Unité d'usinage polyvalente adaptée pour effectuer des usinages sur site. Versatile machining unit suitable for performing machining on site.
La présente invention concerne une unité d'usinage polyvalente adaptée pour effectuer des usinages sur site et notamment sur une structure formée d'une une ou plusieurs pièces prémontées.The present invention relates to a versatile machining unit suitable for carrying out machining on site and in particular on a structure formed from one or more pre-assembled parts.
De plus en plus, lors de la construction notamment d'ensembles de grandes dimensions telles que des turbines de centrales hydrauliques ou nucléaires ou lors de leur réfection ou régénération on préfère effectuer les différents usinages nécessaires par exemple sur la structure de support des éléments de turbine directement sur le site, les pièces formant la structure étant prémontées et scellées. Les usinages à effectuer sur la structure prémontée sont en général des dressages, des alésages, des perçages, des taraudages et autres opérations telles que des rechargements. Pour effectuer ces usinages, on a déjà conçu et on utilise des unités d'usinage polyvalentes que l'on monte directement sur le site. Les unités d'usinage polyvalentes actuelles présentent cependant des inconvénients. En effet, il n'est pas rare qu'une structure sur laquelle on souhaite effectuer des usinages ait des diamètres variant notamment de 3 à 15 mètres et qu'elle ait une dimension axiale pouvant aller jusqu'à 8 mètres et même au-delà. Comme les unités d'usinage actuelles ont des possibilités de mouvement limitées, on est obligé de découper la structure à usiner en zones diamétrales et axiales et d'affecter à chacune de ces zones une unité d'usinage particulière adaptée pour effectuer les usinages dans cette zone. Les opérations d'usinage d'une structure particulière sont en conséquence particulièrement onéreuses et prennent beaucoup de temps notamment compte-tenu du fait qu'il faut étudier et contruire plusieurs unités d'usinage et qu'il faut les monter et démonter successivement sur le site, A cause du montage et du démontage des unités d'usinage nécessaires, il s'ensuit également des défauts d'usinage.Increasingly, during the construction in particular of large assemblies such as turbines of hydraulic or nuclear power plants or during their repair or regeneration it is preferred to carry out the various machining operations necessary for example on the support structure of the turbine elements directly on the site, the parts forming the structure being pre-assembled and sealed. The machining operations to be carried out on the pre-assembled structure are generally dressings, bores, holes, tapping and other operations such as reloading. To carry out these machining operations, we have already designed and are using versatile machining units that are mounted directly on site. However, current multi-purpose machining units have drawbacks. Indeed, it is not uncommon for a structure on which one wishes to carry out machining to have diameters varying in particular from 3 to 15 meters and that it has an axial dimension which can go up to 8 meters and even beyond . As the current machining units have limited possibilities of movement, it is necessary to cut the structure to be machined into diametrical and axial zones and to assign to each of these zones a particular machining unit adapted to perform the machining in this zoned. The machining operations of a particular structure are therefore particularly expensive and take a great deal of time, in particular taking into account the fact that several machining units have to be studied and constructed and that they have to be assembled and dismantled successively on the site, Due to the assembly and disassembly of the necessary machining units, it also results in machining faults.
La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et propose une unité d'usinage polyvalente capable d'effectuer, seule, l'ensemble des usingages d'une structure prémontée, quelles que soient les différentes dimensions radiales et quelle que soit la dimension axiale de cette dernière.The present invention aims in particular to remedy these drawbacks and proposes a versatile machining unit capable of performing, alone, all of the uses of a pre-assembled structure, whatever the different radial dimensions and whatever the axial dimension of the latter.
L'unité d'usinage polyvalente selon la présente
invention est adaptée pour effectuer des usinages sur site et notamment pour effectuer des usinages sur une structure formée d'une ou plusieurs pièces prémontées.The versatile machining unit according to the present The invention is suitable for carrying out machining on site and in particular for carrying out machining on a structure formed from one or more pre-assembled parts.
