WO2014092523A1 - Dispositif de controle de l'alignement des arbres de transmission - Google Patents
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- WO2014092523A1 WO2014092523A1 PCT/MA2013/000031 MA2013000031W WO2014092523A1 WO 2014092523 A1 WO2014092523 A1 WO 2014092523A1 MA 2013000031 W MA2013000031 W MA 2013000031W WO 2014092523 A1 WO2014092523 A1 WO 2014092523A1
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- G01B5/24—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B5/25—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
Definitions
- the present invention relates to a rotary shaft alignment control apparatus and a calibration and control procedure.
- Alignment devices having been the subject of US Patents 3,664,029; 3,733,706; 3,711,955; 2,638,676; 2,636,274; 2,656,607; 2,726,058 and 3,525,158, are generally devices capable of detecting tree misalignment in only two directions. Those that can be used to control an axial and radial misalignment require a displacement of their alignment structure radially with respect to the shafts to be aligned, as they must have one of the shafts rotated relative to the stationary alignment device. . This procedure is not only a long and delicate operation, but it introduces errors due to the constant requirement of the displacement of either the alignment device itself or one of the trees to be aligned.
- Patent 4,115,925 permits three-dimensional detection of the alignment by the use of two universal joints incorporating appropriately mounted position sensors.
- the communicating joints through the use of a telescopic link mounted on the forks of each universal joint.
- the universal joint forks which convert the positions of the shafts into exploitable coordinate information, must have a minimum size to allow mounting of the position sensors. This condition imposes the existence of a minimum space for the assembly of the forks of the universal joints and thus of the trees sufficiently spaced from each other.
- Patent No. 4,161,068 provides misalignment information by using mechanical target rods provided with micrometers, in connection with two cooperating network surfaces forming moire fringes for detecting angular misalignment.
- the moire fringe pattern produced is difficult to interpret when the amplitude and direction of the misalignment.
- Patent No. 3,192,631 uses eyeglasses having reticles and screens forming target screens with reticles. These particular elements may provide an indication of the misalignment direction, but can not provide an indication of the magnitude of the misalignment, and the trees must be tuned by trial and error, until an observation through the glasses will indicate that the alignment conditions are met.
- Patent No. 2,436,966 is based on the use of two cardan joints which each deliver an electrical signal emitted by a potentiometer. This signal is representative of the angular orientation of a universal joint relative to the other. The device must be rotated (pivoted) around the shafts, it can only be mounted on relatively distant trees, which is rarely the case for industrial plants.
- Patent No. 2,534,017 uses radiation detectors producing beams projecting on detection devices, these detectors are mounted on supports connected to the shafts which must be arranged remotely in order to allow their assembly and to increase the accuracy of detection. This condition is rarely offered by industrial plants whose trees are generally arranged very close together and rarely provide space for mounting these devices.
- Patent No. 5,077,905 uses a method based on laser alignment, consisting of a device emitting laser beams and the other receiver:
- the receiving part is pivotally mounted on its support to adjust better to the face of the laser. laser ray.
- the unit is bulky and requires more space and can only be mounted on relatively distant (distant) trees.
- Patent No. 5,222,306 discloses a control method based on the use of comparators mounted on one of the supports linked to one of the two shafts by a pivot connection.
- This support to which the 3 comparators are fixed pivots around the shaft, a comparator fixed perpendicularly to the trees directly takes the measurements on the second shaft.
- the two other comparators fixed parallel to the trees allow to detect the flatness of the surface of a plateau fixed on the second shaft and arranged perpendicularly to this shaft.
- the major disadvantage of this method is that it requires the disassembly of one of the two systems to separate the shafts to insert or remove the two supports in the form of hubs in or / and shafts.
- Patent No. 5,371,953 is based on a method using two comparators and two tubes arranged respectively radially and axially to the trees to be controlled. On each support is fixed a tube and a comparator. A finger sliding along each tube allows to feel directly on the comparator fixed on the other support. The information delivered by each comparator corresponds to the cumulative number of radial and angular defects. The device requires sufficient space and trees relatively distant from each other and can not provide, separately, on radial and angular defects.
- Patent No. 5,715,609 relates to a device based on two laser beam transmit / receive plates mounted in opposing face-to-face, each on one and the other of the supports which are removable around the trees to be controlled. .
- This method requires a good circularity and good surface condition of the trees, it also requires sufficient space to receive the supports and allow the device to pivot around the trees.
- the general object of the present invention is the design of a static alignment apparatus for rotating shafts and the establishment of a calibration and control procedure.
- the static alignment control device for rotating shafts allows the direction and amplitude of radial and angular defects to be separately detected. It allows the display of indications of the relative displacements corresponding to each type of defect by using different control devices: by bubble level (31), by comparator (7), by two pointers with pins / needles (38a, 38b) and by two smooth buffer rings (39a, 39b).
- This device is characterized by its ability to carry out a set of controls and measurements without obligation to rotate the device around the axes of the trees, which will avoid associating the defects of circularity and roughness of the outside diameters of the trees with the defects of alignment and therefore not to distort the measurement.
- This is one of the major flaws of most of the previous inventions.
- Our invention has the merit of bearing on this defect by keeping the two supports constantly fixed and immobile with respect to the shafts during all phases of control, measurement and correction of the relative positions of the trees.
