FR3086193A1 - Dispositif de bridage pour centrifugation - Google Patents

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FR3086193A1
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de bridage (1) d'une pièce (2) annulaire sur un arbre (3) s'étendant selon un axe (X), la pièce (2) présentant une surface radialement interne et une surface radialement externe, ledit dispositif de bridage (1) comprenant une pluralité d'éléments de serrage (5) montés à translation par rapport à l'arbre (3) et configurés pour venir au contact de la surface radialement interne de la pièce (2), un élément de distribution (7) monté à rotation par rapport à l'arbre (3) autour de l'axe (X) et comportant au moins un élément de transformation configuré transformer un mouvement de rotation de l'élément de distribution (7) par rapport à l'arbre (3) en mouvement de translation de l'élément de serrage (5) par rapport à l'arbre (3), et un arbre de transmission (9) configuré pour transmettre un couple à l'élément de distribution (7) de manière à entraîner en rotation l'élément de distribution (7).

Description

DISPOSITIF DE BRIDAGE POUR CENTRIFUGATION
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR
L’invention concerne le domaine général des dispositifs de bridage, ou de mise en position et maintien en position de pièces sur une machine lors d’une phase d’usinage.
Un procédé de fabrication d’une pièce, par exemple un disque de turbine de turbomachine, comporte classiquement une première étape au cours de laquelle un brut est formé, le brut étant par la suite destiné à être usiné de manière à obtenir la pièce finale.
La formation du brut peut être réalisée par forge, comportant une ou plusieurs étapes de matriçage, ou par fonderie.
Consécutivement à cette étape de forge ou de fonderie, une étape de trempe est classiquement réalisée afin de conditionner les propriétés mécaniques du matériau.
Cette trempe génère des contraintes résiduelles dans la pièce, consécutives à des transformations de structure cristalline du matériau, qui peuvent ne pas être uniformément réparties.
Lors de l’usinage, ces contraintes sont libérées et engendrent une déformation non uniforme du brut.
Ainsi, à chaque passe d’usinage, le brut est déformé et la pièce obtenue ne respecte pas les cotes attendues.
Il est connu, pour éviter une déformation non contenue dans les tolérances, de réaliser l’usinage avec des passes fines.
La conséquence est directe sur le temps d’usinage. En effet, plus les passes sont fines, plus le nombre de passes et donc le temps nécessaire pour enlever la matière est important. Le coût de production de la pièce en est fortement affecté.
L’objectif, pour diminuer le temps de cycle, est de maximiser la profondeur de passe. Pour cela, il est nécessaire de réduire ou harmoniser les contraintes résiduelles dues à la trempe.
Il est connu de réaliser une étape de centrifugation (en anglais « prespinning »), qui consiste en une opération permettant de « redresser » les contraintes résiduelles en déformant plastiquement le matériau dans une direction.
Un brut est mis en rotation de sorte à le déformer radialement de manière permanente sous l’effet de la force centrifuge, les contraintes étant ainsi uniformément réparties dans le brut.
La déformation lors de l’usinage est donc maîtrisée et uniforme, la profondeur de passe pouvant donc être maximisée.
Afin de réaliser une étape de centrifugation, une pièce brute est bridée sur un arbre entraîné en rotation par une machine. Au cours du processus, les dimensions du brut viennent à évoluer sous l’effet de la force centrifuge, notamment les dimensions des surfaces utilisées pour le bridage.
Les moyens de bridage de la pièce sur l’arbre doivent donc permettre cette déformation, tout en assurant un bridage efficace de la pièce sur l’arbre. En effet, l’apparition d’un décalage de la pièce par rapport à l’axe de rotation entraînerait l’apparition d’un balourd qui pourrait engendrer des dégâts importants compte tenu des vitesses de rotation à l’œuvre dans ce type d’opérations.
De même, si la pièce venait à se désolidariser de l’arbre au cours d’une telle opération, les conséquences matérielles seraient fâcheuses.
Des solutions de bridage, ou de centrage d’une pièce par rapport à une autre pièce d’un assemblage, au moyen d’éléments précontraints sont connues. Des éléments de bridage sont déformés de manière à assurer la mise en position des pièces à positionner.
En cas de déformation desdites pièces, les éléments précontraints se déforment sous l’effet du retour élastique du matériau qui les constitue.