Elle comprend à cet effet un support ; des moyens de fixation du support sur le site ; un plateau monté tournant sur ledit support, lesdits moyens de support étant adaptés pour que l'axe du plateau soit placé sensiblement selon l'axe de la structure à usiner ; un premier bras s'étendant sensiblement perpendiculairement audit plateau ; des moyens de montage dudit premier bras sur ledit plateau adaptés pour que ce premier bras occupe différentes positions par rapport à l'axe dudit plateau ; au moins un second bras s'étendant sensiblement perpendiculairement audit premier bras ; des moyens de montage dudit second bras sur ledit premier bras adaptés pour que ce second bras occupe différentes positions le long dudit premier bras ; et des moyens d'usinage de la structure à usiner portés par ledit second bras. On s'aperçoit que l'unité d'usinage selon la présente invention permet, par déplacement de son premier bras par rapport à son plateau et/ou par déplacement de son second bras par rapport à son premier bras, d'atteindre toutes les parties de la structure à usiner.To this end, it includes a support; means for fixing the support on the site; a plate rotatably mounted on said support, said support means being adapted so that the axis of the plate is placed substantially along the axis of the structure to be machined; a first arm extending substantially perpendicular to said plate; means for mounting said first arm on said plate adapted so that this first arm occupies different positions relative to the axis of said plate; at least a second arm extending substantially perpendicular to said first arm; means for mounting said second arm on said first arm adapted so that this second arm occupies different positions along said first arm; and means for machining the structure to be machined carried by said second arm. It can be seen that the machining unit according to the present invention allows, by displacement of its first arm with respect to its plate and / or by displacement of its second arm with respect to its first arm, to reach all the parts of the structure to be machined.
Afin de faciliter les changements de position dudit premier bras par rapport audit plateau, lesdits moyens de montage de ce bras sur ce plateau peuvent avantageusement comprendre, selon la présente invention, des glissières prévues sur ce plateau et le long desquelles ledit bras axial est mobile.In order to facilitate the changes in position of said first arm relative to said plate, said means for mounting this arm on this plate can advantageously comprise, according to the present invention, slides provided on this plate and along which said axial arm is movable.
Selon la présente invention, lesdits moyens de montage dudit second bras sur ledit premier bras peuvent avantageusement comprendre des moyens de translation dudit second bras lelong dudit premier bras. De cette manière, les mouvements du second bras par rapport au premier bras peuvent être facilités et peuvent d'ailleurs être utilisés pour effectuer des usinages.According to the present invention, said means for mounting said second arm on said first arm may advantageously comprise means for translating said second arm along said first arm. In this way, the movements of the second arm relative to the first arm can be facilitated and can also be used to perform machining.
Selon la présente invention, lesdits moyens de montage dudit second bras sur ledit premier bras peuvent également comprendre des moyens de translation, dans le sens de sa longueur, dudit second bras sur ledit premier bras. Ces moyens de translation peuvent être utilisés pour disposer les moyens d'usinage dans des positions radiales différentes et peuvent également être utilisés pour effectuer des usinages.According to the present invention, said means for mounting said second arm on said first arm may also include means for translating, in the direction of its length, said second arm on said first arm. These translation means can be used to arrange the machining means in different radial positions and can also be used to perform machining.
Selon la présente invention, lesdits moyens de
translation peuvent avantageusement comprendre des glissières prévues sur un support intermédiaire monté sur ledit premier bras et le long desquelles ledit second bras est mobile dans le sens de sa longueur.According to the present invention, said means of translation can advantageously include slides provided on an intermediate support mounted on said first arm and along which said second arm is movable in the direction of its length.
Bien que ce support intermédiaire puisse être monté sur ledit premier bras de toute autre manière, il est particuliè rement avantageux que ce support intermédiaire soit formé par un chariot monté mobile le long de glissières prévues sur ledit premier bras dans le sens de sa longueur.Although this intermediate support can be mounted on said first arm in any other way, it is particularly advantageous that this intermediate support is formed by a carriage mounted movable along slides provided on said first arm in the direction of its length.
