Brevet FR3033724A1 — 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. 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 font 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 épicycloïdal, 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. Étant 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'opère 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 compatible avec un bon fonctionnement mécanique, et ceci au moins une fois avant que l'on doive retourner ou remplacer la couronne. 3033724 2 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, généralement par meulage, qui recrée une forme convenable à l'engrènement sur une face de chaque dent de la couronne. 5 Les opérations de réparation de 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 constitue la forme de référence. Selon l'expérience du demandeur, le résultat final dépend grandement du savoir-faire et 10 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 nécessite pas le démontage de la couronne, et dont le niveau d'automatisation permette la reproductivité de la qualité d'exécution. 15 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 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 20 suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. L'invention concerne un procédé de réparation de la denture d'une couronne dentée, le procédé mettant en oeuvre un dispositif d'usinage, amovible, comprenant un châssis et une partie mobile par rapport au châssis , supportant un organe de coupe, ledit procédé étant mis en oeuvre sur site, sans démontage de la couronne dentée de la machine 25 tournante qu'elle est destinée à entraîner, ledit procédé comprenant les étapes suivantes, pour la mise en oeuvre de l'usinage de chaque dent : - fixer ledit dispositif à la couronne dentée par serrage du dispositif d'usinage sur la couronne en une position de fixation sur la couronne en relation avec la dent à usiner, - réaliser l'usinage de la dent de manière automatisée par la commande de l'organe de 30 coupe selon des opérations d'usinage prédéterminées, et dans lequel on réalise le déplacement du dispositif d'usinage d'une position de fixation sur la couronne dentée, correspondant à la dent précédemment usinée, vers une 3033724 3 position de fixation d'une dent voisine à usiner, au moins sur une plage de travail déterminée, alors que la couronne dentée est immobile, ledit dispositif d'usinage étant suspendu et maintenu par au moins un câble en tension lié au bâti de la machine tournante. 5 Selon un mode de réalisation, les déplacements successifs du dispositif d'usinage en différentes positions de fixation sur la périphérie de la couronne dentée, alors que le dispositif est suspendu et maintenu par au moins un câble en tension, sont réalisés alors que la couronne dentée est immobile, sur un secteur de la couronne compris dans la plage de travail déterminée, sur la moitié supérieure de la couronne, définie entre un 10 angle de 0° au minimum et un angle de 65° au maximum, les angles étant des angles au centre par rapport à l'horizontale. Selon un mode de réalisation du procédé : - on opère une rotation partielle de la machine tournante, après usinage par le dispositif d'usinage de toutes les dents dudit secteur de la couronne dentée, afin de positionner les 15 dents du secteur voisin dans ladite plage de travail déterminée, - on usine les dents dudit secteur voisin, une par une, par déplacements successifs du dispositif d'usinage d'une position de fixation sur la couronne dentée, correspondant à une dent précédemment usinée, vers une position de fixation d'une dent voisine à usiner, alors que la couronne dentée est immobile, 20 et dans lequel on répète cette séquence afin d'usiner la totalité des dents de la couronne. Selon un mode de réalisation, on réalise la rotation partielle de la machine tournante, alors que le dispositif d'usinage est fixé et solidaire de la couronne dentée, en particulier, en une position de fixation correspondant à la dent précédemment usinée. Selon un mode de réalisation, le déplacement du dispositif d'usinage maintenu et 25 suspendu par au moins un câble en tension se fait dans le sens descendant, pour aller positionner le dispositif d'usinage à proximité de la dent immédiatement inférieure à usiner. Alternativement, le déplacement du dispositif d'usinage maintenu et suspendu par au moins un câble en tension se fait dans le sens ascendant, pour aller positionner le dispositif à proximité de la dent immédiatement supérieure à usiner. 