Toutefois, ce type de solution ne permet pas d’obtenir des déformations importantes avec des efforts de centrage satisfaisants.
Par conséquent, un élément précontraint ne sera adapté qu’à une situation précise pour laquelle il aura été dimensionné.
En outre, un phénomène d’écrouissage du matériau peut engendrer une importante source d’usure, limitant une utilisation répétée des éléments précontraints et entraînant un coût d’exploitation élevé.
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L’INVENTION
Un but de l’invention est de permettre un bridage d’une pièce sur une machine tout en permettant une déformation de la pièce.
Un autre but de l’invention est d’assurer un bridage efficace malgré la déformation des surfaces de bridage.
Un autre but est de permettre une adaptation à différentes pièces.
Un autre but est de limiter le nombre de pièces déformables de manière à augmenter la durée de vie du dispositif de bridage.
Afin d’y parvenir, l’invention propose un dispositif de bridage d’une pièce annulaire sur un arbre s’étendant selon un axe, la pièce présentant une surface radialement interne et une surface radialement externe, ledit dispositif de bridage comprenant :
Une pluralité d’éléments de serrage configurés pour venir au contact de la surface radialement interne de la pièce, les éléments de serrage étant montés à translation par rapport à l’arbre selon une direction radiale par rapport à l’axe, au moins un élément de serrage comprenant un élément de réception apte à recevoir un effort mécanique et à le transmettre à l’élément de serrage,
Un élément de distribution monté à rotation par rapport à l’arbre autour de l’axe et comportant au moins un élément de transformation, l’élément de transformation étant configuré pour coopérer avec l’élément de réception (6) d’un élément de serrage de manière à transformer un mouvement de rotation de l’élément de distribution par rapport à l’arbre en mouvement de translation de l’élément de serrage par rapport à l’arbre,
Un arbre de transmission configuré pour transmettre un couple à l’élément de distribution de manière à entraîner en rotation l’élément de distribution par rapport à l’arbre et à appliquer les éléments de serrage contre la surface radialement interne de la pièce.
Cela permet de brider une pièce sur un arbre de manière à les solidariser en rotation, quel que soit le type de pièce et de maintenir le bridage malgré une déformation de la pièce.
Un tel dispositif peut avantageusement être complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- les éléments de serrage comportent chacun un élément de réception, chaque élément de réception coopérant avec un élément de transformation respectif ;
- l’arbre de transmission s’étend selon l’axe, l’arbre de transmission étant solidaire en rotation de l’élément de distribution et étant mobile en translation selon l’axe par rapport à l’arbre et à l’élément de distribution, l’arbre de transmission comportant une portion filetée, le dispositif de bridage comprenant en outre un élément de conversion fixe par rapport à l’arbre, l’élément de conversion étant configuré pour coopérer avec la portion filetée de l’arbre de transmission de manière à transformer une translation de l’arbre de transmission le long de l’axe en rotation de l’arbre de transmission autour de l’axe ;
- le dispositif comprend en outre un élément de poussée configuré pour imposer un mouvement de translation à l’arbre de transmission par rapport au carter ;
- l’élément de poussée est un élément de rappel configuré pour prendre appui sur l’arbre de transmission et générer un effort de poussée de manière à entraîner une translation de l’arbre de transmission par rapport à l’arbre ;
- les éléments de serrage comprennent chacun un mors présentant une surface radialement externe coopérant avec la surface radialement interne de la pièce, la surface radialement externe d’un mors présentant une géométrie complémentaire à la surface radialement interne de la pièce ;
- l’élément de réception comprend un corps sensiblement cylindrique s’étendant en saillie depuis l’élément de serrage correspondant, et dans lequel un élément de transformation comprend une rainure formant une portion courbée dans laquelle coulisse l’élément de réception de manière à entraîner l’élément de serrage en translation dans une direction radiale lorsque l’élément de réception parcourt l’élément de transformation lors de la rotation de l’élément de distribution ;
- l’élément de conversion comporte une cage à billes formant une liaison hélicoïdale avec la portion filetée de l’arbre de transmission.