Dans une variante de réalisation particulièrement intéressante, ledit premier bras peut comprendre deux parties allongées, la première partie étant montée sur ledit plateau et la seconde partie portant lesdites glissières et étant montée sur la première partie par l'intermédiaire d'un pivot, des moyens formant butées réglables étant prévus pour régler la position angulaire de la deuxième partie autour dudit pivot. On peut ainsi assurer un déplacement des moyens d'usinage parallèle à l'axe de la structure même si l'axe du plateau n'est pas tout à fait selon l'axe de la structure.In a particularly advantageous variant, said first arm may comprise two elongated parts, the first part being mounted on said plate and the second part carrying said slides and being mounted on the first part by means of a pivot, means forming adjustable stops being provided for adjusting the angular position of the second part around said pivot. It is thus possible to ensure a displacement of the machining means parallel to the axis of the structure even if the axis of the plate is not entirely along the axis of the structure.
Selon la présente invention, ledit second -bras peut être formé par un coulant monté coulissant sur ledit support intermëdaire ou sur ledit chariot.According to the present invention, said second arm can be formed by a sliding mounted sliding on said intermediate support or on said carriage.
Pour assurer une bonne fixation de l'unité d'usinage selon la présente invention sur le site, on peut avantageusement prévoir de fixer ledit support directement sur la structure à usiner.To ensure good fixing of the machining unit according to the present invention on the site, provision can advantageously be made to fix said support directly on the structure to be machined.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'une unité d'usinage polyvalente montée sur un site, décrite à titre d'exemple non limitatif et illustrée schématiquement par le dessin sur lequel :The present invention will be better understood from the study of a multipurpose machining unit mounted on a site, described by way of nonlimiting example and illustrated schematically by the drawing in which:
- La figure 1 représente une vue en élévation de l'unité d'usinage conforme à la présente invention ; - La figure 2 représente une vue en bout de l'unité d'usinage représentée sur la figure 1 ;- Figure 1 shows an elevational view of the machining unit according to the present invention; - Figure 2 shows an end view of the machining unit shown in Figure 1;
- Et la figure 3 représente une vue partielle de côté de l'unité d'usinage représentée sur la figure 1.- And Figure 3 shows a partial side view of the machining unit shown in Figure 1.
L'unité d'usinage polyvalente, repérée d'une manière générale par la référence 1 , est prévue pour effectuer différents usinages sur une strucutre sensiblement cylindrique repérée d'une manière générale par la référence 2. En exemple, on peut considérer que cette structure 2 forme un corps de turbine de centrale hydraulique ou nucléaire, ce corps de turbine 2 présentant plusieurs
pièces qui sont scellées extérieurement dans un bloc de béton 3 pour délimiter un passage vertical 4 dans lequel seront montés les différents éléments de la turbine.The multipurpose machining unit, generally identified by the reference 1, is designed to perform different machining operations on a substantially cylindrical structure generally identified by the reference 2. For example, it can be considered that this structure 2 forms a turbine body of a hydraulic or nuclear power station, this turbine body 2 having several parts which are sealed externally in a concrete block 3 to delimit a vertical passage 4 in which the various elements of the turbine will be mounted.
On voit notamment sur la figure 1 que la structure à usiner 2 présente des diamètres très différents et s'étend sur une grande hauteur.It can be seen in particular in FIG. 1 that the structure to be machined 2 has very different diameters and extends over a great height.
Dans l'exemple représenté , on peut avoir facilement accès au passage 4 et en conséquence à la structure à usiner 2 par le dessus. En vue d'usiner la structure 2, on propose, dans l'exemple, une unité d'usinage suspendue.In the example shown, one can have easy access to passage 4 and consequently to the structure to be machined 2 from above. With a view to machining the structure 2, a suspended machining unit is proposed in the example.
L'unité d'usinage 1 représentée comprend un support repéré d'une manière générale par la référence 5 qui est disposé dans la partie supérieuredu passage 4 au-dessus de la structure à usiner 2. Ce support 5 comprend une partie cylindrique 6 qui porte trois pattes radiales 7, 8 et 9 placées à 120 °. L'extrémité radiale des pattes 7, 8 et 9 est en appui sur respectivement des consoles 10, 11 et 12 qui sont fixées sur une paroi verticale de la structure à usiner 2, les pattes 7, 8 et 9 étant fixées solidement sur les consoles 10, 11 et 12 par exemple par des boulons dont uniquement les axes sont visibles sur les figures.The machining unit 1 represented comprises a support generally identified by the reference 5 which is arranged in the upper part of the passage 4 above the structure to be machined 2. This support 5 comprises a cylindrical part 6 which carries three radial tabs 7, 8 and 9 placed at 120 °. The radial end of the legs 7, 8 and 9 is supported respectively on brackets 10, 11 and 12 which are fixed on a vertical wall of the structure to be machined 2, the legs 7, 8 and 9 being firmly fixed on the brackets 10, 11 and 12 for example by bolts of which only the axes are visible in the figures.