- the device is also characterized by its robust, lightweight, adjustable, telescopic, flexible and self-supporting metal structure, its rigid components (parts), its precise connections, without internal games, without regular maintenance and without nuisance or risk for the environment. . 4. Detailed description of the embodiment of the invention:
- the shaft aligning apparatus (FIG. 3) consists of two telescopic supports (28 and 29), two hubs (1 and 31), a sliding and orientable carriage (41), a calibration device (17, 18 and 19) and two devices for indicating the angular orientation of the shafts (38a and 38b), a device for controlling radial and angular defects with the aid of comparator (1, 33, 41 and 7), two bubble level indicators (31) and a device for validating the perfect alignment with smooth buffer rings (39a / l and 39b / 33) . It is, therefore, versatile, flexible, autonomous and reliable.
- the supports consist of two telescopic columns consisting of two hollow cylindrical tubes (28 and 29).
- the inner tube, integral with the "V" support (30) is adjusted and housed in the outer tube (28) which is connected to the hub by a ball joint (17 and 18).
- the two tubes slide relative to each other through the slide connection obtained by an oblong hole formed along the hollow outer tube (28).
- a screw-ecfou type fixing system (26 and 27) makes it possible to immobilize any relative movement of the two tubes and to adjust at the same height the axes of the two hubs. It also allows the direct attachment to bulky couplings and possibly, to take into account differences in the diameters of the trees to control.
- the "V” support (30) has stepped grooves disposed along its outer portion to adjust the useful length of the "V” support clamping cable to the shaft ends (Fig.2, Fig. 4).
- the "V” support uses a metal cable (49) having on one side an attachment ring to a clamping lever (45), (eccentric locking) to be positioned in the semicircular grooves of the carrier.
- "V" (Fig.6) on the other side, a nut (51) formed in a cylindrical section with two ends (52), having a hole for the passage of the cable and a cable clamping screw (50).
- the nipples exiting on each side of the nut (52) allow to adjust its positioning on one of the stepped grooves according to the diameters of the shafts (Fig.2, Fig.6).
- a ball joint offers three degrees of freedom in rotation, it makes it possible to correct the manufacturing and assembly errors of the device during calibration.
- the dispersions of the production ribs will be corrected (eliminated) during the calibration by adjusting the orientation of the axis of each hub with that of the shaft on which it is mounted and to ensure that the coaxiality of the two axes of the hubs Calibration is necessary before the use of the device, it recommends the use of a standard cylindrical part (surface state and perfect geometry) on which will be fixed the two supports in " V "before calibration
- the solution presented allows to increase and improve the accuracy of the device, so that all direct control of the shafts can be done identically on the hubs. supports around the shafts, it will be limited to pivoting the sliding carriage and pivoting (41) about the axis of the central rod (2), (Fig.3).
- the alignment of the shafts is controlled by transposition on the outer and inner surfaces of the hubs (1 and 33). Indeed, the defects (radial, angular) present on each tree reproduce identically on both hubs.
- the two hubs are connected by a central cylindrical rod (2) forming a pivot-sliding connection with two balls (spherical balls) (4 and 36) which, in turn, are connected to the hubs by ball joints.
- These different connections allow the hubs to have the six degrees of freedom to position itself in a similar way to the trees to be controlled, thus integrating the misalignment existing on the trees.
- each hub takes the orientation and the position of the tree on which it is fixed.
- the axis of the rod (2) connecting the two balls (4, 36) takes a particular orientation with respect to the axes of the hubs (1, 33) characterizing the coaxiality defects of the shafts.
- checking the alignment of the two shafts amounts to controlling the coaxiality of the axes of the two hubs (1 and 33) with that of the central rod (2).
- the axis of the central rod is that of the carriage (41) sliding along the central rod (2) and serving as a support for the comparator (7).
- the comparator (7) allows to feel along two generatrices of the outer surface of each hub (1 and 33). These generators are inscribed, each in one and the other of the two perpendicular planes passing through the axis of the hubs and with respect to which they are considered to be perfectly parallel (Fig.3).
- This calibration consists in mounting the two supports on a standard cylinder, loosen the nut (19) and the screw (27), bring the two hubs together to fit (slide in) the smooth buffer rings. Then, to better adjust the coaxiality of the axes of the two hubs and their parallelism with that of the axis of the standard shaft. Then adjust, if necessary, the stacking of the thick calluses (59). Finally, tighten the nut (19) and the screw (27).
- Controlling the angular defects of the shafts amounts to checking the parallelism of the two generators located in two orthogonal planes of the outer surfaces of the hubs (1 and 33) with the axis of the central rod (2).
- the passage of the control from one generator to the other is obtained by the pivoting of the sliding carriage (41) at a 90 ° angle around the axis of the central rod (2) by acting on the wrist (8) .
- Maintaining and rectilinear guidance in each of the two stable rotational positions of the sliding carriage (41) are provided by a small ball (12) held engaged under the effect of the pressure of the spring (13), by tightening the screw in one or the other of the "V" grooves (R1 or R2) formed along the functional portion located on the central portion of the rod (2).
- Controlling the radial defects of the shafts is to identify the difference recorded by the comparator between the calibration step resulting in the perfect coaxality of the axes of each hub and the actual control step by probing along a circular path located on the outer surface of the hub.
- the tree alignment tester identifies and measures both types of defects separately.
- the elimination of defects (repositioning) of the leading and driven trees will be fast, simple and accurate.
- the adjustment of the alignment will be finalized by choosing the right stacking of the thickness shims to be inserted under one or the other of the four brackets of the engine or / and receiver systems or by acting on a positioning system screw / nut type.