Selon un autre aspect, l’invention propose un procédé de bridage d’une pièce sur un arbre au moyen d’un dispositif de bridage selon l’invention, le procédé de bridage comportant les étapes de :
Entraîner l’arbre de transmission en rotation dans un premier sens de manière à entraîner les éléments de serrage dans un premier sens pour les amener en configuration rétractée,
Relâcher l’arbre de transmission de manière à ce qu’il transmette un couple à l’élément de distribution pour amener les éléments de serrage au contact de la pièce afin de brider la pièce de manière à ce qu’elle soit solidaire en rotation de l’arbre.
Selon un autre aspect, l’invention propose un procédé d’usinage comportant une opération de centrifugation d’une pièce, le procédé comportant :
Un procédé de bridage de la pièce sur un arbre l’invention au moyen d’un dispositif de bridage selon l’invention, de manière à solidariser en rotation la pièce et l’arbre,
Une étape d’entraînement en rotation de l’arbre, entraînant ainsi la pièce en rotation.
PRÉSENTATION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles :
la figure 1 est une modélisation 3D en coupe partielle représentant un dispositif de bridage selon l’invention ;
les figures 2a et 2b sont des modélisations 3D représentant un élément de serrage d’un dispositif de bridage selon l’invention ; la figure 2a représente un élément de serrage entier ; la figure 2b est centrée sur la coopération entre une pièce et un élément de serrage ;
les figures 3a et 3b sont des modélisations 3D représentant un élément de distribution d’un dispositif de bridage selon l’invention ; la figure 3a représente l’élément de distribution intégré dans le dispositif de bridage ; la figure 3b représente l’élément de distribution pris séparé ; les figures 4a et 4b sont des modélisations 3D représentant un ensemble de maintien en position d’un dispositif de bridage selon l’invention ; la figure 4a est centrée sur l’élément de conversion et l’arbre de transmission ; la figure 4b est centrée sur l’élément de poussée ;
les figures 5a, 5b et 5c représentent une opération de bridage d’une pièce au moyen d’un dispositif de bridage selon l’invention ; la figure 5a représente une étape de mise en position de la pièce ; la figure 5b représente une étape de bridage de la pièce ; la figure 5c représente le dispositif au cours d’une opération de centrifugation.
DESCRIPTION D’UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE ET DE RÉALISATION
L’invention s’applique à un dispositif de bridage 1 d’une pièce 2 annulaire sur un arbre 3 s’étendant selon un axe X, la pièce 2 présentant une surface radialement interne et une surface radialement externe, ledit dispositif de bridage 1 comprenant :
- un carter 4 s’étendant selon l’axe X, le carter 4 étant fixé à l’arbre 3,
- une pluralité d’éléments de serrage 5 configurés pour venir au contact de la surface radialement interne de la pièce 2, les éléments de serrage 5 étant montés à translation dans le carter 4 selon une direction radiale par rapport à l’axe X, au moins un élément de serrage 5 comprenant un élément de réception 6 apte à recevoir une puissance mécanique et à la transmettre à l’élément de serrage 5,
- un élément de distribution 7 monté à rotation dans le carter 4, l’élément de distribution 7 comportant au moins un élément de transformation 8, l’élément de transformation 8 étant configuré pour coopérer avec l’élément de réception 6 d’un élément de serrage 5 de manière à transformer un mouvement de rotation de l’élément de distribution 7 par rapport au carter 4 en mouvement de translation de l’élément de serrage 5 par rapport au carter 4,
- un ensemble de maintien en position configuré pour imposer un couple à l’élément de distribution 7 de manière à entraîner en rotation l’élément de distribution 7 par rapport au carter 4.
De cette manière, les éléments de serrage 5 sont maintenus au contact de la pièce 2 grâce à l’action de l’ensemble de maintien en position, qui impose une rotation de l’élément de distribution 7 par rapport au carter 4, le couple de la rotation étant converti en effort selon une direction radiale par les éléments de transformation 8 et les éléments de réception 6, l’effort radial étant transmis aux éléments de serrage 5 de manière à assurer le bridage par frottement de la pièce 2 sur l’arbre 3.
Cela permet d’assurer le bridage de la pièce 2 malgré les déformations occasionnées lors d’une opération d’usinage, et notamment l’augmentation des dimensions de la surface radialement interne de la pièce 2 lors d’une opération de centrifugation.
Les références spatiales de cette demande, notamment les termes axial, radial ou tangentiel, se réfèrent à l’axe X de l’arbre 3.
