EP1577058A1 - Machine de galetage de vilebrequins de véhicule - Google Patents

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EP1577058A1
EP1577058A1 EP05300167A EP05300167A EP1577058A1 EP 1577058 A1 EP1577058 A1 EP 1577058A1 EP 05300167 A EP05300167 A EP 05300167A EP 05300167 A EP05300167 A EP 05300167A EP 1577058 A1 EP1577058 A1 EP 1577058A1
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EP
European Patent Office
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machine
sensors
crankshaft
sensor
machine according
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Withdrawn
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EP05300167A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Briaux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/04—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution
    • B24B39/045—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Definitions

  • the invention relates to crankshaft burnishing machines of vehicle.
  • crankshafts made with degraded rollers defects are considered as non-compliant in terms of Tear resistant. They are then destroyed.
  • Degradations are detected quite late so a series of parts has already been processed by the machine since the onset of degradation. So this whole series must be discarded.
  • the appearance of such defects requires permanent monitoring of the flow of production by one or more operators.
  • An object of the invention is to detect as quickly as possible a drop in the operating quality of the rolling machine and in particularly a degradation of one of the elements constituting the tooling action, for example the adjustment knobs.
  • FIG. 1 illustrates a crankshaft of a motor vehicle thermal motor.
  • the crankshaft 2 comprises bearings 4 constituting axes of rotation resting on bearings of the motor housing.
  • the crankshaft includes crank pins 5 connected to the crankshafts of the engine. He understands masses 6 connecting the bearings 4 and the crank pins 5 and allowing the crankshaft to spend idle times of engine operation through their inertia.
  • the machine 8 according to the invention illustrated in particular in FIG. intended for the burnishing of the bearings 4 and the crank pins 5, roller burnishing comprising forming grooves 10 at the junction between the crank pins 5 or 4 and the masses 6.
  • the machine comprises a wheel 12 rotated about an axis 14 parallel to a geometric axis 16 of the cylinder defining the crankpin 5 or the span 4.
  • the machine comprises rollers 18 associated in pairs to the same wheel 12.
  • Each wheel 18 is rotated about an axis 20 inclined by relative to axes 14 and 16 but extending in the plane defined jointly by them.
  • the two knobs 18 are inclined in opposite directions to each other so that their axes form between them an angle of about 90 ° C.
  • the machine comprises a member 20 arranged to exert a pressure on the wheel 12 towards the crankshaft, which pressure is transmitted to the mollettes 18 for the realization of the grooves 10 while the crankshaft is rotated about the axis 16.
  • the machine comprises a reaction tool 22 arranged to generate an opposite reaction effort.
  • FIG. 3 shows an arm 24 of the machine carrying a action tool 26 with the wheel 12 and the knobs 18.
  • This tool 26 arranged in the lower part of the arm 24 is in contact with the crankshaft 2.
  • the machine comprises at least one accelerometer 28 arranged in part upper arm 24.
  • the accelerometer is fixed in being attached to the arm by means of a fixing screw 30. This accelerometer makes it possible to measure the appearance of vibrations in the arm.
  • FIG. 4 illustrates the implantation of one of the force sensors 30 of the machine.
  • another arm 24 of the machine also bearing roller tooling 26 in contact with the crankshaft 2.
  • the machine comprises a clamping cylinder 32 of the roller arm. interposed between a lower end of this cylinder and a support 34 is a sensor 30.
  • the jack 32 is supported by its upper end 36 on the arm 24 and its lower end 38 on the force sensor 30, itself supported by its base on the support 34.
  • the efforts exercised by the wheels 18 on the crankshaft 2 are transmitted from this way up to the force sensor 30.
  • each arm carrying tools comprises one or more accelerometers even cumulatively or alternatively one or more force sensors.
  • the machine comprises a total of nine arms 24 in this example. Arms numbered with an odd number ensure the rolling of a respective bearing 4 while the arms numbered with an even number ensure the rolling of a respective crankpin 5. Arms associated with the bearings carry a force sensor 30 while the arms associated with the crank pins carry a vibration sensor 28.
  • the machine comprises means for collecting the signals from each of the sensors and process these signals for if necessary generate an alarm signaling abnormal operation.
  • predetermined thresholds will have been recorded in the machine to detect that one or the other of the parameters measured by the sensors exceed one of these thresholds.
  • setpoints can be entered into the machine and if necessary modified as shown in Box 49.
  • the monitoring device of the machine will be provided, as shown in Box 50 in Figure 5, to detect the beginning of burnishing characterized by rotating the crankshaft or being informed thereof.
  • the receipt of information on this start of operation allows trigger monitoring using the sensors.
  • the informed device of the operation of the rollers compares the signals received by the sensors with setpoints.
  • This treatment and monitoring can be carried out using a Movisys-type platform known in itself and will be briefly described below.
  • the latter manages entrances and exits information and it controls the actuators of the machine. It is the interface with the external systems and receives information concerning example control of breakage or conveying parts. He communicates with the operator (s) in charge of the machine through a screen and push buttons.
  • a man-machine interface is provided as illustrated in box 56. It includes a screen and push buttons. It informs the driver of the machine that a tool is broken and gives the case appropriate location. It validates the taking into account of information by the driver of the machine.
  • the connections of the Movisys platform have been illustrated at Figure 6.
  • the signals emanating from the force sensors are directed to a double resumption terminal block connected to a command control member 60 of the roller burnishing machine and returned to a bufferization module 62 of a Movisys 64 rack.
  • the signals from the vibration sensors are directly sent in MSVU 66 units of rack 64.
  • Other units MSVU are connected to the buffering module to receive signals from this last. All information from MSVU units is sent to the control unit via interface relays.
  • the invention makes it possible to closely control the degradation of the tools of the machine using hardware and algorithms intended for the real-time predictive monitoring of rotating machines.
  • the machine offers a reactive control mode. We can see in practical in most cases that the machine is stopped from the first piece made with degraded tools. All that is needed is to adapt the signal processing filtration algorithms most closely possible depending on the kinematics of the machine and tools monitored. Naturally, we will take care to determine the sensors as well as their implementation and signal filtering algorithms taking into account of the kinetics of the machine. Such a machine makes it possible to reduce very the number of non-compliant parts resulting from a degradation of burnishing tools.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

