Brevet FR3068472A1 — publié le 20190104

DISPOSITIF DE DETECTION DE DEFAUT D'UNE PIECE MECANIQUE PAR SONNAGE [0001] La présente invention porte sur un dispositif de détection de défaut d'une pièce mécanique par sonnage. L'invention trouve une application particulière avantageuse, mais non exclusive, avec les vilebrequins de moteur thermique réalisés notamment en fonte et obtenus par moulage gravité. [0002] Afin de livrer des pièces conformes, il convient de sonder les vilebrequins par chocs et vérifier que le son produit garantit une absence de fissure. A cet effet, l'opérateur frappe la pièce au niveau de la queue de vilebrequin avec une massette en cuivre, afin de provoquer un son dont la nature permet de déterminer la conformité de la pièce ou non. [0003] En effet, sous l'effet du choc avec la massette, une résonnance résultante indique que la pièce est conforme. Dans le cas contraire, c'est-à-dire s'il n'y a pas de résonnance sous l'effet du choc, cela indique la présence d'une fissure dans la structure même de la pièce. Or pour un vilebrequin, il n'est admis aucun défaut de ce type, car cela pourrait engendrer la casse du moteur. Il existe donc une nécessité d'effectuer ce contrôle sur la totalité de la production en fonderie. [0004] Ce contrôle par sonnage des vilebrequins est généralement effectué par une action manuelle à l'aide d'une massette en cuivre. Ce contrôle manuel consiste à donner un grand nombre de coups de massette, plus de 1500, en huit heures de tenue de poste. [0005] Toutefois, ce mode de fonctionnement est très contraignant, dans la mesure où il fatigue le poignet de l'opérateur, ce qui peut entraîner des Troubles Musculo-Squelettiques (ou TMS). En outre, l'opération de sonnage est irrégulière selon l'opérateur qui peut être un homme, une femme, gaucher ou droitier, etc. [0006] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un dispositif de détection de défaut d'une pièce mécanique, tel qu'un vilebrequin de moteur thermique, par sonnage caractérisé en ce qu'il comporte: - un bras de balancier comportant à une extrémité une enclume de frappe, - un actionneur mécanique configuré pour assurer un mouvement du bras de balancier de sorte que l'enclume de frappe vienne frapper une partie de la pièce mécanique, ainsi qu'un réarmement automatique du bras de balancier après la frappe, et - un système de déclenchement de la frappe de la pièce mécanique par l'enclume de frappe. 2 [0007] L'invention permet ainsi, grâce au déclenchement et au réarment automatique du bras de balancier, d'améliorer la sécurité des personnes en évitant d'avoir à répéter la multitude des mouvements de frappe. On réduit ainsi grandement les risques de Troubles Musculo-Squelettiques. En outre, l'invention permet une meilleure répétabilité des forces 5 de frappe à chaque cycle et donc une meilleure fiabilité du contrôle grâce à un sonnage plus régulier. L'invention offre également un gain de temps T dans la mesure où elle est conçue pour ne pas nécessiter l'emploi d'outillages externes au dispositif pour son actionnement. [0008] Selon une réalisation, le dispositif comporte un moyen pour assurer un recul de 10 l'enclume de frappe par rapport à la pièce mécanique après la frappe. La mise à distance entre les deux éléments permet d'obtenir un sonnage optimum de la pièce mécanique après le choc en évitant les interférences entre l'enclume et la pièce mécanique. [0009] Selon une réalisation, le moyen pour assurer un recul de l'enclume de frappe comporte un trou oblong ménagé dans l'enclume de frappe et des organes de fixation de 15 l'enclume de frappe sur le bras de balancier autorisant un déplacement en translation de l'enclume de frappe par rapport au bras de balancier suivant le trou oblong. [0010] Selon une réalisation, le moyen pour assurer un recul de l'enclume de frappe est une butée élastique. Une telle butée élastique permet à l'enclume de venir au contact du vilebrequin lors de la frappe et garantit un léger recul pour que l'enclume ne soit plus en 20 contact avec la pièce mécanique après la frappe. [0011] Selon une réalisation, le système de déclenchement de la frappe est une cellule sensitive notamment activable à l'aide d'un doigt. [0012] Selon une réalisation, l'actionneur mécanique configuré pour assurer un mouvement du bras de balancier est un vérin pneumatique oscillant. En variante, le 25 dispositif peut être commandé à l'aide d'une énergie différente, notamment électrique. [0013] Selon une réalisation, l'enclume de frappe est en bronze. [0014] Selon une réalisation, le dispositif comporte une luge de support de la pièce mécanique pour maintenir la pièce mécanique lors du mouvement de frappe du bras de balancier. 