L'unité d'usinage 1 comprend également un plateau 13 monté tournant sur la partie 6 du support 5 par l'intermédiaire d'un palier à roulement 14 de manière que son axe de rotation soit placé selon l'axe de la structure à usiner 2. Le plateau 13 est disposé en dessous de la partie 6 du support 5. Afin de régler la position de l'axe du plateau 13 par rapport à l'axe de la structure à usiner 2, il est possible de disposer des cales entre les pattes 7, 8 et 9 et les consoles 10, 11 et 12 ainsi que des vis de centrage agissant radialement. On voit sur la figure 1 qu'on a prévu des moyens d'entraînement en rotation du plateau 13 repérés d'une manière géné rale par la référence 15, ces moyens 15 comprenant un moteur élec trique 16 relié à un pignon 17 en prise avec une couronne fixée au plateau 13 par l'intermédiaire d'une transmission 18. Ces moyens d'entraînement en rotation 15 du plateau 13 sont portés par la partie 6 du support 5.The machining unit 1 also comprises a plate 13 rotatably mounted on the part 6 of the support 5 by means of a rolling bearing 14 so that its axis of rotation is placed along the axis of the structure to be machined 2. The plate 13 is arranged below the part 6 of the support 5. In order to adjust the position of the axis of the plate 13 relative to the axis of the structure to be machined 2, it is possible to have shims between the legs 7, 8 and 9 and the brackets 10, 11 and 12 as well as centering screws acting radially. It can be seen in FIG. 1 that means for rotating the plate 13 have been provided, generally identified by the reference 15, these means 15 comprising an electric motor 16 connected to a pinion 17 engaged with a crown fixed to the plate 13 by means of a transmission 18. These rotation drive means 15 of the plate 13 are carried by the part 6 of the support 5.
L'unité d'usinage 1 comprend également un bras vertical ou axial repéré d'une manière générale par la référence 19 qui s'étend vers le bas à partir du plateau 13.
Le bras vertical 19 comprend une partie verticale ou axiale 20 dont l'extrémité supérieure est montée sur le plateau 13. A cet effet, le plateau 13 porte des glissières 13a et 13b bien visibles sur les figures 2 et 3 le long desquelles le bras 19 est mobile pour occuper des positions différentes par rapport à l'axe du plateau 13.The machining unit 1 also includes a vertical or axial arm generally identified by the reference 19 which extends downwards from the plate 13. The vertical arm 19 comprises a vertical or axial part 20 whose upper end is mounted on the plate 13. For this purpose, the plate 13 carries slides 13a and 13b clearly visible in FIGS. 2 and 3 along which the arm 19 is movable to occupy different positions relative to the axis of the plate 13.
Le bras vertical 19 présente en outre une deuxième partie verticale ou axiale 21 s 'étendant sur la partie 20. Cette partie 21 est montée sur la partie 20 par l'intermédiaire d'un pivot horizontal 22, des moyens de réglage repérés d'une manière générale par la référence 23 étant prévus pour régler la position angulaire de la partie 21 autour du pivot 22. Comme on peut le voir sur la figure 1, ces moyens de réglage 23 peuvent être formés par des butées micrométriques de réglage présentant une vis 24 traversant un support de vis 25 fixé sur la partie 20.The vertical arm 19 also has a second vertical or axial part 21 extending over the part 20. This part 21 is mounted on the part 20 by means of a horizontal pivot 22, adjustment means marked with a generally by the reference 23 being provided for adjusting the angular position of the part 21 around the pivot 22. As can be seen in FIG. 1, these adjustment means 23 can be formed by micrometric adjustment stops having a screw 24 passing through a screw support 25 fixed on the part 20.