La machine (8) de galetage de vilebrequins (2) de véhicule comprend un capteur de mesure (28). Le capteur est apte à mesurer un paramètre choisi dans le groupe constitué par : une accélération ; et une force. <IMAGE>

Description

L'invention concerne les machines de galetage de vilebrequins de véhicule.
Il est connu de faire subir aux vilebrequins de véhicule une opération de galetage de renforcement comprenant une action d'écrouissage des gorges du vilebrequin. La machine utilisée à cette fin comprend un outillage d'action portant des mollettes d'écrouissage et un outillage de réaction qui s'oppose à la poussée exercée par l'outillage d'action sur le vilebrequin qui est mis en rotation. Une telle machine est par exemple décrite dans la demande WO 96/22 169.
Il arrive que les divers éléments constituant l'outillage d'action de la machine se dégradent, en particulier les mollettes de galetage. Dès lors, les vilebrequins réalisés avec des mollettes de galetage dégradées présentent des défauts et sont considérés comme non conformes en termes de résistance à la rupture. Ils sont alors détruits. En pratique, de telles dégradations sont détectées assez tardivement si bien qu'une série de pièces a déjà été traitée par la machine depuis l'apparition de la dégradation. C'est donc toute cette série qu'il faut alors mettre au rebus. De plus, l'apparition de tels défauts nécessite une surveillance permanente du flux de production par un ou plusieurs opérateurs.
Un but de l'invention est de détecter le plus rapidement possible une baisse de qualité de fonctionnement de la machine de galetage et en particulier une dégradation de l'un des éléments constituant l'outillage d'action, par exemple les mollettes de réglage.
A cet effet, on prévoit selon l'invention une machine de galetage de vilebrequins de véhicule comprenant un capteur de mesure, dans laquelle le capteur est apte à mesurer un paramètre choisi dans le groupe constitué par:
  • une accélération ; et
  • une force.
La machine selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes :
  • le capteur ou l'un des capteurs est fixé à un bras de la machine portant un outil destiné à être en contact avec le vilebrequin ;
  • le capteur ou l'un des capteurs est fixé à une partie de la machine disposée pour fournir un effort de réaction à une action d'un outil de la machine sur le vilebrequin ;
  • le capteur ou l'un des capteurs est fixé à une partie de la machine destinée à être opposée à un outil de la machine de part et d'autre du vilebrequin ;
  • elle comprend au moins deux capteurs ;
  • elle comprend au moins deux accéléromètres ;
  • elle comprend au moins deux capteurs d'effort ;
  • elle comprend des moyens pour détecter et signaler que le paramètre dépasse un seuil prédéterminé ; et
  • elle comprend des moyens pour déclencher une alerte.
On prévoit également selon l'invention un procédé de commande d'une machine de galetage de vilebrequins de véhicule, dans lequel on mesure un paramètre choisi dans le groupe constitué par :
  • une accélération ; et
  • une force.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront encore dans la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif d'un mode préféré de réalisation de la machine, en référence aux dessins annexés sur lesquels:
  • la figure 1 est une vue partielle en élévation d'un vilebrequin destiné à être traité par la machine selon l'invention ;
  • la figure 2 est une vue partielle illustrant le principe de fonctionnement de la machine de galetage selon l'invention ;
  • les figures 3 et 4 sont deux vues partielles en élévation de la machine de la figure 2 montrant l'implantation de deux des capteurs ;
  • la figure 5 est un synoptique de principe illustrant le traitement des signaux générés par les capteurs dans la machine de la figure 2 ; et
  • la figure 6 est un synoptique de détail relatif à ce traitement des signaux.
On a illustré à la figure 1 un vilebrequin de véhicule automobile à moteur thermique. Le vilebrequin 2 comprend des portées 4 constituant des axes de rotation reposant sur des paliers du carter du moteur. Le vilebrequin comprend des manetons 5 reliés aux têtes de bielle du moteur. Il comprend des masses 6 reliant les portées 4 et les manetons 5 et permettant au vilebrequin de passer les temps morts du fonctionnement du moteur grâce à leur inertie.
La machine 8 selon l'invention illustrée en particulier à la figure 2 est destinée au galetage des portées 4 et des manetons 5, le galetage comprenant la réalisation de gorges 10 à la jonction entre les manetons 5 ou portées 4 et les masses 6. A cette fin, la machine comprend une roue 12 entraínée en rotation autour d'un axe 14 parallèle à un axe géométrique 16 du cylindre définissant le maneton 5 ou la portée 4. La machine comprend des mollettes de galetage 18 associées par paire à une même roue 12. Chaque mollette 18 est entraínée en rotation autour d'un axe 20 incliné par rapport aux axes 14 et 16 mais s'étendant dans le plan défini en commun par ceux-ci. Les deux molettes 18 sont inclinées dans des directions opposées l'une à l'autre de sorte que leurs axes forment entre eux un angle d'environ 90°C.
La machine comprend un organe 20 agencé pour exercer une pression sur la roue 12 en direction du vilebrequin, pression qui est transmise aux mollettes 18 en vue de la réalisation des gorges 10 tandis que le vilebrequin est mis en rotation autour de l'axe 16. Pour s'opposer à l'effort généré par l'organe 20, la machine comprend un outillage de réaction 22 agencé pour générer un effort de réaction opposé.
Pour la surveillance du fonctionnement de la machine, sont prévus plusieurs capteurs illustrés pour certains d'entre eux aux figures 3 et 4.