Ainsi, une direction axiale suit l’axe X, une direction radiale est orthogonale à l’axe X et coupant l’axe X, une direction tangentielle est orthogonale à une direction axiale et une direction radiale.
Les termes intérieur et extérieur se réfèrent à une direction radiale, ainsi un élément radialement intérieur est plus proche de l’axe X qu’un élément radialement extérieur.
Le carter
Le carter 4 présente dans l’exemple illustré en figure 1 une géométrie de révolution, et définit une cavité dans laquelle sont logés des éléments du dispositif de bridage 1.
Le carter 4 comporte dans ce mode de réalisation un corps 41 sensiblement cylindrique, un premier capot 42 et un deuxième capot 43, le premier capot 42 étant fixé d’une part au corps 41 et d’autre part au deuxième capot 43 au moyen d’élément de fixation, par exemple une liaison vissée.
Une liaison démontable telle qu’une liaison vissée facilite la maintenance du dispositif de bridage 1.
Le corps 41 définit une cavité et présente à une de ses extrémités une bride de fixation 44 adaptée pour être fixé à l’arbre 3 d’une machine.
La bride de fixation 44 peut présenter des éléments de fixation, par exemple des perçages ou des trous filetés.
L’arbre 3 présente à son extrémité un élément d’interface 31 configuré pour permettre la fixation du dispositif de bridage 1 sur l’arbre 3, et comporte à cet effet un élément de centrage 32 et un élément d’arrêt axial 33.
L’élément de centrage 32 permet d’assurer le calage radial du carter 4 par rapport à l’axe X.
Le premier capot 42 et le deuxième capot 43 présentent un diamètre sensiblement égal, et supérieur au diamètre du corps 41.
Le premier capot 42 et le deuxième capot 43 définissent ensemble une cavité sensiblement cylindrique d’axe X dans laquelle est logé l’élément de distribution 7 (voir figure 1).
Le premier capot 42 et le deuxième capot 43 s’emboîtent l’un dans l’autre en formant des ouvertures s’étendant chacune selon une direction radiale.
L’élément de serrage
Chaque élément de serrage 5 est monté à coulissement dans une des ouvertures formées par le premier capot 42 et le deuxième capot 43.
Chaque élément de serrage 5 présente une section droite coopérant avec la section droite de l’ouverture dans laquelle il est inséré de manière à permettre un mouvement de translation dans une direction radiale entre l’élément de serrage 5 et le carter 4.
Chaque élément de serrage 5 comporte un élément de réception 6 configuré pour recevoir la puissance mécanique de l’élément de distribution 7 et la transmettre à l’élément de serrage 5.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 2a, l’élément de réception 6 comporte un corps faisant saillie depuis une surface de l’élément de serrage 5 en regard de l’élément de distribution 7.
Dans ce mode de réalisation, le corps formant élément de réception 6 est sensiblement cylindrique, cependant en variante il peut présenter une section elliptique.
L’élément de réception 6 peut optionnellement mais avantageusement être monté à rotation par rapport à l’élément de serrage 5, ou comporter un élément roulant, tel qu’un roulement, de manière à réduire les frottements au contact d’un élément de transformation 8 de l’élément de distribution 7.
Chaque élément de réception 6 coopère avec un élément de transformation 8 solidaire de ou formés dans l’élément de distribution 7, de manière à transformer la rotation de l’élément de distribution 7 en translation des éléments de serrage 5.
Optionnellement mais avantageusement, les éléments de serrage 5 comprennent chacun un mors 51 présentant une surface radialement externe coopérant avec la surface radialement interne de la pièce 2, la surface radialement externe d’un mors 51 présentant une géométrie complémentaire à la surface radialement interne de la pièce 2.
Cela permet d’augmenter la surface de contact entre la pièce 2 et les éléments de serrage 5, ce qui augmente le frottement entre la pièce 2 et les éléments de serrage 5 et améliore le bridage, notamment tangentiel, de la pièce 2.
Optionnellement mais avantageusement, la pièce 2 et les mors 51 présentent des éléments de butée 52 configurés pour assurer le maintien axial par obstacle de la pièce 2 par rapport au dispositif de bridage 1, tel que représenté en figure 2b.
