Brevet FR3033723A1 — publié le 20160923

L'invention est relative à un procédé de réparation de la denture d'une couronne au moyen d'un dispositif d'usinage, ainsi qu'un dispositif d'usinage en tant que tel convenant à la mise en oeuvre du procédé. Le domaine de l'invention est celui des machines tournantes de grande taille, bien souvent à axe sensiblement horizontal, telles que rencontrées dans les industries chimique, minérale ou sucrière, munies d'un couronne de grande taille qui permet de les entraîner en rotation par l'intermédiaire d'un pignon et d'un ensemble moteur. On peut citer comme machines tournantes de ce type des fours rotatifs, des broyeurs à boulets, des broyeurs horizontaux à galets, des diffusions de sucrerie... Avec ces machines, le contact répété entre les dents du pignon et de la couronne est source d'usure, qui peut se présenter sous divers aspects compte tenu du réglage de position relative entre le système d'entraînement dont fait partie le pignon et la machine entraînée, et des divers mouvements de la machine autres que la rotation autour de l'axe. La forme des dents s'écarte du profil d'origine qui était de type épicycloïde, leur épaisseur se réduit et des défauts ponctuels de surface peuvent se former. Lorsque les surfaces de contact s'écartent du profil idéal, les forces qui s'exercent sur les dentures peuvent s'orienter dans des directions anormales, et des vibrations peuvent apparaître. Ceci induit des sollicitations mécaniques anormales à la fixation de la couronne, à l'ensemble moteur et à la machine elle-même et ses supports, qui peuvent provoquer des dommages aux divers systèmes mécaniques, et également amplifier les phénomènes d'usure des dentures. Lorsque l'usure a atteint un niveau important, il est nécessaire de réparer ou de remplacer la couronne dentée. L'opération de remplacement est longue et coûteuse pour des machines de grande taille. Etant donné que la machine tournante et la couronne dentée ne tournent que dans un seul sens, le contact du pignon sur la couronne ne s'opére que sur l'un des deux flancs de chaque dent de la couronne. Une alternative est parfois le retournement de la couronne, dans le but d'exposer les autres flancs des dents qui n'ont pas subi d'usure. Cette opération de retournement reste néanmoins une opération lourde, même si elle est un peu moins coûteuse. Il est en général possible de réaliser une réparation pour restituer une qualité de forme des surfaces de contact 3033723 2 compatible avec un bon fonctionnement mécanique, et ceci au moins une fois avant que l'on doive retourner ou remplacer la couronne. Une telle réparation s'effectue sans démontage de la couronne ; seules les pièces de protection sont ôtées pour permettre l'accès aux dentures. Elle consiste en un usinage, 5 généralement par meulage, qui recrée une forme convenable à l'engrènement sur une face de chaque dent de la couronne. Les opérations de réparation des surfaces de dentures sont aujourd'hui réalisées manuellement par des opérateurs qui manoeuvrent les outils d'usinage ou meulage. Le résultat de l'opération pour chaque dent est évalué par comparaison à un gabarit qui 10 constitue la forme de référence. Selon l'expérience du demandeur, le résultat final dépend grandement du savoir-faire et de l'expérience de l'opérateur. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de réparation de la denture d'une couronne, adapté pour les couronnes de machines de grande taille, qui ne 15 nécessite pas le démontage de la couronne, et dont le niveau d'automatisation permette la reproductivité de la qualité d'exécution. L'invention trouvera une application particulière pour usiner des couronnes de diamètre supérieur ou égal à 1,5 mètre. Un autre but de la présente invention est de proposer un tel procédé dont la mise en 20 place du dispositif d'usinage sur la couronne est opérée simplement et rapidement. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. L'invention est relative à un procédé de réparation de la denture d'une couronne au moyen d'un dispositif d'usinage comprenant un châssis et une partie mobile portant un 25 organe de coupe déplaçable suivant plusieurs axes par rapport au châssis, ledit procédé étant mis en oeuvre sur site, sans démontage de la couronne de son support. Ledit procédé comprend les étapes suivantes, pour la mise en oeuvre de l'usinage d'une dent: 3033723 3 - fixer ledit dispositif d'usinage à la couronne par l'action de serrage de parties solidaires du châssis du dispositif d'usinage, coopérant avec les flancs de la couronne, - définir la position dudit dispositif d'usinage par rapport à la dent à usiner par appui sur le flanc d'une dent de référence, le flanc étant situé, par rapport au sommet de la dent de 5 référence, de direction opposée au flanc de la dent à usiner, la dent de référence étant la dent à usiner ou encore une dent immédiatement précédente, - réaliser l'usinage du flanc de la dent à usiner de manière automatisée par la commande de l'organe de coupe selon des opérations d'usinage prédéterminées enregistrées, sous forme numérique, dans une mémoire. 10 Selon des caractéristiques optionnelles du procédé selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - ladite étape de définition de la position dudit dispositif d'usinage par rapport à la dent à usiner met en oeuvre au moins un premier appui, inférieur, et un deuxième appui, 15 supérieur, de positions décalées en hauteur sur le flanc de la dent de référence ; - le premier appui, inférieur, sur le flanc de la dent de référence est mis en oeuvre par un organe d'appui en appui simultané contre la base de la dent de référence ; - la dent de référence est la dent à usiner ; - les opérations d'usinage sont un rabotage par la mise en oeuvre d'un mouvement 20 alternatif de l'organe de coupe ; - la fixation et le blocage du châssis sur la couronne sont assurés uniquement par l'action de serrage des parties sur les flancs de la couronne ; - les opérations d'usinage prédéterminées reproduisent un profil de dent d'une denture épicycloïdale. 25 L'invention comprend également un équipement comprenant un dispositif d'usinage, destiné à l'usinage d'une couronne dentée, convenant pour un usinage sur site, sans démontage de la couronne dentée, ledit dispositif d'usinage comprenant un châssis et 3033723 4 une partie mobile portant un organe de coupe, déplaçable suivant plusieurs axes, ledit dispositif comprenant : - des parties de serrage, solidaires du châssis, aptes à s'étendre de part et d'autre de la couronne , déplaçable par rapport au châssis, et convenant pour fixer et bloquer le 5 châssis par serrage des flancs de la couronne, - des moyens d'appui sur le flanc d'une dent de référence, situés par rapport au sommet de la dent de référence, de direction opposée au flanc de la dent à usiner, la dent de référence étant la dent à usiner, ou encore une dent immédiatement précédente, et dans lequel ledit équipement comprend des moyens de contrôle et de commande 10 aptes à piloter automatiquement l'organe de coupe pour réaliser l'usinage de la dent selon un profil déterminé, comprenant une mémoire dans laquelle sont enregistrées, sous forme numérique, les opérations d'usinage de la dent selon ledit profil déterminé. Selon des caractéristiques optionnelles du dispositif selon l'invention, prises seules ou en combinaison : 15 - les moyens d'appui sur le flanc de la dent de référence comprennent un premier organe d'appui et un second organe d'appui, destinés à réaliser respectivement un premier appui inférieur, et un deuxième appui supérieur, de positions décalées en hauteur sur le flanc de la dent ; - le premier appui inférieur est agencé de manière à appuyer simultanément contre la 20 base de la dent ; - lesdits moyens d'appui sur le flanc d'une dent de référence, sont agencés par rapport au châssis et à l'organe de coupe de manière à coopérer avec la dent à usiner. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif, accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : 25 - La figure 1 est une vue schématique, de dessus, d'une couronne sur laquelle est fixé le dispositif d'usinage, par serrage des flancs de la couronne, 3033723 5 - La figure 2 est une vue schématique de côté, illustrant la position du dispositif par appui sur le flanc d'une dent de référence. L'invention concerne un procédé de réparation de la denture d'une couronne 3 au moyen d'un dispositif d'usinage 1, amovible. 