Ainsi, on a illustré à la figure 3 un bras 24 de la machine portant un outillage d'action 26 avec la roue 12 et les mollettes 18. Cet outillage 26 disposé en partie inférieure du bras 24 est en contact avec le vilebrequin 2. La machine comprend au moins un accéléromètre 28 disposé en partie supérieure du bras 24. Dans le présent exemple, l'accéléromètre est fixé en étant rapporté sur le bras au moyen d'une vis de fixation 30. Cet accéléromètre permet de mesurer l'apparition de vibrations dans le bras.
On a illustré à la figure 4 l'implantation d'un des capteurs d'effort 30 de la machine. Sur cette figure a été illustré un autre bras 24 de la machine portant lui aussi un outillage de galetage 26 en contact avec le vilebrequin 2. La machine comprend un vérin de serrage 32 du bras de galetage. Interposé entre une extrémité inférieure de ce vérin et un appui 34 se trouve un capteur d'effort 30. Ainsi, le vérin 32 est en appui par son extrémité supérieure 36 sur le bras 24 et par son extrémité inférieure 38 sur le capteur d'effort 30, lui-même en appui par sa base sur le support 34. Comme on le voit, les efforts exercés par les mollettes 18 sur le vilebrequin 2 se trouvent transmis de cette façon jusqu'au capteur d'effort 30.
De façon générale, comme illustré aux figures 5 et 6, la machine pourra comprendre à elle seule plusieurs accéléromètres 28 et plusieurs capteurs d'effort 30. Ainsi, si cela est approprié compte tenu de la configuration et du fonctionnement de la machine, on pourra prévoir que chaque bras portant un outillage comprend un ou plusieurs accéléromètres voire cumulativement ou alternativement un ou plusieurs capteurs d'effort.
Comme illustré à la figure 6, la machine comprend au total neuf bras 24 dans le présent exemple. Les bras numérotés avec un chiffre impair assurent le galetage d'un palier respectif 4 tandis que les bras numérotés avec un chiffre pair assurent le galetage d'un maneton respectif 5. Les bras associés aux paliers portent un capteur d'effort 30 tandis que les bras associés aux manetons portent un capteur de vibration 28.
La machine comprend des moyens pour collecter les signaux provenant de chacun des capteurs et traiter ces signaux pour si nécessaire générer une alarme signalant un fonctionnement anormal. A cette fin, des seuils prédéterminés auront été enregistrés dans la machine pour détecter que l'un ou l'autre des paramètres mesurés par les capteurs dépassent l'un de ces seuils. Ainsi, des valeurs de consigne peuvent être entrées dans la machine et si nécessaire modifiées comme illustré à l'encadré 49.
Le dispositif de surveillance de la machine sera prévu, comme illustré à l'encadré 50 de la figure 5, pour détecter le début du galetage caractérisé par la mise en rotation du vilebrequin ou pour en être informé. La réception de l'information sur ce début de fonctionnement permet de déclencher la surveillance au moyen des capteurs.
Comme illustré à l'encadré 52, le dispositif informé du fonctionnement des outils de galetage compare les signaux reçus par les capteurs avec les valeurs de consigne. Ce traitement et cette surveillance peuvent être effectués au moyen d'une plateforme de type Movisys connu en elle-même et qui sera décrite brièvement ci-après. Cette dernière communique avec le système de commande de la machine proprement dit comme illustré à l'encadré 54. Ce dernier gère les entrées et les sorties d'information et il commande les actionneurs de la machine. Il est l'interface avec les systèmes extérieurs et reçoit des informations concernant par exemple le contrôle des bris ou le convoyage des pièces. Il communique avec le ou les opérateurs en charge de la machine par l'intermédiaire d'un écran et de boutons poussoir.
A cette fin, une interface homme-machine est prévue telle qu'illustré à l'encadré 56. Elle comprend un écran et des boutons poussoir. Elle informe le conducteur de la machine qu'un outillage est rompu et donne le cas échéant sa localisation. Elle permet de valider la prise en compte de l'information par le conducteur de la machine.
Les raccordements de la plateforme Movisys ont été illustrés à la figure 6. Ainsi, les signaux émanant des capteurs de force sont dirigés vers un bornier double de reprise relié à un organe de contrôle commande 60 de la machine de galetage et renvoyés à un module 62 de bufferisation d'un rack Movisys 64. Les signaux émanant des capteurs de vibration sont directement envoyés dans des unités MSVU 66 du rack 64. D'autres unités MSVU sont reliées au module de bufferisation pour recevoir des signaux de ce dernier. L'ensemble des informations émanant des unités MSVU est envoyé à l'organe de contrôle commande via des relais d'interface.
L'invention permet de contrôler étroitement la dégradation des outils de la machine en utilisant un matériel et des algorithmes destinés à la surveillance prédictive en temps réel des machines tournantes.
La machine offre un mode de contrôle réactif. On constate en pratique dans la plupart des cas que la machine est arrêtée dès la première pièce réalisée avec un outillage dégradé. Il suffit pour cela d'adapter les algorithmes de filtration de traitement des signaux le plus étroitement possible en fonction de la cinématique de la machine et de l'outillage surveillé. Naturellement, on aura soin de déterminer les capteurs ainsi que leur implantation et les algorithmes de filtration des signaux en tenant compte de la cinétique de la machine. Une telle machine permet de réduire très sensiblement le nombre de pièces non conformes résultant d'une dégradation des outils de galetage.
Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. On pourra disposer l'un des capteurs, plutôt que sur l'outillage d'action lui-même, sur les organes de réaction.