- the axes of the shafts are located at the same height, one carries out by planing (pivoting about a vertical axis) of the driving part and / or receiver.
- the axes will be judged perfectly aligned as soon as the sliding carriage (41) could have reached the two extreme positions (end of stroke) on the right and left without any particular resistance which may be due possibly to a jamming of the smooth buffer rings (39a and 39b) in the bore of the hubs (1 and 33).
- These rings designed just slippery in the bore of the hubs, serve as a control and validate the perfect alignment of the trees.
- the choice of the "V" shape of the lower part of the support makes it possible, on the one hand, to avoid the offset of the axes of the hubs with respect to the trees to be checked in particular during the control of the trees of different diameters, and on the other hand, to keep the support of the apparatus in a vertical position (stable equilibrium). In the end, this choice makes it possible to adapt to trees of varied diameters ranging from 10 mm up to 150 mm.
- a wire rope (49) is used to bend the trees to be controlled with the supports.
- the choice of the effective length is ensured by the positioning of the nipple nut (51) with respect to the cable, then the pinching of the latter with the aid of the pressure screw (50).
- the stepped grooves on either side of the upper faces of the "V" structure are used to hook the pin nut and to position the clamping lever (45). ) and thus guarantee total immobilization (complete connection) of the supports with respect to the trees to be controlled.
- the tree alignment tester is equipped with two tree positioning indicators; one operates in absolute terms, it is two bubble levels (31), the other measures the offset angle of the two shafts using the needle pins (38a and 38b).
- the spirit levels make it possible to ensure that the two shafts are in a perfectly horizontal, vertical position or at an identical inclination slope easily identifiable thanks to the adjustable spirit levels (31).
- each hub is equipped with a spirit level to identify which tree will act to put it at the same level as the second tree.
- the indicators of radial and angular defects of the trees to be controlled make it possible to better inform on the direction and the angle of inclination of the trees expressed in degrees.
- Figure 1 is a perspective of the shaft alignment apparatus comprising the different control devices mounted on the two hubs and positioned relative to the shafts with two supports.
- Figure 2 shows the front view and the left view of the apparatus in mounted position and tightened on the shafts by means of a suitable clamping device.
- Figure 3 shows the section (AA), taken from the left view of the device (Fig.2). It describes in detail all the technological solutions recommended and making it possible to achieve all the expected functions of the device.
- Figure 4 shows, with the aid of the left view and the section (BB), the lower part of the support of the apparatus comprising a hollow tube and a "V" structure assembled by welding.
- the structure has two types of grooves arranged on either side of the upper part of the "V".
- FIG. 5 shows, with the aid of the view from above and the section (DD), the nut with pins allowing, by its positioning with respect to the wire rope, the adjustment of the useful length of the cable and its attachment to using the nipples, in the stepped grooves of the "V" structure.
- Figure 6 shows the lever clamping / locking of the supports relative to the shafts.
- the section (CC) and the left view of the multiplication lever of the clamping force show the arrangement of the two positioning studs of the clamping / locking lever and the hooking axis of the wire rope.
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Abstract
La présente invention concerne un appareil de contrôle d'alignement des arbres tournants et une procédure d'étalonnage et de contrôle. L'appareil a pour but d'identifier la direction des défauts, de mesurer, séparément, aussi bien l'amplitude des défauts radiaux que des défauts angulaires, comme il permet de tester et de valider un alignement parfait. Il offre la possibilité d'afficher les indications des déplacements relatives correspondant à chaque type de défaut en utilisant différents dispositifs de contrôle : par niveau à bulle, par comparateur, par deux indicateurs à tiges/aiguilles et par deux bagues tampon lisses.
Description
DISPOSITIF DE CONTROLE DE L'ALIGNEMENT DES ARBRES DE
TRANSMISSION
DESCRIPTION :
1. Domaine technique auquel se rapporte l'invention :
La présente invention concerne un appareil de contrôle d'alignement des arbres tournants et une procédure d'étalonnage et de contrôle.
En effet, la plupart des équipements ou installations industrielles, quel que soit leurs domaines d'utilisation, sont composées d'un système moteur (générateur de puissance) et d'un système récepteur (consommateur de puissance). Les systèmes moteur et récepteur sont munis, chacun, d'un arbre permettant de transmettre la puissance du système moteur vers le système récepteur. Cependant, lors de l'installation du système moteur ou/et récepteur, il faudra procéder à leur positionnement relatif afin d'aligner suivant un même axe ; l'arbre de sortie du système moteur et l'arbre d'entrée du système récepteur. La transmission de puissance entre les deux arbres est assurée par des accouplements qui peuvent être rigides, élastiques ou articulés. Les accouplements élastiques et essentiellement les accouplements rigides exigent une coaxialité parfaite des deux arbres et par conséquent l'élimination totale des défauts axiaux, radiaux et angulaires. D'où le recours à l'utilisation des appareils de contrôle de l'alignement des arbres afin d'identifier et d'éliminer les défauts de positionnement des systèmes moteur ou/et récepteur. Une telle tâche est confiée généralement aux agents de maintenance qui veillent sur la maintenance et la disponibilité des équipements et des installations industrielles.