5 Ce dispositif comprend un châssis 11 et une partie mobile 13 portant un organe de coupe 15 déplaçable suivant plusieurs axes par rapport au châssis 11, éventuellement orientable. Le profil de dent à reconstituer peut être celui d'une denture épicycloïdale comprenant des sections d'épicycloïdes. Avantageusement, ledit procédé selon l'invention est mis en oeuvre sur site, c'est-à-dire 10 sans démontage de la couronne de son support, en particulier sans démontage de la couronne de la virole de la machine tournante qui peut être notamment un four rotatif, un sécheur, une diffusion de sucrerie, un broyeur à galets ou un broyeur à boulets notamment. Ledit procédé comprend les étapes suivantes, pour la mise en oeuvre de l'usinage d'une 15 dent 4 : - fixer ledit dispositif d'usinage 1 à la couronne 3 par l'action de serrage de parties 12,12' solidaires du châssis du dispositif d'usinage, coopérant avec les flancs de la couronne 3, - définir la position dudit dispositif d'usinage 1 par rapport à la dent à usiner 4 par appui 20 sur le flanc 42; 42' d'une dent de référence, le flanc 42, 42' étant situé, par rapport au sommet 43; 43' de la dent de référence, de direction opposée au flanc 41 de la dent à usiner 4, la dent de référence étant la dent à usiner 4, ou encore une dent 4' immédiatement précédente, - réaliser l'usinage du flanc 41 de la dent à usiner 4 par la commande de l'organe de 25 coupe 15 selon des opérations d'usinage prédéterminées. Les parties de serrage 12,12' sont déplaçables sur le châssis 11, et peuvent être rapprochées l'une de l'autre, suivant une direction perpendiculaire au plan de la couronne, pour obtenir le serrage des deux flancs de la couronne, par tout système 3033723 6 adapté tel que système vis-écrou, actionneur hydraulique ou autre. Ces parties de serrage 12, 12' peuvent permettre également, par les appuis créés sur les flancs de la couronne, de définir la position du dispositif selon une direction perpendiculaire au plan de la couronne, à savoir la direction selon OX sur les repères des figures. 5 Selon un mode de réalisation avantageux, la fixation et le blocage du châssis 11 sur la couronne 3 sont assurés uniquement par l'action de serrage des parties 12, 12' sur les flancs de la couronne 3, et les frottements entre ces parties 12,12' et les flancs de la couronne. Dans ce cas, aucune disposition supplémentaire n'est nécessaire pour assurer la fixation et le blocage du dispositif. Une telle simplicité de fixation est ici recherchée 10 en ce que, et pour réparer l'ensemble des dents de la couronne, il est nécessaire de déplacer à maintes reprises le dispositif en différentes positions de fixation associées respectivement à la réparation des différentes dents de la couronne. L'étape de définition de la position dudit dispositif d'usinage 1 par rapport à la dent à usiner 4 est obtenue par appui sur le flanc 42; 42' d'une dent de référence. Ce flanc 42, 15 42' est situé, par rapport au sommet 43; 43' de la dent de référence, de direction opposée au flanc 41 de la dent à usiner 4. Le procédé de réparation se destinant principalement à des couronnes dentées montées sur des machines tournantes entrainées dans un seul sens de rotation, le flanc de la dent de référence sur lequel on réalise l'appui est avantageusement un flanc n'ayant pas subi d'usure. La dent de référence 20 peut être la dent à usiner 4, ou encore une dent 4' immédiatement précédente, tel qu'illustré à la figure 2. Selon un mode de réalisation, cette étape peut mettre en oeuvre un premier appui Pl, inférieur, et un deuxième appui P2, supérieur, de positions décalées en hauteur sur le flanc 42 ; 42' de la dent de référence 4 ; 4'. 