Claims (10)

  1. Machine (8) de galetage de vilebrequins (2) de véhicule comprenant un capteur de mesure (28,30), caractérisée en ce que le capteur est apte à mesurer un paramètre choisi dans le groupe constitué par :
    une accélération ; et
    une force.
  2. Machine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le capteur (28,30) ou l'un des capteurs est fixé à un bras (24) de la machine portant un outil (18) destiné à être en contact avec le vilebrequin.
  3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le capteur (28,30) ou l'un des capteurs est fixé à une partie de la machine disposée pour fournir un effort de réaction à une action d'un outil de la machine sur le vilebrequin.
  4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur (28,30) ou l'un des capteurs est fixé à une partie de la machine destinée à être opposée à un outil de la machine de part et d'autre du vilebrequin.
  5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux capteurs (28,30).
  6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux accéléromètres (28).
  7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux capteurs d'effort (30).
  8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (52,54,56) pour détecter et signaler que le paramètre dépasse un seuil prédéterminé.
  9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (52,54,56) pour déclencher une alerte.
  10. Procédé de commande d'une machine (8) de galetage de vilebrequins (2) de véhicule, caractérisé en ce qu'on mesure un paramètre choisi dans le groupe constitué par :
    une accélération ; et
    une force.
EP05300167A 2004-03-16 2005-03-07 Machine de galetage de vilebrequins de véhicule Withdrawn EP1577058A1 (fr)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4559798A (en) * 1984-07-09 1985-12-24 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Fillet rolling machine
DE3712651A1 (de) * 1986-12-03 1988-06-16 Iveco Fiat Verfahren und vorrichtung zur kontrolle des zustands der rollen und gegenrollen waehrend des gleichzeitigen rollens mehrerer ringflaechen eines sich drehenden werkstuecks
EP1221355A2 (fr) * 2000-12-04 2002-07-10 Hegenscheidt-MFD GmbH & Co. KG Machine d'écrouissage pour vilbrequins

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