Optionnellement mais avantageusement, les mors 51 sont amovibles des éléments de serrage 5, et peuvent ainsi être remplacés en fonction du type de pièce 2 bridé au moyen du dispositif de bridage 1.
Cela permet d’améliorer la polyvalence du dispositif de bridage 1 en lui permettant de s’adapter à différentes pièces 2 sans apporter de modification structurelle sensible au dispositif de bridage 1.
Optionnellement mais avantageusement, le dispositif de bridage 1 comporte au moins trois éléments de serrage 5, ce qui permet d’obtenir un centrage isostatique et de garantir le bridage de la pièce 2.
Un nombre supérieur d’éléments de serrage 5 permet de mieux répartir la pression de bridage et d’éviter les risques de déformations locales de la pièce 2 liées aux efforts des éléments de serrage 5.
L’élément de distribution
L’élément de distribution 7 est monté à rotation par rapport au carter 4, et présente dans le mode de réalisation illustré en figure 3a une portion de guidage 71 coopérant avec un élément de guidage en rotation 72 interposé entre la portion de guidage 71 de l’élément de distribution 7 et le deuxième capot 43, de manière à guider en rotation l’élément de distribution 7 et réduire les frottements lors de la rotation de l’élément de distribution 7 dans le carter 4.
L’élément de guidage en rotation 72 peut comporter optionnellement un roulement à billes, à aiguilles, à galets, à rouleaux, ou encore un palier lisse, ou simplement un ajustement des surfaces cylindriques du carter 4 et de l’élément de distribution 7.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 3b, l’élément de distribution 7 comporte une portion qui présente une géométrie sensiblement en forme de disque dont une surface est située en regard des éléments de serrage 5.
Sur cette surface sont formés les éléments de transformation 8, ici comportant chacun une rainure allongée de préférence courbée et présentant un mur radialement intérieur 81 et un mur radialement extérieur 82.
Un élément de transformation 8 forme un chemin de guidage délimité par le mur intérieur 81 et le mur extérieur 82, dans lequel un élément de réception 6 se déplace.
Un élément de transformation 8 forme dans ce mode de réalisation une portion de spirale ou courbée qui s’étend entre une première extrémité et une deuxième extrémité située à distance l’une de l’autre tangentiellement et radialement.
Une parmi la première extrémité et la deuxième extrémité est ainsi plus éloignée de l’axe X que l’autre.
L’élément de transformation 8 s’étend ainsi sur une plage angulaire donnée en augmentant sa distance à l’axe au fur et à mesure que l’on parcourt le chemin de guidage en s’éloignant de la première (respectivement la deuxième) extrémité.
Ainsi, au cours d’une rotation de l’élément de distribution 7, un élément de transformation 8 se déplace tangentiellement et provoque une translation dans la direction radiale de l’élément de réception 6 qui coulisse dans l’élément de transformation 8, ce qui entraîne une translation radiale de l’élément de serrage 5 associé.
En variante, les éléments de transformation 8 forment une rainure pourvue de portions rectilignes et/ou courbées.
Dans l’exemple illustré en figure 3b, lors d’une rotation en sens horaire de l’élément de distribution 7, le mur extérieur 82 de l’élément de transformation 8 exerce un effort sur un élément de réception 6 associé de manière à faire translater l’élément de serrage 5 vers l’axe X.
Lors d’une rotation en sens trigonométrique de l’élément de distribution 7, le mur intérieur 81 de l’élément de transformation 8 exerce un effort sur un élément de réception 6 associé de manière à faire translater l’élément de serrage 5 vers l’extérieur.
En variante, les éléments de transformation 8 sont arrangés de sorte qu’une rotation en sens horaire de l’élément de distribution 8 entraîne une translation vers l’extérieur des éléments de serrage 5 et qu’une rotation en sens trigonométrique (inverse au sens horaire) de l’élément de distribution 8 entraîne une translation vers l’axe X des éléments de serrage 5.
Dans un mode de réalisation non représenté, les éléments de transformation 8 comportent chacun un mur radialement intérieur et un mur radialement extérieur faisant saillie de l’élément de distribution 7 de manière à former le chemin de guidage pour les éléments de réception 6.
Avantageusement, l’élément de distribution 7 comporte un élément de transformation 8 pour chacun des éléments de serrage 5, chacun des éléments de serrage 5 comportant un élément de réception 6 coopérant avec un élément de transformation 8 respectif.