30 [0015] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 3 [0016] La figure 1 est une vue de côté illustrant un dispositif de détection de défaut d'une pièce mécanique selon la présente invention; [0017] Les figures 2a et 2b sont des vues en perspective illustrant le dispositif de détection de défaut d'une pièce mécanique selon l'invention respectivement en position 5 armée et en position de frappe; [0018] La figure 3 est une vue du dessus illustrant un système de déclenchement de frappe du dispositif selon la présente invention; [0019] La figure 4 est une vue en perspective d'une enclume de frappe du dispositif selon l'invention comportant un moyen pour assurer un recul de l'enclume après une 10 frappe de la pièce mécanique. [0020] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0021] La figure 1 montre un dispositif 10 de détection de défaut d'une pièce mécanique 12, tel qu'un vilebrequin de moteur thermique. Ce dispositif 10 permet de frapper le 15 vilebrequin 12 au niveau de sa queue 13, afin de provoquer un son dont la nature permet de déterminer la conformité de la pièce ou non. [0022] Afin de maintenir le vilebrequin 12 lors du mouvement de frappe d'un bras de balancier 14, le vilebrequin 12 est porté par une luge de support 16 comportant des galets 17 situés de part et d'autre du vilebrequin 12. Avantageusement, ces galets 17 viennent 20 en appui sur les tourillons du vilebrequin 12. Ces galets 17 sont de préférence des galets rotatifs permettant de faire tourner le vilebrequin 12 pour en vérifier l'aspect général. La luge 16 pourra être déplacée automatiquement par un tapis mobile pour venir dans une position dans laquelle la frappe du bras de balancier 14 sur le vilebrequin 12 peut être déclenchée. 25 [0023] Plus précisément, le bras de balancier 14 comporte à une extrémité une enclume de frappe 19. Avantageusement, l'enclume de frappe 19 est en bronze mais pourra en variante être réalisée dans un matériau autre en fonction des besoins de l'application. [0024] Du côté de l'extrémité opposée du bras de balancier 14, un actionneur mécanique 20 est configuré pour assurer un mouvement du bras de balancier 14 de sorte que 30 l'enclume de frappe 19 vienne frapper une partie du vilebrequin 12 et réarmer automatiquement le bras de balancier 14. L'actionneur 20 est associé à un support référencé 21. 4 [0025] L'actionneur 20 fait passer le bras de balancier 14 d'une position, dite armée, dans laquelle le bras 14 s'étend sensiblement suivant une direction horizontale tel que cela est montré sur la figure 2a; à une position, dite de frappe, dans laquelle le bras 14 s'étend sensiblement suivant une direction verticale tel que cela est représenté sur la 5 figure 2b. [0026] L'actionneur 20 est par exemple un vérin pneumatique oscillant. En variante, l'actionneur 20 peut être commandé à l'aide d'une énergie différente, notamment une énergie électrique. [0027] Avantageusement, un système de déclenchement de frappe 22 du vilebrequin 12 10 par l'enclume 19 permet à l'opérateur de déclencher, aisément et sans effort, le relâchement du bras 14 pour provoquer le choc entre l'enclume 19 et la queue 13 du vilebrequin 12. Le système de déclenchement de frappe 22 est par exemple une cellule sensitive activable à l'aide d'un doigt, comme cela est représenté sur la figure 3. En variante, le système 22 pourra être un interrupteur ou un bouton poussoir ou tout autre 15 système adapté aux besoins de l'application pour activer le dispositif 10. [0028] Le dispositif 10 comporte un moyen 26 pour assurer un recul de l'enclume 19 par rapport au vilebrequin 12 après la frappe. La mise à distance entre les deux éléments 12, 19 permet d'obtenir un sonnage optimum du vilebrequin 12 après le choc en évitant les interférences entre l'enclume 19 et le vilebrequin 12. 20 [0029] Comme cela est représenté sur la figure 4, le moyen 26 comporte un trou oblong 28 ménagé dans l'enclume 19 et des organes de fixation 30 de l'enclume 19 sur le bras de balancier 14. Cela permet d'autoriser un déplacement en translation de l'enclume 19 par rapport au bras de balancier 14 suivant le trou oblong 28. Ces organes de fixation 30 sont par exemple des vis de type rabourdin (marque déposée) insérées à l'intérieur du trou 25 oblong 28 réalisé dans des parois latérales 29 de l'enclume 19. Les parois 29 délimitent une gorge 24 recevant une extrémité du bras 14. [0030] Chaque trou oblong 28 est configuré de telle façon que l'enclume 19 est mobile entre une première position, dite de contact, dans laquelle l'enclume 19 peut venir au contact du vilebrequin 12 lorsque le bras de balancier 14 est en position de frappe et une 30 deuxième position, dite de recul, dans laquelle l'enclume 19 se situe en retrait par rapport au vilebrequin 12 après la frappe alors que le bras de balancier 14 est encore en position de frappe. 