25 A cet effet, le dispositif d'usinage comprend des moyens d'appui 14 sur le flanc de la dent de référence 4 ;4' qui peuvent comprendre au moins un premier organe d'appui 141 et un second organe d'appui 142, distincts, destinés à réaliser respectivement un premier appui P1 inférieur, et un deuxième appui P2 supérieur, de positions décalées en hauteur sur le flanc de la dent. 3033723 7 Selon un mode de réalisation, le premier appui Pl, inférieur, sur le flanc 42; 42' de la dent de référence est mis en oeuvre par un organe d'appui, en l'espèce ledit premier organe d'appui 141, en appui simultané contre la base de la dent de référence 4 ;4'. D'une manière générale, l'étape de définition du dispositif par appui sur le flanc de la 5 dent de référence permet de connaître la position du dispositif dans un plan parallèle au plan de la couronne, à savoir le plan OYZ selon le repère des figures. Selon un mode de réalisation, les seuls appuis de positionnement et de fixation du dispositif avec la couronne dentée sont constitués par les appuis des parties de serrage 12,12' sur les flancs de la couronne dentée pour assurer la fixation du dispositif, et le ou 10 les appui(s) des moyens d'appui 14 sur le flanc de la dent de référence, de direction opposée au flanc de la dent à usiner 4. Selon un mode de réalisation, l'usinage peut être un fraisage, ou encore un meulage. Il peut encore s'agir d'un rabotage, par la mise en oeuvre d'un mouvement alternatif de l'organe de coupe 15. 15 L'usinage du flanc 41 de la dent à usiner 4 est réalisé par la commande de l'organe de coupe 15 selon des opérations d'usinage prédéterminées. A cet effet, des moyens de contrôle et de commande sont aptes à piloter automatiquement l'organe de coupe pour réaliser l'usinage de la dent selon un profil déterminé, à l'aide de divers actionneurs. Ces moyens de contrôle et de commande peuvent comprendre une mémoire dans 20 laquelle sont enregistrées, sous forme numérique, des opérations d'usinage de la dent selon ledit profil déterminé. Ces instructions numériques d'usinage sont créées pour chaque couronne avant le début de l'usinage, en fonction des dimensions de la couronne, du module de la denture et de l'état d'usure. Il permet de reproduire pour chaque dent, et de façon automatique, un profil parfaitement identique. Une fois que la 25 dent à usiner 4 est retaillée, le châssis du dispositif est desserré, déplacé d'un pas, et fixé de nouveau à la couronne dans le but de retailler la dent suivante de la couronne. Les degrés de liberté de l'outil de coupe permettent le retaillage de la dent à usiner selon un profil de dent souhaité, et en particulier un profil de dent épicycloïdale. A cet effet, la partie mobile 13 peut être déplaçable suivant plusieurs axes, en particulier suivant l'axe 3033723 8 OX, à savoir transversalement à la couronne 3, suivant l'axe OY, à savoir suivant une direction parallèle au plan de la couronne et perpendiculaire à la direction radiale passant par la dent à usiner 4, et suivant la direction OZ à savoir sensiblement suivant la direction radiale passant par la dent à usiner 4. L'organe de coupe 15 peut encore être 5 orientable par rapport à la partie mobile, par exemple suivant un axe de rotation parallèle à l'axe OX. Naturellement d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications ci-après. 3033723 9 NOMENCLATURE 1. Dispositif d'usinage, 2. Support (par exemple machine tournante), 5 3. Couronne dentée, 4. Dent à usiner, 4'. Dent de référence (lorsque différente de celle à usiner), 11. Châssis, 12. 12'. Parties de serrage, 10 13. Partie mobile, par exemple chariot, 14. Moyens d'appui sur la dent de référence, 15. Organe de coupe, 41. Flanc de la dent à usiner, 42. Flanc de la dent de référence, appartenant à la dent à usiner, de direction opposée au 15 flanc à usiner, 42'. Flanc de la dent de référence, de direction opposée au flanc à usiner, constituée par une dent précédente de la dent à usiner, 43. Sommet de la dent à usiner, 43'. Sommet de la dent de référence, constituée par une dent précédente de la dent à 20 usiner Pl. Premier appui inférieur P2. Second appui supérieur REVENDICATIONS1. Procédé de réparation de la denture d'une couronne (3) au moyen d'un dispositif d'usinage (1) comprenant un châssis (11) et une partie mobile (13) portant un organe de coupe (15) déplaçable suivant plusieurs axes par rapport au châssis (11), ledit procédé étant mis en oeuvre sur site, sans démontage de la couronne de son support (2), ledit procédé