Cela permet de transmettre simultanément un effort de l’élément de distribution 7 à tous les éléments de serrage 5.
Avantageusement, les éléments de transformation 8 sont tous identiques, ce qui permet d’obtenir un déplacement et une transmission des efforts uniformes parmi les éléments de serrage 5, ce qui améliore le bridage de la pièce 2.
Optionnellement mais avantageusement, les éléments de transformation 8 forment chacun une potion de spirale identique, la spirale présentant un pas configuré pour que la liaison entre les éléments de serrage 5 et l’élément de distribution 7 soit réversible.
Ainsi, une rotation de l’élément de distribution 7 entraîne une translation des éléments de serrage 5 et une translation des éléments de serrage 5 entraîne une rotation de l’élément de distribution 7.
Ensemble de maintien en position
L’ensemble de maintien en position comporte un arbre de transmission 9 s’étendant selon l’axe X à l’intérieur du carter 4.
L’arbre de transmission 9 est solidaire en rotation de l’élément de distribution 7 et mobile en translation selon l’axe X par rapport au carter 4, et donc par rapport à l’élément de distribution 7.
L’arbre de transmission 9 entraîne l’élément de distribution 7 au moyen d’une liaison glissière réalisée par tout moyen, par exemple grâce à des cannelures, une clavette, une glissière à billes, ou une coopération des sections droites d’une portion de l’arbre de transmission 9 et d’un orifice réalisé à cet effet dans l’élément de distribution 7.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 4a, l’arbre de transmission 9 comporte une portion filetée 10 configurée pour coopérer avec un élément de conversion 11 monté fixe par rapport au carter 4, de manière à réaliser une liaison hélicoïdale.
Ainsi, un mouvement de translation axiale de l’arbre de transmission 9 est transformé en mouvement de rotation de l’arbre de transmission 9, qui entraîne la rotation de l’élément de distribution 7, entraînant à son tour la translation radiale des éléments de serrage 5.
Avantageusement, l’élément de conversion 11 comporte un écrou ou une cage à billes formant la liaison hélicoïdale avec la portion filetée 10 de l’arbre de transmission 9, ce qui permet de minimiser les frottements dans la liaison et améliorer la transmission d’efforts de l’arbre de transmission 9 à l’élément de distribution 7.
Afin d’entraîner une translation axiale de l’arbre de transmission 9, l’ensemble de serrage comprend un élément de poussée 12 configuré pour imposer un effort tendant à provoquer un mouvement de translation de l’arbre de transmission 9 par rapport au carter 4.
Ainsi, au cours d’une opération de centrifugation, le bridage de la pièce 2 est maintenu malgré l’augmentation de diamètre de la pièce 2, les éléments de serrage 5 étant maintenus constamment au contact de la pièce 2 grâce à l’effort fourni par l’élément de poussée 12 transmis via l’arbre de transmission 9 et l’élément de distribution 7.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 4b, l’élément de poussée 12 comporte une première butée 13 fixe par rapport au carter 4 et un élément de rappel 14 prenant appui sur la première butée 13.
La première butée 13 peut optionnellement être au contact de l’élément de centrage 32 de l’élément d’interface 31.
L’élément de rappel 14 est comprimé entre la première butée 13 et une deuxième butée 15 fixe par rapport à l’arbre de transmission 9.
Ainsi, l’élément de rappel 14 développe un effort de poussée sur l’arbre de transmission 9 tendant à entraîner une translation de l’arbre de transmission 9 par rapport au carter 4, l’effort de poussée de l’élément de rappel 14 étant transmis jusqu’aux éléments de serrage 5, assurant ainsi le bridage de la pièce 2.
L’utilisation d’un élément de rappel 14 permet de fournir un effort sans qu’il n’y ait besoin d’alimenter l’élément de poussée 12, ce qui permet de simplifier la structure du dispositif de bridage 1 et de limiter sa masse.
Optionnellement mais avantageusement, l’élément de rappel 14 comprend une ou plusieurs rondelles de type « Belleville ».