2. Etat de la technique antérieure :
Les dispositifs d'alignement ayant fait l'objet de brevets américains n° 3.664.029; 3.733.706; 3.711.955; 2.638.676; 2.636.274; 2.656.607; 2.726.058 et 3.525.158, sont généralement des dispositifs capables de détecter un défaut d'alignement d'arbre dans deux directions seulement. Ceux qui peuvent être utilisés pour contrôler un défaut d'alignement axial et radial exigent un déplacement de leur structure d'alignement radialement par rapport aux arbres à aligner, comme ils doivent avoir un des arbres entraîné en rotation par rapport au dispositif d'alignement stationnaire. Cette procédure est non seulement une opération longue et délicate, mais elle introduit des erreurs du fait de l'exigence constante du déplacement soit du dispositif d'alignement lui-même, soit d'un des arbres à aligner. Un autre problème, qui est dans de nombreux cas, dû essentiellement à l'espace disponible très réduit pour installer le dispositif d'alignement et à l'encombrement de l'installation, empêchant l'opérateur à installer correctement le dispositif et à prendre des mesures précises. Dans de nombreux cas, les arbres sont reliés à des systèmes tels que les moteurs électriques ou thermiques et des installations industrielles lourdes ne pouvant être entraînées en rotation par rapport au dispositif d'alignement à cause des couples résistants importants.
D'autres dispositifs d'alignement statique ont été décrits dans les brevets déposés aux états Unis d'Amérique n° 4.115.925; 4.161.068; 3.192.131.
Le brevet 4.115.925 permet une détection tridimensionnelle de l'alignement, par l'utilisation de deux joints universels intégrant des capteurs de position montés de façon appropriée. Les joints communicants grâce à l'utilisation d'une liaison télescopique montée sur les fourches de chaque joint universel.
En outre, les fourches pour joints universels, qui transforment les positions des arbres en informations de coordonnées exploitables, doivent avoir une taille minimale pour permettre le montage des capteurs de position. Cette condition impose l'existence d'un espace minimum pour le montage des fourches des joints universels et donc des arbres suffisamment espacés l'un de l'autre.
Le brevet n° 4.161.068 fournit une information sur les défauts d'alignement en utilisant des tiges formant cibles mécaniques munies de micromètres, en liaison avec deux surfaces coopérantes à réseaux formant des franges de moiré permettant de détecter un défaut d'alignement angulaire. En outre, le réseau de franges de moiré produit est difficile à interpréter quand à l'amplitude et la direction du défaut d'alignement.
Le brevet n° 3.192.631 utilise des lunettes comportant des réticules et des écrans formant des écrans cibles à réticules. Ces éléments particuliers peuvent fournir une indication de la direction du défaut d'alignement, mais ne peuvent pas fournir une indication de l'amplitude des défauts d'alignement, et les arbres doivent être réglés par tâtonnement, jusqu'à ce qu'une observation à travers les lunettes indiquera que les conditions d'alignement sont satisfaites.
D'autres dispositifs d'alignement statique ont été décrits dans les brevets déposés en France : n° 2.436 966 et n° 2.534.017.
Le brevet n° 2.436.966 est basé sur l'utilisation de 2 joints de cardan qui, chacun délivre un signal électrique émis par un potentiomètre. Ce signal est représentatif de l'orientation angulaire d'un joint de cardan par rapport à l'autre. Le dispositif doit être mis en rotation (pivotement) autour des arbres, il ne peut être monté que sur des arbres relativement distants, ce qui est rarement le cas des installations industrielles.
Le brevet n° 2.534.017 utilise des détecteurs de rayonnement produisant des faisceaux se projetant sur des dispositifs de détection, ces détecteurs sont montés sur des supports liés aux arbres qui doivent être disposés de manière éloignée afin de permettre leur montage et augmenter la précision de détection. Cette condition est rarement offerte par les installations industrielles dont les arbres sont généralement disposés très rapprochés et qui offrent rarement l'espace nécessaire pour le montage de ces dispositifs.
En fin, d'autres dispositifs d'alignement sans rotation ou d'alignement statique ont été décrits dans les brevets déposés Aux Etats Unis d'Amérique : n° 5.077.905 ; n° 5.222.306; n° 5.371.953; n° 5.715.609.
Le brevet n° 5.077.905 utilise un procédé basé sur l'alignement au laser, formé d'un dispositif émetteur des faisceaux laser et l'autre récepteur: La partie réceptrice est montée pivotante sur son support pour s'ajuster au mieux face au rayon laser. L'appareil est encombrant et nécessite plus d'espace et ne peut être monté que sur des arbres relativement éloignés (distants).
Le brevet n° 5.222.306 présente une méthode de contrôle basée sur l'utilisation de comparateurs montés sur l'un des supports lié à l'un des deux arbres par une liaison pivot. Ce support auquel sont fixés les 3 comparateurs pivote autour de l'arbre, un comparateur fixé perpendiculairement aux arbres prélève directement les mesures sur le second arbre. Alors que les deux autres comparateurs fixés parallèlement aux arbres permettent de détecter la planéité de la surface d'un plateau fixé sur
le second arbre et disposée perpendiculairement à cet arbre. L'inconvénient majeur de cette méthode c'est qu'elle nécessite le démontage de l'un des deux systèmes pour séparer les arbres afin d'insérer ou de retirer les deux supports sous forme de moyeux dans ou/et des arbres.
Le brevet n° 5.371.953 est basé sur une méthode utilisant deux comparateurs et deux tubes disposés respectivement radialement et axialement aux arbres à contrôler. Sur chaque support est fixé un tube et un comparateur. Un doigt coulissant le long de chaque tube permet de palper directement sur le comparateur fixé sur l'autre support. L'information délivrée par chaque comparateur correspond au cumule des défauts radiaux et angulaires. Le dispositif exige un espace suffisant et des arbres relativement éloignés l'un de l'autre et ne peut renseigner, séparément, sur les défauts radiaux et angulaires.
