sur le galet. De manière préférentielle, le galet motorisé 11 est 10 actionné via un moteur hydraulique. Comme on peut le voir à la figure 3, le galet motorisé 11 peut comporter un profil concave dont la section correspond au profil du boudin d'arrêt, permettant ainsi d'entrainer la roue plus aisément. Le premier plateau support 12 est également apte à recevoir 15 une table x,y 22, pour régler la position des moyens d'usinage. Une première direction de réglage x permet de régler la position des moyens d'usinage selon un axe parallèle à l'axe de la roue et une deuxième direction de réglage y permet de régler la position des moyens d'usinage selon un axe parallèle au rail. 20 Le réglage selon la première direction de réglage est obtenue par le biais d'une manivelle 19 dont l'axe de rotation est disposé perpendiculairement au rail, la rotation est transmise via un axe 19a assujetti à la manivelle puis est transmise à un axe 19b, parallèle au rail, par le biais d'engrenages coniques. Avantageusement, l'axe 19b comprend une vis sans 25 fin (système vis/écrou) apte à transformer le mouvement de rotation en un mouvement de translation pour déplacer la table selon une direction parallèle au rail. Ces moyens de réglage permettent d'ajuster la position des moyens d'usinage vis-à-vis de la roue une fois celle-ci déposée sur les galets 30 motorisés. Le réglage selon la direction y est obtenue grâce à deux leviers 21 à came notamment disposés à chaque extrémité de la table 22 et permettent de bloquer les supports 23 des moyens d'usinage en différentes postions selon la direction y. La rotation des leviers 21 dans leur position de déverrouillage permet de relâcher un chariot apte à coulisser selon la direction y. Le réglage de la fraise selon l'axe y est réalisé à la main, les leviers 21 étant actionnés dans leur position de verrouillage afin de bloquer le chariot suivant l'axe y. Les moyens d'usinage comprennent ladite fraise 10 montée rotative vis-à-vis de deux supports 23, entre les supports 23, chacun des supports 23 étant apte à recevoir une extrémité de Faxe de rotation de la fraise 10. La fraise 10 est entrainée par le biais de moyens d'entrainement 24 tel qu'un moteur hydraulique relié un groupe hydraulique. Comme on peut le voir à la figure 2, la fraise 10 comporte un corps de révolution dont la surface active correspond au profil de la table de roulement de la roue. Cette fraise peut permettre le reprofilage de la table de roulement en une seule passe. De manière avantageuse, le profil de la fraise peut être adapté à tout profil de table de roulement de la roue. La fraise 10, telle qu'illustrée figure 6, présente sur sa 20 périphérie des plaquettes carbure 100 destinées à usiner la table de roulement de la roue. Avantageusement, ces plaquettes carbure 100 sont disposées sur la surface active de coupe en plusieurs rangées espacées les unes des autres et inclinées selon un angle déterminé a par rapport à l'axe de rotation de la fraise 10. Cette disposition des plaquettes carbure 100 permet une continuité 25 lors de l'usinage de la table de roulement, la première plaquette carbure 102 d'une rangée étant sur une même ligne 101 que la dernière plaquette carbure 103 de la rangée précédente. Cette disposition permet ainsi de réduire sensiblement les vibrations en s'assurant qu'il y ait toujours une plaquette carbure en contact avec la roue. 30 Selon, un deuxième mode de réalisation, illustré à la figure 5, la fraise 10a peut comporter un corps de révolution de profil concave dont la section correspond au profil du boudin d'arrêt afin d'usiner ce dernier également, uniquement. Comme illustré à la figure 1, on distingue un deuxième sous-ensemble 3 destiné à l'entrainement en rotation de la roue uniquement. Ce 5 deuxième sous ensemble comprend également des moyens de fixation 13, 14 au rail ainsi que des moyens de stabilisation 15. Un galet motorisé 11 est assujetti au plateau support 12a et permet d'entrainer la roue en rotation lorsque la roue est déposée dessus. La paire de sous-ensembles 1, 3 illustrée figure 1 est 10 solidarisée par le biais de vis 18 à double pas inversé, notamment au nombre de deux, permettant ainsi de rapprocher ou d'écarter les deux sous-ensembles 1, 3 une fois que ceux-ci ont été disposés sur le rail. Comme illustré à la figure 4, une autre paire de sous-ensembles 2, 4 peut être disposée sur le rail opposé, de conception identique. 