La partie 21 du bras vertical 19 présente des glissières verticales ou axiales 26 et 27 qui s'étendent sur sa longueur et sur lesquelles est mobile un chariot repéré d'une manière générale par la référence 28 grâce à un moteur électrique 29 et une vis 29a représentés schématiquement, de telle sorte que le chariot 28 peut être déplacé sensiblement verticalement et sensiblement perpendiculairement au pivot 22.The part 21 of the vertical arm 19 has vertical or axial slides 26 and 27 which extend along its length and on which is movable a carriage generally identified by the reference 28 by an electric motor 29 and a screw 29a shown schematically, so that the carriage 28 can be moved substantially vertically and substantially perpendicular to the pivot 22.
Le chariot 28 porte deux bras 30 et 31 qui sont placés l'un au-dessus de l'autre et qui sont formés, dans l'exemple, par des coulants s'étendant radialement sensiblement perpendiculairement au pivot 22. Ces coulants 30 et 31 sont déplaçables dans le sens de leur longueur le long de glissières prévues sur le chariot 28. Par exemple, le coulant 30 est déplaçable dans le sens de sa longueur grâce à un moteur électrique 32 et une vis 33 représentés schématiquement.The carriage 28 carries two arms 30 and 31 which are placed one above the other and which are formed, in the example, by runners extending radially substantially perpendicular to the pivot 22. These runners 30 and 31 are movable in the direction of their length along slides provided on the carriage 28. For example, the slide 30 is movable in the direction of its length by an electric motor 32 and a screw 33 shown schematically.
Comme on l'a vu, grâce aux moyens de réglage 23, on peut régler la position angulaire de la partie 21 autour du pivot 22. De cette manière, il est possible de faire en sorte que l'extrémité des coulants 30 et 31 se déplace parallèlement à l'axe de la structure à usiner 2. Il est également possible d'obtenir un déplacement conique du chariot le long des glissières 26 et 27 ou un déplacement non perpendiculaire à l'axe de la structure ou du plateau des coulants 30 et 31.As we have seen, thanks to the adjustment means 23, the angular position of the part 21 can be adjusted around the pivot 22. In this way, it is possible to ensure that the end of the runners 30 and 31 moves parallel to the axis of the structure to be machined 2. It is also possible to obtain a conical displacement of the carriage along the slides 26 and 27 or a displacement not perpendicular to the axis of the structure or of the sliding plate 30 and 31.
Comme on peut le voir sur la figure 1, l'extrémité
des coulants 30 et 31 est a.daptêe pour recevoir des moyens d'usinage quelconques. On va maintenant décrire quelques opérations d'usinage que l'on peut effectuer à l'aide de l'unité d'usinage 1,As can be seen in Figure 1, the end flow 30 and 31 is a.daptêe to receive any machining means. We will now describe some machining operations that can be performed using the machining unit 1,
On voit sur la figure 1 qu'on peut par exemple monter à l'extrémité des coulants 30 et 31 un ensemble d'usinage repéré d'une manière générale par la référence 34 destiné à effectuer des opérations d'alésage, un ensemble d'usinage repéré d'une manière générale par la référence 35 destiné à effectuer des opérations de dressage, un ensemble d'usinage repéré d'une manière générale par la référence 36 destiné à effectuer des opérations de freinage, et un ensemble d'usinage repéré d'une manière générale par la référence 37 destiné à effectuer des opérations de perçage. D'autres moyens d'usinage pourraient également être montés.We see in Figure 1 that we can for example mount at the end of the runners 30 and 31 a machining assembly generally identified by the reference 34 for performing boring operations, a set of machining marked generally by the reference 35 intended for carrying out dressing operations, a machining assembly marked generally by the reference 36 intended for carrying out braking operations, and a machining assembly marked d 'generally by the reference 37 intended to perform drilling operations. Other machining means could also be fitted.