comprenant les étapes suivantes, pour la mise en oeuvre de l'usinage d'une dent (4) : - fixer ledit dispositif d'usinage (1) à la couronne (3) par l'action de serrage de parties (12,12') solidaires du châssis du dispositif d'usinage, coopérant avec les flancs de la couronne (3), - définir la position dudit dispositif d'usinage (1) par rapport à la dent à usiner (4) par appui sur le flanc (42 ; 42') d'une dent de référence, le flanc (42, 42') étant situé, par rapport au sommet (43; 43') de la dent de référence, de direction opposée au flanc (41) de la dent à usiner (4), la dent de référence étant la dent à usiner (4), ou encore une dent (4') immédiatement précédente, - réaliser l'usinage du flanc (41) de la dent à usiner (4) de manière automatisée par la commande de l'organe de coupe (15) selon des opérations d'usinage prédéterminées enregistrées, sous forme numérique, dans une mémoire. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite étape de définition de la position dudit dispositif d'usinage par rapport à la dent à usiner (4) met en oeuvre un premier appui (P1) inférieur, et un deuxième appui (P2) supérieur, de positions décalées en hauteur sur le flanc (42 ; 42') de la dent de référence (4 ; 4'). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le premier appui (P1), inférieur, sur le flanc (42; 42') de la dent de référence est mis en oeuvre par un organe d'appui (141) en appui simultané contre la base de la dent de référence (4 ;4'). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la dent de référence est la dent à usiner (4). 3033723 11 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les opérations d'usinage sont un rabotage par la mise en oeuvre d'un mouvement alternatif de l'organe de coupe (15). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la fixation et le blocage du 5 châssis (11) sur la couronne (3) sont assurés uniquement par l'action de serrage des parties (12, 12') sur les flancs de la couronne (3). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les opérations d'usinage prédéterminées reproduisent un profil de dent d'une denture épicycloïdale. 8. Equipement comprenant un dispositif d'usinage (1), destiné à l'usinage d'une 10 couronne (3) dentée, convenant pour un usinage sur site, sans démontage de la couronne dentée, ledit dispositif d'usinage (1) comprenant un châssis (11) et une partie mobile (13) portant un organe de coupe (15), déplaçable suivant plusieurs axes, ledit dispositif comprenant : - des parties de serrage (12,12'), solidaires du châssis (11), aptes à s'étendre de part et 15 d'autre de la couronne (3), déplaçable par rapport au châssis, et convenant pour fixer et bloquer le châssis par serrage des flancs de la couronne (3), - des moyens d'appui (14) sur le flanc d'une dent de référence, situés par rapport au sommet (43 ;43') de la dent de référence, de direction opposée au flanc (41) de la dent à usiner (4), la dent de référence étant la dent à usiner (4), ou encore une dent (4') 20 immédiatement précédente ou encore suivante, et dans lequel ledit équipement comprend des moyens de contrôle et de commande aptes à piloter automatiquement l'organe de coupe pour réaliser l'usinage de la dent selon un profil déterminé, comprenant une mémoire dans laquelle sont enregistrées, sous forme numérique, les opérations d'usinage de la dent selon ledit profil déterminé. 25 9. Equipement selon la revendication 8, dans lequel les moyens d'appui (14) sur le flanc de la dent de référence (4 ;4') comprennent un premier organe d'appui (141) et un second organe d'appui (142), destinés à réaliser respectivement un premier appui (P1) inférieur, et un deuxième appui (P2) supérieur, de positions décalées en hauteur sur le flanc de la dent. 3033723 12 10. Equipement selon la revendication 9, dans lequel le premier appui (P1) inférieur est agencé de manière à appuyer simultanément contre la base de la dent. 11. Équipement selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel lesdits moyens 5 d'appui (14) sur le flanc d'une dent de référence, sont agencés par rapport au châssis et à l'organe de coupe (15) de manière à coopérer avec la dent à usiner (4).