15 Les deux paires 1, 3 ; 2, 4 de sous-ensembles sont solidarisées entre elles au moyen de traverses 5 enjambant la voie ferrée et se fixant sur les plateaux support. Ces traverses permettent d'obtenir un dispositif stable lors de l'usinage. Ainsi, le dispositif d'usinage selon l'invention fonctionne comme 20 suit. Dans un premier temps les plateaux support 12,12a des sous-ensembles 1, 3 ; 2, 4 sont disposés à gauche et à droite de chacune des roues de l'essieu et sont préalablement maintenus en équilibre sur les rails par le biais des mâchoires 13,14. Le wagon est ensuite levé au moyen d'un cric 25 hydraulique (non représenté sur les figures). La position relative des plateaux support 12,12a est réglée au moyen des vis 18 à double pas inversé, et les galets motorisés 11 sont ensuite montés sur les plateaux support 12, 12a. Une fois la position ajustée, les vis sont bloquées, les pieds stabilisateurs 15 et les traverses 5 sont mis en place pour stabiliser et rigidifier 30 le dispositif. Le wagon est ensuite redescendu jusqu'à ce que les roues viennent se poser sur les galets motorisés 11. Le chariot à glissières 22 et la fraise 10 sont ensuite montés sur le plateau support 12, la position de la fraise étant réglée par la suite au moyen de la manivelle 19 selon un axe parallèle au rail, et manuellement selon un axe parallèle à l'essieu de la roue. Une fois le réglage manuel effectué, les supports 23 de la fraise sont bloqués au moyen des leviers 21. Une fois le montage terminé, la fraise et les galets motorisés sont reliés au groupe hydraulique, la fraise est mise en rotation dans un premier temps, puis la roue à usiner est mise en rotation également. La manivelle 19 permet de mettre en contact la fraise avec la 10 roue d'une profondeur de coupe connue du système de commande. Des moyens de blocage de la manivelle pour empêcher un éventuel déplacement de la fraise lors de l'usinage sont disposés de part et d'autre de la fraise. Naturellement, d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de 15 l'invention définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Dispositif d'usinage portatif adapté pour usiner une roue d'un véhicule ferroviaire en contact avec des rails, le dispositif d'usinage comprenant des moyens d'usinage destinés à être placés contre la circonférence de la roue lors de l'opération d'usinage et des moyens support (1, 2, 3, 4) démontables destinés à soutenir les moyens d'usinage, les moyens support (1, 2, 3, 4) comportant plusieurs éléments manipulables aptes à être montés et démontés entre eux, caractérisé en ce que lesdits moyens d'usinage comprennent au moins une fraise (10) montée sur les moyens support (1, 2, 3, 4) et apte à être entrainée par des moyens d'entrainement du dispositif. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'axe de rotation de la fraise (10) est disposé selon un axe destiné à être parallèle à celui de l'axe de rotation de ladite roue. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel lesdits moyens support comprennent des moyens de réglage de position de ladite fraise (10) comportant une table x;y (22) avec une première direction de réglage (x) destinée à être parallèle à l'axe de la roue et une deuxième direction de réglage (y) destinée à être parallèle au rail. 4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel la table x,y 20 22 comprend une manivelle (19) associée à un renvoi d'angle et un système vis/écrou pour réaliser le réglage selon la direction y. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel la roue comporte une table de roulement et un boudin d'arrêt, ladite fraise (10) comportant un corps de révolution dont la surface active de coupe est de profil 25 correspondant à celui de la table de roulement, la surface active de coupe étant destinée à usiner la table de roulement de ladite roue, et présente sur sa périphérie des plaquettes carbure (100). 6. Dispositif selon la revendication 5 dans lequel lesdites plaquettes carbure (100) sont réparties sur la surface active de coupe de ladite 30 fraise (10) en plusieurs rangées espacées les unes des autres et inclinées 2 9 83 42 1 11 suivant un angle par rapport à l'axe de rotation de ladite fraise (10) de telle façon à supprimer les vibrations, les plaquettes carbure (100) étant disposées de façon à permettre une continuité de coupe lors de l'usinage de la table de roulement. 5 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel la roue comporte une table de roulement et un boudin d'arrêt, ladite fraise (10) comportant un corps de révolution de profil concave dont la section correspond au profil du boudin d'arrêt. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel 10 les moyens support comprennent quatre sous ensembles (1,3 ; 2,4) destinés à coopérer par paire respectivement avec les deux roues de l'essieu, chaque sous ensemble (1,3 ; 2,4) comprenant un galet motorisé (11) destiné à entrainer la roue en rotation. 9. Dispositif selon la revendication 8 dans lequel chaque sous 15 ensemble (1,3 ; 2,4) comprend des mâchoires (13, 14) destinées à venir en prise avec le rail ainsi que des moyens de stabilisation (15) comprenant des pieds (17) de stabilisation destinés à prendre appui sur le sol entre les rails. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9 dans lequel chaque paire de sous ensemble (1,3 ; 2,4) comprend des vis à double pas inversé (18) 20 pour régler l'écartement entre les deux sous-ensembles (1,3 ; 2,4) de chaque paire.