Le brevet n° 5.715.609 concerne un dispositif basé sur deux plaques d'émission/réception des faisceaux laser montées en opposition face-à-face, chacune sur l'un et l'autre des supports qui sont amovibles autour des arbres à contrôler. Cette méthode exige une bonne circularité et un bon état de surface des arbres, elle exige aussi un espace suffisant pour recevoir les supports et permettre le pivotement du dispositif autour des arbres.
3. Exposé de l'invention, avantage par rapport à l'état antérieur :
Le but général de la présente invention est la conception d'un appareil d'alignement statique des arbres tournants et l'établissement d'une procédure d'étalonnage et de contrôle. L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants permet de détecter séparément la direction et l'amplitude des défauts radiaux et des défauts angulaires. Il permet l'affichage des indications des déplacements relatifs correspondant à chaque type de défaut en utilisant différents dispositifs de contrôle : par niveau à bulle (31), par comparateur (7), par deux indicateurs à tiges/aiguilles (38a, 38b) et par deux bagues tampon lisses (39a, 39b).
Il permet de contrôler l'alignement des arbres de diamètres différents ou des arbres de diamètres identiques mais variant dans une large plage de diamètres (de 10 mm jusqu'à 150 mm) qu'ils soient disposés de manière très rapprochés ou distants grâce à la liaison pivot-glissante de la tige centrale (2) par rapport aux moyeux (1, 33) rendant l'appareil télescopique autorisant ainsi le rapprochement ou l'éloignement des deux supports afin de s'adapter au décalage axial existant entre les arbres à contrôler.
Cet appareil est caractérisé par son aptitude à effectuer un ensemble de contrôles et mesures sans obligation de faire pivoter l'appareil autour des axes des arbres, ce qui évitera d'associer les défauts de circularité et de rugosité des diamètres extérieurs des arbres aux défauts d'alignement et par conséquent de ne pas fausser la prise des mesures. C'est l'un des défauts majeurs de la plus part des inventions précédentes. Notre invention a le mérite de palier à ce défaut en gardant les deux supports constamment fixés et immobiles par rapport aux arbres durant toutes les phases de contrôle, de mesure et de correction des positions relatives des arbres^
L'appareil est caractérisé aussi par sa structure métallique robuste, légère, réglable, télescopique, flexible et son autonomie, ses constituants (pièces) rigides, ses liaisons précises, sans jeux interne, sans entretiens réguliers et sans nuisances ni risques pour l'environnement.
4. Exposé détaillé du mode de réalisation de l'invention :
L'appareil d'alignement des arbres objet de l'invention (Fig.3) est constitué de deux supports télescopiques (28 et 29), de deu moyeux (1 et 31), d'un chariot coulissant et orientable (41), d'un dispositif d'étalonnage (17, 18 et 19) et de deux dispositifs d'indication de l'orientation angulaire des arbres (38a et 38b), d'un dispositif de contrôle des défauts radiaux et angulaires à l'aide de comparateur (1, 33, 41 et 7), de deux indicateurs de niveau à bulle (31) et d'un dispositif de validation de l'alignement parfait à l'aide de bagues tampon lisses (39a/l et 39b/33). Il est, par conséquent, polyvalent, flexible, autonome et fiable.
Les supports sont constitués de deux colonnes télescopiques constituées de deux tubes cylindriques creux (28 et 29). Le tube intérieur, solidaire au support en "V" (30) est ajusté et logé dans le tube extérieur (28) qui est lié au moyeu par une liaison rotule (17 et 18). Les deux tubes coulissent l'un par rapport à l'autre grâce à la liaison glissière obtenue par un trou oblong réalisée le long du tube extérieur creux (28). Un système de fixation de type vis-écfou (26 et 27) permet d'immobiliser tout mouvement relatif des deux tubes et d'ajuster à la même hauteur les axes des deux moyeux. Il permet aussi la fixation directe sur des accouplements encombrants et éventuellement, de tenir compte des différences des diamètres des arbres à contrôler. Le support en "V" (30) présente des rainures étagées disposées le long de sa partie extérieure afin d'ajuster la longueur utile du câble de serrage du support en "V" sur les bouts d'arbres (Fig.2, Fig.4). Le support en "V" utilise un câble métallique (49) comportant d'un coté un anneau d'accrochage à un levier de serrage (45), (blocage par excentrique) destiné à être positionné dans les rainures demi- circulaires du support en "V" (Fig.6), de l'autre coté, un écrou (51) réalisé dans un tronçon cylindrique à deux embouts (52), présentant un trou de passage du câble et une vis de serrage du câble (50). Les tétons sortant de chaque coté de l'écrou (52) permettent d'ajuster son positionnement sur l'une des rainures étagées en fonction des diamètres des arbres (Fig.2, Fig.6).
Entre chaque moyeu (1 et 33) et la partie mobile du support coulissant qui est le tube extérieur creux (28), une liaison rotule offre trois degrés de libertés en rotation, elle permet de corriger les erreurs de fabrication et de montage de l'appareil lors de son étalonnage. Ainsi, les dispersions des côtes de fabrication seront corrigées (éliminées) lors de l'étalonnage grâce au réglage de l'orientation de l'axe de chaque moyeu avec celui de l'arbre sur lequel il" est monté et de s'assurer de la coaxialité des deux axes des moyeux. L'étalonnage est nécessaire avant l'utilisation de l'appareil, il préconise l'utilisation d'une pièce cylindrique étalon (état de surface et géométrie parfaite) sur laquelle seront fixés les deux supports en "V" avant étalonnage. La solution présentée permet d'augmenter et d'améliorer la précision de l'appareil. Ainsi, tout contrôle direct sur les arbres peut s'effectuer de manière identique sur les moyeux. Donc, au lieu de faire pivoter les supports autour des arbres, on se limitera à faire pivoter le chariot coulissant et pivotant (41) autour de l'axe de la tige centrale (2), (Fig.3).