Ce type d’élément de rappel présente l’avantage de fournir un effort important pour une faible déformation, une géométrie symétrique qui permet un bon équilibrage ce qui est avantageux dans des dispositifs entraînés en rotation, et une importante résistance à la déformation radiale ce qui permet une bonne tenue des efforts centrifuges générés par la rotation au cours de l’opération de centrifugation.
Optionnellement, l’élément de poussée 12 peut comporter un vérin, ou dans une variante un moteur électrique configuré pour entraîner directement en rotation l’arbre de transmission 9.
Optionnellement mais avantageusement, l’arbre de transmission 9 comporte une portion supérieure s’étendant à travers les éléments de rappel 14 et la première butée 13, ce qui permet d’assurer un centrage radial des éléments de rappel 14 et de la première butée 13.
La portion supérieure peut être assemblée à l’arbre de transmission 9, par exemple au moyen d’une liaison vissée, ou bien être monobloc.
Optionnellement mais avantageusement, l’élément d’interface 31 comporte un orifice d’axe X à travers lequel s’étend l’arbre de transmission 9, de manière à assurer le calage radial de l’arbre de transmission 9 par rapport à l’axe X.
Optionnellement mais avantageusement, l’arbre de transmission 9 traverse l’élément de distribution 7 et comporte un profil d’interface 91 (représenté en figure 5a) configuré pour coopérer avec un outil manié par un opérateur, ce qui permet à l’opérateur d’appliquer un effort ou un couple directement à l’arbre de transmission 9.
Le profil d’interface 91 peut être normalisé, par exemple présenter une section hexagonale, de manière à permettre une interaction avec des outils standards.
Opération de bridage d’une pièce
Au cours d’une première étape illustrée en figure 5a, le dispositif de bridage 1 est en position ouverte, c’est-à-dire que les éléments de serrage 5 sont dans une configuration dans laquelle ils sont chacun au plus proche de l’axe X dans leur plage de déplacement.
Dans cette configuration, un couple important est appliqué à l’arbre de transmission 9 par un opérateur au moyen du profil d’interface 91, de manière à comprimer l’élément de rappel 14.
La pièce 2 est amenée en position autour du dispositif de bridage 1.
Au cours d’une étape de serrage illustrée en figure 5b, l’opérateur relâche l’arbre de transmission 9.
L’élément de rappel 14 se détend et repousse l’arbre de transmission 9, ce qui entraîne le déplacement des éléments de serrage 5 jusqu’au contact de la pièce
2.
La pièce 2 est ainsi bridée sur le dispositif de bridage 1 grâce à l’effort développé par l’élément de rappel 14.
En cours d’opération de centrifugation, tel qu’illustré en figure 5c, le diamètre de la pièce 2 augmente.
L’élément de rappel 14 exerce un effort sur l’arbre de transmission 9 qui tend à maintenir les éléments de serrage 5 au contact de la pièce 2, de manière à assurer le bridage jusqu’à la fin de l’opération.
Avantageusement, les éléments de transformation 8 sont configurés pour offrir une plage de déplacement étendue aux éléments de serrage 5, et l’élément 10 de rappel 14 est configuré pour être comprimé et exercer un effort sur toute la plage de déplacement des éléments de serrage 5.
Cela permet d’exercer un effort de serrage jusqu’à la fin de l’opération de centrifugation, lorsque les dimensions de la pièce 2 sont maximales, et de garantir ainsi le bridage de la pièce 2 jusqu’à la fin de l’opération de centrifugation.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de bridage (1) d’une pièce (2) annulaire sur un arbre (3) s’étendant selon un axe (X), la pièce (2) présentant une surface radialement interne et une surface radialement externe, ledit dispositif de bridage (1) comprenant :
    Une pluralité d’éléments de serrage (5) configurés pour venir au contact de la surface radialement interne de la pièce (2), les éléments de serrage (5) étant montés à translation par rapport à l’arbre (3) selon une direction radiale par rapport à l’axe (X), au moins un élément de serrage (5) comprenant un élément de réception (6) apte à recevoir un effort mécanique et à le transmettre à l’élément de serrage (5),
    Un élément de distribution (7) monté à rotation par rapport à l’arbre (3) autour de l’axe (X) et comportant au moins un élément de transformation (8), l’élément de transformation (8) étant configuré pour coopérer avec l’élément de réception (6) d’un élément de serrage (5) de manière à transformer un mouvement de rotation de l’élément de distribution (7) par rapport à l’arbre (3) en mouvement de translation de l’élément de serrage (5) par rapport à l’arbre (3),
    Un arbre de transmission (9) configuré pour transmettre un couple à l’élément de distribution (7) de manière à entraîner en rotation l’élément de distribution (7) par rapport à l’arbre (3) et à appliquer les éléments de serrage (5) contre la surface radialement interne de la pièce (2).