30 Selon un mode de réalisation avantageux, la fixation et le blocage du châssis du dispositif d'usinage sur la couronne sont assurés uniquement par l'action de serrage de parties du dispositif d'usinage sur les flancs de la couronne. 3033724 4 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : - La figure 1 est une vue schématique, suivant l'axe de la machine tournante, illustrant la couronne dentée, ainsi que le dispositif d'usinage maintenu par au moins un câble 5 fixé au bâti de la machine tournante, - La figure 2 est une vue schématique de dessus illustrant la fixation du dispositif d'usinage à la couronnée dentée de la machine tournante, - La figure 3 est une vue de côté illustrant, selon un mode de réalisation de l'invention, le positionnement du dispositif d'usinage sur la denture de la couronne dentée. 10 Aussi l'invention est relative à un procédé de réparation de la denture d'une couronne dentée 3, le procédé mettant en oeuvre un dispositif d'usinage 1, amovible, comprenant un châssis 11 et une partie mobile 13 par rapport au châssis 11, supportant un organe de coupe 15. Ce procédé est mis en oeuvre sur site, c'est-à-dire, avantageusement, sans démontage de 15 la couronne dentée 3 de la machine tournante 2 qu'elle est destinée à entraîner, typiquement par l'intermédiaire d'un pignon et d'un ensemble moteur. La machine tournante peut être, non limitativement, un four rotatif, un broyeur horizontal à galets ou un broyeur à boulets, ou encore, et dans le domaine de l'industrie sucrière, une machine connue sous le nom de diffusion. De telles machines tournantes sont toutes d'axe de 20 rotation sensiblement horizontale. Ledit procédé comprend les étapes suivantes, pour la mise en oeuvre de l'usinage de chaque dent : - fixer ledit dispositif d'usinage 1 à la couronne dentée 3 par serrage du dispositif d'usinage 1 sur la couronne en une position de fixation sur la couronne dentée 3 en 25 relation avec la dent à usiner, - réaliser l'usinage de la dent de manière automatisée par la commande de l'organe de coupe 15 selon des opérations d'usinage prédéterminées. La fixation du dispositif d'usinage 1 à la couronne peut être obtenue par serrage des flancs de la couronne, en particulier grâce à des parties de serrage 12 et 12' du dispositif 30 d'usinage. Les parties de serrage 12 et 12' sont déplaçables sur le châssis 11, et peuvent être rapprochées l'une de l'autre, suivant une direction perpendiculaire au plan de la 3033724 5 couronne dentée 3, pour obtenir le serrage des deux flancs de la couronne dentée 3, par tout système 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 5 perpendiculaire au plan de la couronne, à savoir la direction selon OX sur les repères des figures 2 et 3. La position du dispositif d'usinage 1 par rapport à la dent à usiner 4 peut être définie, à titre d'exemple, par appui sur le flanc d'une dent de référence, le flanc étant situé, par rapport au sommet de la dent de référence, de direction opposée au flanc de la dent à 10 usiner 4. La dent de référence peut être la dent à usiner, ou encore une dent immédiatement précédente. A cet effet, le dispositif peut comprendre des moyens d'appui 14 sur le flanc d'une dent de référence, situé 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 4, ou encore une 15 dent immédiatement précédente. A titre d'exemple non limitatif illustré à la figure 3, les moyens d'appui 14 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. 20 Eventuellement, le premier appui inférieur est agencé de manière à appuyer simultanément contre la base de la dent. Les moyens d'appui 14 peuvent permettre de définir la position du dispositif d'usinage dans le plan de la couronne à savoir le plan OYZ selon les figures 2 et 3. 25 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 30 en ce que, et pour réparer l'ensemble des dents de la couronne, et comme il sera expliqué par la suite, il est nécessaire de déplacer à maintes reprises le dispositif d'un 3033724 6 pas de denture, en différentes positions de fixation associées respectivement à la réparation des différentes dents de la couronne dentée 3. L'usinage de la dent à usiner est réalisé par la commande de l'organe de coupe 15 selon des opérations d'usinage prédéterminées. A cet effet, les moyens de contrôle et de 5 commande sont aptes à piloter automatiquement l'organe de coupe 15 pour réaliser l'usinage de la dent selon un profil déterminé. Ces moyens de contrôle et de commande peuvent comprendre une mémoire dans 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 10 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 dent à usiner 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. 