5 [0031] En variante ou en complément, le moyen 26 est une butée élastique réglable 27. Cette butée élastique 27 pourra être implantée dans l'articulation de l'actionneur 20 ou dans une zone fixe du support 21 avec laquelle une partie intermédiaire du bras 14 vient en contact lors du choc. Une telle butée élastique 27 permet à l'enclume 19 de venir au 5 contact du vilebrequin 12 lors de la frappe et garantit un léger recul pour que l'enclume 19 ne soit plus en contact avec le vilebrequin 12. La butée élastique 27 pourra avantageusement être réalisée dans un matériau élastomère. [0032] On décrit ci-après le fonctionnement du dispositif 10 selon l'invention. Dans un premier temps, le vilebrequin 12 est mis en position au poste de sonnage à l'aide de la 10 luge 16 à avance automatique. Une fois en position, l'opérateur déclenche la frappe à l'aide de la cellule sensitive 22 contactée à l'aide d'un doigt. [0033] Le bras de balancier 14 est actionné par le vérin pneumatique oscillant 20 permettant la frappe de l'enclume 19 sur la zone de la queue 13 du vilebrequin 12. A cet effet, le bras 14 passe de la position armée à la position de frappe. 15 [0034] Lors du mouvement, l'inertie de l'enclume 19 est telle qu'elle coulisse le long du trou oblong 28 de façon à venir en contact avec la queue 13 du vilebrequin 12 lors du choc. Suite au choc, et par réaction de l'effort subi par l'enclume 19, cette dernière recule légèrement en coulissant vers l'arrière suivant le trou oblong 28, afin de ne pas perturber la lecture sonique de la résonnance. 20 [0035] Le retour en position armée haute du bras 14 est automatique dans la continuité du cycle après la frappe. A cet effet, le vérin pneumatique oscillant 20 entraîne le bras 14 suivant un mouvement rotatif inverse de 90 degrés environ. L'opérateur écoute ensuite la résonnance émise par le vilebrequin 12. Un son "bref" sans résonnance indique que la pièce présente un défaut, notamment une fissure dans sa structure interne, alors qu'un 25 son de "cloche" indique une bonne intégrité interne de structure. [0036] Suivant un perfectionnement, il est possible d'utiliser un capteur sonore et un système de traitement des signaux issus du capteur permettant de discriminer les sons représentatifs d'une pièce conforme et les sons représentatifs d'une REVENDICATIONS1. Dispositif (10) de détection de défaut d'une pièce mécanique (12), tel qu'un vilebrequin de moteur thermique, par sonnage caractérisé en ce qu'il comporte: - un bras de balancier (14) comportant à une extrémité une enclume de frappe (19), - un actionneur mécanique (20) configuré pour assurer un mouvement du bras de balancier (14) de sorte que l'enclume de frappe (19) vienne frapper une partie de la pièce mécanique (12), ainsi qu'un réarmement automatique dudit bras de balancier (14) après la frappe, et - un système (22) de déclenchement de la frappe de la pièce mécanique (12) par l'enclume de frappe (19). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (26) pour assurer un recul de l'enclume de frappe (19) par rapport à la pièce mécanique (12) après la frappe. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen (26) pour assurer un recul de l'enclume de frappe (19) comporte un trou oblong (28) ménagé dans l'enclume de frappe (19) et des organes de fixation (30) de l'enclume de frappe (19) sur le bras de balancier (14) autorisant un déplacement en translation de l'enclume de frappe (19) par rapport au bras de balancier (14) suivant le trou oblong (28). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen (26) pour assurer un recul de l'enclume de frappe (19) est une butée élastique (27). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système (22) de déclenchement de la frappe est une cellule sensitive notamment activable à l'aide d'un doigt. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'actionneur mécanique (20) configuré pour assurer un mouvement du bras de balancier (14) est un vérin pneumatique oscillant. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enclume de frappe (19) est en bronze. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une luge de support (16) de la pièce mécanique (12) pour maintenir la pièce mécanique (12) lors du mouvement de frappe du bras de balancier (14).