Le contrôle des défauts d'alignement des arbres s'effectue, par transposition, sur les surfaces extérieures et intérieures des moyeux (1 et 33). En effet, les défauts (radiaux, angulaires) présent sur chaque arbre se reproduisent de façon identique sur les deux moyeux.
Les deux moyeux sont reliés par une tige centrale cylindrique (2) réalisant une liaison pivot- glissante avec deux billes (boules sphériques) (4 et 36) qui, à leur tour, sont liées aux moyeux par des liaisons rotules. Ces différentes liaisons permettent aux moyeux d'avoir les six degrés de
libertés pour se positionner de façon similaire aux arbres à contrôler en intégrant ainsi les défauts d'alignement existant sur les arbres. Ainsi, chaque moyeu prend l'orientation et la position de l'arbre sur lequel il est fixé. En effet, l'axe de la tige (2) reliant les deux boules (4, 36) prend une orientation particulière par rapport aux axes des moyeux (1, 33) caractérisant les défauts de coaxialité des arbres. Ainsi, contrôler l'alignement des deux arbres revient à contrôler la coaxialité des axes des deux moyeux (1 et 33) avec celui de la tige centrale (2). En effet, l'axe de la tige centrale est bien celui du chariot (41) coulissant le long de cette tige centrale (2) et servant de support au comparateur (7). Par simple translation du chariot coulissant (41), le comparateur (7) permet de palper le long de deux génératrices de la surface extérieure de chaque moyeu (1 et 33). Ces génératrices sont inscrites, chacune dans l'un et l'autre des deux plans perpendiculaires passant par l'axe des moyeux et par rapport auxquels elles sont considérées comme étant parfaitement parallèles (Fig.3).
Avant tout contrôle, il faudra procéder à l'étalonnage de l'appareil. Cet étalonnage consiste à monter les deux supports sur un cylindre étalon, desserrer l'écrou (19) et la vis (27), rapprocher les deux moyeux pour y faire rentrer (glisser) les bagues tampon lisses. Puis, régler au mieux la coaxialité des axes des deux moyeux et leur parallélisme avec celui de l'axe de l'arbre étalon. Ensuite, ajuster, si nécessaire, l'empilage des calles d'épaisseur (59), En fin, serrer l'écrou (19) et la vis (27).
Contrôler les défauts angulaires des arbres revient à contrôler le parallélisme des deux génératrices situées dans deux plans orthogonaux des surfaces extérieures des moyeux (1 et 33) avec l'axe de la tige centrale (2).
Le passage du contrôle d'une génératrice à l'autre est obtenu par le pivotement du chariot coulissant (41) d'un angle de 90° autour de l'axe de la tige centrale (2) en agissant sur le poignet (8). Le maintien et le guidage rectiligne dans chacune des deux positions stables en rotation du chariot coulissant (41) sont assurés par une petite bille (12) maintenue engagée sous l'effet de la pression du ressort (13), grâce au serrage de la vis de pression (14), dans l'une ou l'autre des rainures en "V" ( RI ou R2) réalisées le long de la partie fonctionnelle située sur la partie centrale de la tige (2). Une autre rainure circulaire en "V" (R3), située au milieu de la tige permet de positionner le chariot coulissant (41) au milieu des deux moyeux (point mort du chariot) et éventuellement pour basculer vers le contrôle du parallélisme le long de la seconde génératrice. Chaque génératrice doit être située sur l'un ou l'autre des plans orthogonaux passant par l'axe des moyeux.
Contrôler les défauts radiaux des arbres revient à identifier l'écart enregistré par le comparateur entre l'étape d'étalonnage entraînant la coaxalité parfaite des axes de chaque moyeu et l'étape de contrôle réel en procédant au palpage le long d'une trajectoire circulaire située sur la surface extérieure du moyeu .
Grâce à ces deux contrôles distincts des défauts radiaux et angulaires, l'appareil de contrôle de l'alignement des arbres permet d'identifier et de mesurer les deux types de défauts séparément. Ainsi, l'élimination des défauts (repositionnement) des arbres menant et mené sera rapide, simple et précise.
Selon le cas, on peut contrôler l'alignement des deux arbres en prenant l'un ou l'autre comme référence; généralement celui du système récepteur imposant des difficultés à son positionnement.
Ainsi, on procède au palpage des génératrices du moyeu fixé sur l'arbre offrant le plus de facilité à son positionnement radial et angulaire.
Comme on pourra agir sur les deux arbres pour les aligner progressivement l'un par rapport à l'autre. Dans ce cas, on doit palper sur les surfaces extérieures des deux moyeux. Il est souhaitable de commencer par aligner, de manière approchée, l'arbre présentant le plus de difficultés avant de finaliser l'alignement en agissant sur le second arbre, offrant plus de facilité et de sensibilité à son positionnement (orientation).