15 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 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 20 passant par la dent à usiner, 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 orientable par rapport à la partie mobile par exemple suivant un axe de rotation parallèle à l'axe OX. Selon l'invention, on réalise le déplacement du dispositif d'usinage 1 d'une position de 25 fixation sur la couronne dentée 3, correspondant à la dent précédemment usinée, vers une position de fixation d'une dent voisine à usiner, alors que la couronne dentée 3 est immobile, ledit dispositif d'usinage 1 étant suspendu et maintenu par au moins un câble 5 en tension lié au bâti de la machine tournante 2. Le déplacement du dispositif d'une position de fixation à une position de fixation d'une 30 dent voisine peut être aidé d'une action manuelle de l'opérateur. Eventuellement, et lors de cette action, la longueur du câble peut être allongée ou raccourcie par tout moyen adapté, tel qu'un treuil ou équivalent. 3033724 7 Le déplacement du dispositif d'usinage 1 maintenu et suspendu par au moins un câble 5 en tension peut être effectué dans le sens descendant, pour aller positionner le dispositif à proximité de la dent immédiatement inférieure à usiner. Alternativement, le déplacement du dispositif d'usinage 1 maintenu et suspendu par au 5 moins un câble 5 en tension se fait dans le sens ascendant, pour aller positionner le dispositif à proximité de la dent immédiatement supérieure à usiner. Selon un mode de réalisation, illustré schématiquement à titre indicatif à la figure 1, les déplacements successifs du dispositif d'usinage 1 en différentes positions de fixation sur le rayon de la couronne dentée 3 sont réalisés alors que la couronne dentée 3 est 10 immobile, sur un secteur de la couronne dentée 3 compris dans une plage de travail déterminée, sur la moitié supérieure de la couronne, et alors que le dispositif est suspendu et maintenu par au moins un câble 5 en tension. Cette plage de travail est illustrée à titre d'exemple à la figure 1. Selon un mode de réalisation, cette plage de travail est définie entre un angle al de 0° au minimum et un 15 angle a2 de 65° au maximum, les angles al et a2 étant des angles au centre par rapport à l'horizontale. Par exemple la plage de travail est la plage angulaire 0° à 65°. Cette plage de travail découle des constatations des inventeurs selon lesquelles, et pour que la gravité s'exerce sur le dispositif d'usinage de façon à permettre au(x) câble(s) d'assurer leur mise en tension, et ainsi la retenue du dispositif d'usinage, le dispositif 20 d'usinage 1 doit se déplacer dans un secteur angulaire de la couronne dentée 3 tel que toutes les tangentes à la couronne dentée 3 aient une pente vers le bas d'au moins 25° par rapport à l'horizontale. Lorsque le dispositif d'usinage a réalisé l'usinage de toutes les dents du secteur présentes sur la plage de travail déterminée, on peut effectuer lentement une rotation 25 partielle de la machine tournante 2 pour amener les dents du secteur suivant dans la zone angulaire de la plage de travail. Les dents de ce secteur sont alors usinées à leur tour, une par une, suivant le procédé précédemment décrit. Ainsi et de manière générale, le procédé peut comprendre les étapes suivantes : - on opère une rotation partielle de la machine tournante 2, après usinage par le 30 dispositif d'usinage de toutes les dents dudit secteur de la couronne dentée 3, afin de positionner les dents du secteur voisin dans ladite plage de travail déterminée, 3033724 8 - on usine les dents dudit secteur voisin, une par une, par déplacements successifs du dispositif d'usinage d'une position de fixation sur la couronne dentée 3, correspondant à une dent précédemment usinée, vers une position de fixation d'une dent voisine à usiner, alors que la couronne dentée 3 est immobile. 