  2. 2. Dispositif de bridage (1) selon la revendication 1, dans lequel les éléments de serrage (5) comportent chacun un élément de réception (6), chaque élément de réception (6) coopérant avec un élément de transformation (8) respectif.
  3. 3. Dispositif de bridage (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’arbre de transmission (9) s’étend selon l’axe (X), l’arbre de transmission (9) étant solidaire en rotation de l’élément de distribution (7) et étant mobile en translation selon l’axe (X) par rapport à l’arbre (3) et à l’élément de distribution (7), l’arbre de transmission (9) comportant une portion filetée (10), le dispositif de bridage (1) comprenant en outre un élément de conversion (11) fixe par rapport à l’arbre (3), l’élément de conversion (11) étant configuré pour coopérer avec la portion filetée (10) de l’arbre de transmission (9) de manière à transformer une translation de l’arbre de transmission (9) le long de l’axe (X) en rotation de l’arbre de transmission (9) autour de l’axe (X).
  4. 4. Dispositif de bridage (1) selon la revendication 3, comprenant en outre un élément de poussée (12) configuré pour imposer un mouvement de translation à l’arbre de transmission (9) par rapport au carter (4).
  5. 5. Dispositif de bridage (1) selon la revendication 4, dans lequel l’élément de poussée (12) comporte au moins un élément de rappel (14) configuré pour prendre appui sur l’arbre de transmission (9) et générer un effort de poussée de manière à entraîner une translation de l’arbre de transmission (9) par rapport à l’arbre (3).
  6. 6. Dispositif de bridage (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les éléments de serrage (5) comprennent chacun un mors (51) présentant une surface radialement externe coopérant avec la surface radialement interne de la pièce (2), la surface radialement externe d’un mors (51) présentant une géométrie complémentaire à la surface radialement interne de la pièce (2).
  7. 7. Dispositif de bridage (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’élément de réception (6) comprend un corps sensiblement cylindrique s’étendant en saillie depuis l’élément de serrage (5) correspondant, et dans lequel un élément de transformation (8) comprend une rainure formant une portion courbée dans laquelle coulisse l’élément de réception (6) de manière à entraîner l’élément de serrage (5) en translation dans une direction radiale lorsque l’élément de réception (6) parcourt l’élément de transformation (8) lors de la rotation de l’élément de distribution (7).
  8. 8. Dispositif de bridage (1) selon l’une des revendications 3 à 7, dans lequel l’élément de conversion (11) forme une liaison hélicoïdale avec la portion filetée (10) de l’arbre de transmission (9).
  9. 9. Procédé de bridage d’une pièce (2) sur un arbre (3) au moyen d’un dispositif de bridage (1) selon l’une des revendications 1 à 8, le procédé de bridage comportant les étapes de :
    Entraîner l’arbre de transmission (9) en rotation dans un premier sens de manière à entraîner les éléments de serrage (5) dans un premier sens pour les amener en configuration rétractée,
    Mise en place de la pièce (2) autour de l’arbre (3) avec les éléments de serrage (5) faisant face à la surface radialement interne de la pièce (2),
    Relâcher l’arbre de transmission (9) de manière à ce qu’il transmette un couple à l’élément de distribution (7) pour amener les éléments de serrage (5) au contact de la pièce (2) afin de brider la pièce (2) de manière à ce qu’elle soit solidaire en rotation de l’arbre (3).
  10. 10. Procédé d’usinage comportant une opération de centrifugation d’une pièce (2), le procédé comportant :
    Un procédé de bridage de la pièce (2) sur un arbre (3) selon la revendication 9 au moyen d’un dispositif de bridage (1) selon l’une des revendications 1 à 8, de manière à solidariser en rotation la pièce (2) sur l’arbre (3),
    Une étape d’entraînement en rotation de l’arbre (3), entraînant ainsi la pièce (2) en rotation.
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