Les moyens d'usinage 34 et 35 comprennent des porte-outil 38 et 39 fixés à l'extrémité du coulant associé et des outils d'alésage et de dressage 40 et 41. Les moyens d'usinage 36 et 37 qui présentent des outiles rotatifs 42 et 43 comprennent des moteurs électriques 44 et 45 qui sont portés par des carters de transmission 46 et 47 fixés à l'extrémité du coulant associé. Pour effectuer un usinage quelconque dans une zone particulière de la structure à usiner grâce à l'unité d'usinage polyvalente 1 décrite, on place convenablement le bras vertical 19 en le déplaçant le long des glissières 13a et 13bdans une position telle que la zone à usiner de la structure 2 peut être accessible par le moyen d'usinage monté à l'extrémité d'un des coulants 30 et 31 et on le fixe dans la position choisie grâce à des moyens classiques non représentés. Pour effectuer une opération d'alésage à l'aide des moyens d'usinage 34, le mouvement d'avance de l'outil est obtenu grâce au déplacement du chariot 28 et la profondeur de passe est obtenue en en déplaçant le coulant portant ces moyens d'usinage 34. Pour effectuer un dressage à l'aide des moyens d'usinage 35, le mouvement d'avance de l'outil est obtenu par déplacement du coulant portant ces moyens d'usinage et la profondeur de passe par déplacement vertical du chariot 28. Dans ces deux modes, l'usinage est obtenu par rotation du plateau 13 grâce aux moyens d'entraînement 15.The machining means 34 and 35 comprise tool holders 38 and 39 fixed to the end of the associated slide and boring and dressing tools 40 and 41. The machining means 36 and 37 which have rotary tools 42 and 43 include electric motors 44 and 45 which are carried by transmission housings 46 and 47 fixed to the end of the associated slide. To perform any machining in a particular area of the structure to be machined using the versatile machining unit 1 described, the vertical arm 19 is suitably placed by moving it along the slides 13a and 13b in a position such that the area to be machining of the structure 2 can be accessible by the machining means mounted at the end of one of the runners 30 and 31 and it is fixed in the chosen position by conventional means not shown. To carry out a reaming operation using the machining means 34, the advance movement of the tool is obtained by moving the carriage 28 and the depth of cut is obtained by moving the slide carrying these means machining 34. To carry out a dressing using the machining means 35, the advance movement of the tool is obtained by displacement of the slide carrying these machining means and the depth of pass by vertical displacement of the carriage 28. In these two modes, the machining is obtained by rotation of the plate 13 thanks to the drive means 15.
De manière sensiblement différente, pour effectuer des usinages à l'aide des moyens d'usinage 36 et 37, l'opération d'usinage est réalisée par rotation de l'outil 42 ou 43 tandis que les mouvements d'avance et de profondeur de passe sont obtenus par déplacement
radial du coulant portant ces moyens d'usinage, par déplacement vertical du chariot 28, ou par rotation du plateau 13 selon les usinages à effectuer.In a substantially different way, to perform machining using the machining means 36 and 37, the machining operation is carried out by rotation of the tool 42 or 43 while the movements of advance and depth of passes are obtained by displacement radial of the slide carrying these machining means, by vertical movement of the carriage 28, or by rotation of the plate 13 depending on the machining to be carried out.
La présente invention ne se limite évidemment pas à l'unité d'usinage polyvalente décrite c-dessus. En effet, une unité d'usinage équivalente pourrait être utilisée pour effectuer des usinages sur une structure à axe horizontal, sur une structure accessible par le dessous ou sur une structure ayant une inclinaison quelconque. Elle pourrait être également utilisée pour effectuer notamment des usinages sur des coffrages de tunnel ou sur des portées de grues et d'une manière générale sur toute structure à usiner prémontée neuve ou à régénérer. En outre, au lieu d'être montés coulissants, les bras axiaux et radiaux pourraient être montés dans des positions différentes déterminées, les déplacements des moyens d'usinage pouvant alors être obtenus par rotation du plateau et par des moyens de translation directement prévus à l'extrémité du ou des bras radiaux.The present invention is obviously not limited to the versatile machining unit described above. Indeed, an equivalent machining unit could be used to perform machining on a structure with a horizontal axis, on a structure accessible from below or on a structure having any inclination. It could also be used to carry out in particular machining on tunnel formwork or on crane spans and in general on any structure to be machined new, pre-assembled or to be regenerated. In addition, instead of being slidably mounted, the axial and radial arms could be mounted in different determined positions, the displacements of the machining means then being able to be obtained by rotation of the plate and by translation means directly provided at l end of the radial arm (s).
Bien d'autres variantes de réalisation sont encore possibles sans sortir du cadre de la présente invention défini par les revendications annexées.
Many other alternative embodiments are still possible without departing from the scope of the present invention defined by the appended claims.