5 Cette séquence est répétée autant de fois qu'il est nécessaire et afin d'usiner la totalité des dents de la couronne dentée 3. Lors de la rotation partielle de la machine tournante 2, le dispositif d'usinage 1 peut être avantageusement fixé et solidaire de la couronne dentée, en particulier en une position de fixation correspondant à la dent précédemment usinée. 10 Naturellement d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications ci-après. 3033724 9 NOMENCLATURE 1. Dispositif d'usinage, 2. Machine tournante, 5 3. Couronne dentée, 4. Dent à usiner 5. Câble 11. Châssis, 12. 12'. Parties de serrage, 10 13. Chariot, 14. Moyens d'appui sur la dent de référence, 15. Organe de coupe, REVENDICATIONS1. Procédé de réparation de la denture d'une couronne dentée (3), le procédé mettant en oeuvre un dispositif d'usinage (1), amovible, comprenant un châssis (11) et une partie mobile (13) par rapport au châssis (11), supportant un organe de coupe (15), ledit procédé étant mis en oeuvre sur site, sans démontage de la couronne dentée (3) de la machine tournante (2) qu'elle est destinée à entraîner, ledit procédé comprenant les étapes suivantes, pour la mise en oeuvre de l'usinage de chaque dent : - fixer ledit dispositif d'usinage (1) à la couronne dentée (3) par serrage du dispositif d'usinage (1) sur la couronne en une position de fixation sur la couronne en relation avec la dent à usiner (4), - réaliser l'usinage de la dent de manière automatisée par la commande de l'organe de coupe (15) selon des opérations d'usinage prédéterminées, et dans lequel on réalise le déplacement du dispositif d'usinage (1) d'une position de fixation sur la couronne dentée (3), correspondant à la dent précédemment usinée, vers une position de fixation d'une dent voisine à usiner, alors que la couronne dentée (3) est immobile, ledit dispositif d'usinage (1) étant suspendu et maintenu par au moins un câble (5) en tension lié au bâti de la machine tournante (2). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les déplacements successifs du dispositif d'usinage (1) en différentes positions de fixation sur le rayon de la couronne dentée (3), alors que le dispositif est suspendu et maintenu par au moins un câble (5) en tension, sont réalisés alors que la couronne dentée (3) est immobile, sur un secteur de la couronne compris dans une plage de travail déterminée, sur la moitié supérieure de la couronne, définie entre un angle (al) de 0° au minimum et un angle (a2) de 65° au maximum, les angles (al, a2) étant des angles au centre par rapport à l'horizontale. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel : - on opère une rotation partielle de la machine tournante (2), après usinage par le dispositif d'usinage (1) de toutes les dents dudit secteur de la couronne dentée (3), afin de positionner les dents du secteur voisin dans ladite plage de travail déterminée, 3033724 11 - on usine les dents dudit secteur voisin, une par une, par déplacements successifs du dispositif d'usinage d'une position de fixation sur la couronne dentée (3), correspondant à une dent précédemment usinée, vers une position de fixation d'une dent voisine à usiner, alors que la couronne dentée (3) est immobile 5 et dans lequel on répète cette séquence afin d'usiner la totalité des dents de la couronne. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on réalise la rotation partielle de la machine tournante (2), alors que le dispositif d'usinage (1) est fixé et solidaire de la couronne dentée. 10 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on réalise la rotation partielle de la machine tournante, alors que le dispositif d'usinage (1) est fixé et solidaire de la couronne dentée (3) en une position de fixation correspondant à la dent précédemment usinée. 15 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le déplacement du dispositif d'usinage maintenu et suspendu par au moins un câble en tension se fait dans le sens descendant, pour aller positionner le dispositif à proximité de la dent immédiatement inférieure à usiner. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le déplacement du dispositif d'usinage maintenu et suspendu par au moins un câble en tension se fait dans le sens ascendant, pour aller positionner le dispositif à proximité de la dent immédiatement supérieure à usiner. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la fixation et le blocage du châssis (11) du dispositif d'usinage sur la couronne (3) sont assurés uniquement par l'action de serrage de parties (12, 12') du dispositif d'usinage sur les flancs de la couronne (3). 20 25