On finalisera le réglage de l'alignement en procédant au choix du bon empilage des cales d'épaisseurs à insérer sous l'une ou l'autre des quatre pattes de fixation des systèmes moteur ou/et récepteur ou en agissant sur un système de positionnement du type vis/écrou. Lorsque les axes des arbres sont situés à la même hauteur, on procède par dégauchissage (pivotement autour d'un axe vertical) de la partie motrice ou/et réceptrice.
Puis on procède au serrage des pattes de fixation.
Les axes seront jugés parfaitement alignés dès lors que le chariot coulissant (41) aurait pu atteindre les deux positions extrêmes (fin de course) à droite et à gauche sans résistance particulière qui peut être due éventuellement à un coincement des bagues tampon lisses (39a et 39b) dans l'alésage des moyeux (1 et 33). Ces bagues, conçues juste glissantes dans l'alésage des moyeux, servent de témoin et permettent de valider l'alignement parfait des arbres.
Pour la fixation des supports aux arbres : le choix de la forme en "V" de la partie inférieure du support permet, d'une part, d'éviter le décalage des axes des moyeux par rapport aux arbres à contrôler notamment lors du contrôle des arbres de diamètres différents, et d'autre part, de garder le support de l'appareil en position verticale (équilibre stable). En fin, ce choix permet de s'adapter aux arbres de diamètres variés allant de 10 mm jusqu'à 150 mm.
Un câble métallique (49) est utilisé pour cintrer les arbres à contrôler avec les supports. Le choix de la longueur utile est assuré par le positionnement de l'écrou à tétons (51) par rapport au câble, puis le pincement de ce dernier à l'aide de la vis de pression (50).
Selon les diamètres des arbres, on utilise les rainures étagées disposées de part et d'autre sur les faces supérieures de la structure en "V" qui servent pour l'accrochage de l'écrou à tétons et le positionnement du levier de serrage (45) et garantir ainsi une immobilisation totale (liaison complète) des supports par rapport aux arbres à contrôler.
L'appareil de contrôle de l'alignement des arbres est équipé de deux indicateurs de positionnement des arbres; l'un procède dans l'absolu, il s'agit de deux niveaux à bulle (31), l'autre mesure l'angle de décalage des deux arbres à l'aide des tiges-aiguilles (38a et 38b).
Les niveaux à bulle permettent de s'assurer que les deux arbres ' sont dans une position parfaitement horizontale, verticale ou suivant une pente d'inclinaison identique facilement identifiable grâce aux niveaux à bulle orientables (31).
Ainsi, chaque moyeu est équipé d'un niveau à bulle permettant d'identifier sur quel arbre il faudra agir pour le mettre au même niveau que le second arbre.
Les indicateurs des défauts radiaux et angulaires des arbres à contrôler permettent de mieux renseigner sur la direction et l'angle d'inclinaison des arbres exprimé en degrés. Les deux tiges- aiguilles (38a et 38b), en liaison complète avec la tige centrale (2), indiquent, chacune, le niveau de décalage des arbres (décalage de la tige centrale par rapport aux axes des deux moyeux).
La consultation de ces deux indicateurs s'impose au début de chaque contrôle de l'alignement des arbres pour être mieux renseigner sur le sens et l'importance des défauts avant de finaliser la procédure de contrôle précis des défauts à l'aide du comparateur (7) et des bagues tampon lisses (39a et 39b).
5. Dessins (Voir annexe)
La figure 1 est une perspective de l'appareil d'alignement des arbres comportant les différents dispositifs de contrôle montés sur les deux moyeux et positionnés par rapport aux arbres grâce à deux supports.
La figure 2 représente la vue de face et la vue de gauche de l'appareil en position montée et serrée sur les arbres grâce à un dispositif de serrage approprié.
La figure 3 représente la coupe (AA), prise sur la vue de gauche de l'appareil (Fig.2). Elle décrit de façon détaillée l'ensemble des solutions technologiques préconisées et permettant de concrétiser l'ensemble des fonctions attendues de l'appareil.
La figure 4 représente, à l'aide de la vue de gauche et la coupe (BB), la partie inférieure du support de l'appareil comportant un tube creux et une structure en "V" assemblées par soudage. La structure comporte deux types de rainures disposées de part et d'autre de la partie supérieure du "V".
La figure 5 représente, à l'aide de la vue de dessus et de la coupe (DD), l'écrou à tétons permettant, par son positionnement par rapport au câble métallique, le réglage de la longueur utile du câble et son accrochage à l'aide des tétons, dans les rainures étagées de la structure en "V". La figure 6 représente le levier de serrage/blocage des supports par rapport aux arbres. La coupe (CC) et la vue de gauche du levier de multiplication de l'effort de serrage montrent la disposition des deux tétons de positionnement du levier de serrage/blocage et l'axe d'accrochage du câble métallique.
Claims
Revendications :
1- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants est caractérisé par : deux moyeux (1) et (33) reliés par une tige centrale cylindrique pleine (2) qui tolère tout mouvement relatif des deux moyeux grâce au choix des liaisons linéaires annulaires entre la tige (2) et les moyeux (1) et (33) équipés, chacun, d'une jauge de niveau à bulle (31), un support télescopique (28, 29) ajustable en hauteur, un chariot coulissant et pivotant (41) équipé d'un comparateur (7) et de deux bagues tampon lisses (39a, 39b), et d'un dispositif de contrôle du décalage angulaire des deux arbres à contrôler à l'aide de deux indicateurs tige (38a) et aiguille (38b) . La liaison entre les deux moyeux, caractérisée par six degrés de liberté, permet aux moyeux (1) et (33) d'accuser les mêmes défauts que ceux des arbres à contrôler. Ainsi, le contrôle de l'alignement des arbres sera reporté sur les deux moyeux.
2- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 1, est caractérisé par les deux parties du support (28) et (29,30) qui sont destinées, d'un coté, à supporter et guider chacune l'un des deux moyeux (1) ou (33) et de l'autre coté, à être montées sur l'un ou l'autre des arbres moteur ou récepteur. Le support étant télescopique, il permet un réglage en hauteur des deux moyeux grâce à la liaison glissière, trou oblongs, entre la partie mobile du support (28), solidaire au moyeu et la partie fixe (29), destinée à être montée sur les arbres.
3- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 2, est caractérisé par la partie fixe du support (29) liée complètement (soudage) à sa base à une structure en "V" creuse (30) dont l'ouverture est caractérisée par un angle de 100°, ayant une portée sur deux génératrices modélisées par 4 liaisons ponctuelles. Cette structure creuse permet, d'une part le passage d'un câble métallique (49) au milieu des points de contact (arbre / structure en "V") et de s'adapter aux diamètres des arbres grâce à des rainures étagées disposées, de part et d'autre, sur la partie supérieure de la structure en "V".
4- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 2, est caractérisé par l'utilisation d'un câble métallique comme moyen de fixation des supports sur les arbres (cintrage). Le câble ayant d'une longueur ajustable et pouvant être mis sous tension grâce à des leviers de blocage (45) à axes excentriques (46, 48) comportant des tétons (47) de positionnement en fin de course de serrage dans une position stable garantissant une immobilisation complète des supports par rapport aux arbres sur lesquels ils sont fixés.
5- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 2, est caractérisé par une liaison rotule reliant chaque tube extérieur creux (28) de la partie mobile du support des deux moyeux (1) et (33). Cette liaison rotule permet de corriger et de garantir le parallélisme entre les axes de chaque moyeu et le cylindre étalon sur lequel sont fixés les supports. Une fois le parallélisme atteint, le serrage de l'écrou (19) permettra de condamner cette liaison rotule (suppression des 3 degrés de liberté en rotation). Les rondelles d'épaisseur (59) permettent de garantir le positionnement (réglage) au même niveau des axes des moyeux (1) et (33) et par conséquent leur coaxialité qui doit rester dans une limite acceptable, exemple < 0,01mm.
6- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 1, est caractérisé par deux moyeux dont la géométrie des surfaces du diamètre extérieure et de l'alésage est précise (les limites de tolérance de la cylindricité, la circularité et la rectitude restent
inférieures à 0,01 mm), un bon état de surface (rugosité Ra < 0,4 micromètre) et dont les axes sont parfaitement coaxiaux (erreur de coaxialité < 0,01mm) avec l'axe de chaque moyeu. Ces deux moyeux, sur lesquels se reproduisent les mêmes défauts d'alignement que ceux existants au niveau des arbres sur lesquels ils sont montés, sont reliés par une tige centrale cylindrique pleine (2) réalisant une liaison pivot-glissante par rapport à deux boules sphériques (4, 36), ces mêmes boules sont liées aux moyeux par des liaisons rotules, sans jeux grâce à l'utilisation de ressorts de pression (53) et (56).
7- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 6, est caractérisé par un chariot coulissant et pivotant (41) respectivement le long et autour de la tige centrale (2). Un comparateur (31), fixé sur le chariot coulissant (41) à l'aide d'une tige rigide ( 10), permet de relever les défauts radiaux et angulaires respectivement autour et le long des surfaces extérieures des moyeux ( 1) et (33).
8- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 6, est caractérisé par deux bagues tampon lisses (39a, 39b) montées de part et d'autre du chariot coulissant (41). Les liaisons entre les bagues et les alésages des moyeux sont ajustées juste glissantes (très faible jeu < 0,01 mm). Elles permettent de vérifier la coaxialité des arbres (validation de l'alignement parfait des arbres) lorsque le chariot arrive en fin de course aussi bien du coté droit que du coté gauche de l'appareil.
9- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 6, est caractérisé par deux moyeux (1) et (33) équipés, chacun d'une jauge de niveau à bulle (31), réglable par pivotement de la partie centrale mobile du niveau à bulle, permettant ainsi l'affichage disposition des systèmes moteur et récepteur à contrôler (horizontale, verticale ou quelconque). Les jauges à niveau sont positionnées et fixées aux moyeux ( 1) et (33) par les colliers (32).
10- L'appareil de contrôle de l'alignement statique des arbres tournants, selon la revendication 6, est caractérisé par un dispositif de contrôle du décalage angulaire des deux arbres à contrôler à l'aide des tiges/aiguilles (38a) et (38b). Ils sont liés solidairement à la tige centrale (2), du coté de la boule sphérique gauche (36). La lecture des décalages angulaires s'effectue sur un cadrant (57) gradué en degrés et fixé sur une plaque support (58). Tout type de défaut de décalage des arbres et par conséquent des axes des moyeux, d'une part dans le plan vertical passant par l'axe de la tige centrale est indiqué par la tige/aiguille (38a) verticale, disposée perpendiculairement à l'axe de la tige centrale, et d'autre part dans le plan horizontal, le défaut de décalage est indiqué par la tige- aiguille radiale (38b) qui mesure l'angle de pivotement de la tige centrale autour de l'axe vertical passant par le centre de la boule sphérique gauche (36).
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