Dispositif de conformation circulaire d'une pièce de revolution, notamment un carter d'échappement d'une turbomachine

Description

[0001] L'invention concerne un dispositif et un procédé de conformation circulaire d'une pièce de révolution, notamment un carter d'échappement d'une turbomachine.

[0002] Les carters d'échappement de turbomachine, particulièrement des turboréacteurs, sont des pièces de grand diamètre réalisées en alliage à base nickel par mécano soudage. Les opérations de soudage du carter engendrent de multiples déformations. C'est pourquoi il est nécessaire de remettre le carter au rond, c'est-à-dire de lui restituer une forme circulaire avant de poursuivre la construction.

[0003] Actuellement, ces opérations de mise au rond sont effectuées en chaudronnerie manuelle à l'aide d'un marteau. Cette technique fastidieuse demande une main d'oeuvre qualifiée, nécessite de nombreuses heures de travail, génère du bruit et provoque des traumatismes musculo squelettiques qui engendrent des arrêts de travail.

[0004] On connaît également (JP 07 178459) un procédé de conformation circulaire d'une pièce de révolution dans lequel une jante est montée sur un tour à commande numérique et la déflection de la surface de la jante est mesurée par un capteur prévu sur le tour.

[0005] On connaît par ailleurs (US-A-5 634 361) un dispositif de conformation circulaire d'une pièce de révolution comportant une unité munie de deux galets de conformation montés mobiles suivant un axe et un galet de conformation monté mobile suivant un autre axe. Cependant, ce dispositif n'est pas suffisamment efficace et sûr.

[0006] L'invention a précisément pour objet un dispositif et un procédé qui remédient à ces inconvénients. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que le dispositif de conformation comporte:

• une unité inférieure comportant deux galets de conformation montés mobiles suivant un axe X1 et un galet de conformation monté mobile suivant un axe Y1 ;
• une unité supérieure comportant deux galets de conformation montés mobiles suivant un axe X2 et un galet de conformation monté mobile suivant un axe Y2 ;
• un plateau tournant disposé entre l'unité inférieure et l'unité supérieure ;
• des moyens de blocage de la pièce de révolution sur le plateau tournant.

[0007] Avantageusement, les axes X1 et Y1 d'une part, X2 et Y2 d'autre part sont coaxiaux.

[0008] Les galets sont montés sur des actionneurs de force (ou vérin) et ils exercent une contrainte sur le carter. Les vérins d'une même unité exercent des efforts de sens contraire.

[0009] Grâce à ces caractéristiques le dispositif de conformation d'une pièce de révolution de l'invention permet de mettre la pièce au rond rapidement en évitant les heures de travail nécessaires selon la technique antérieure.

[0010] Avantageusement l'unité inférieure et l'unité supérieure comportent en outre des moyens de mesure de la circularité et du diamètre de la pièce de révolution.

[0011] Ces moyens sont constitués, par exemple, d'un palpeur et d'un capteur à déplacement en linéaire résistif.

[0012] De préférence, le capteur est relié à une carte d'acquisition analogique d'une commande numérique.

[0013] Dans une réalisation particulière, les galets de l'unité supérieure sont montés sur une poutre montée pivotante par rapport à un bâti du dispositif entre une première position dans laquelle les galets sont dégagés de la pièce de révolution et une seconde position dans laquelle les galets sont engagés sur la pièce de révolution.

[0014] Avantageusement les moyens de blocage de la pièce de révolution sur le plateau sont constitués par trois brides quart de tour et par trois vérins de blocage.

[0015] L'invention concerne par ailleurs un procédé de conformation circulaire d'une pièce de révolution, notamment d'un carter d'échappement de turboréacteur d'avion. Selon ce procédé :

• un opérateur dispose la pièce à conformer sur un plateau tournant ;
• l'opérateur enclenche le cycle de travail
• une commande numérique bride la pièce sur le plateau tournant ;
• la commande numérique met la rotation le plateau tournant ;
• la commande numérique mesure le diamètre moyen de la pièce ainsi que les écarts de circularité maximum et minimum ;
• la commande numérique détermine la position des galets de conformation en fonction du diamètre moyen de la pièce ;
• la commande numérique place les galets à la position déterminée tout en poursuivant la rotation du plateau tournant.

[0016] On réalise un cycle de contrôle de la pièce après sa mise au rond.

[0017] On réalise un cycle de retouche, si le cycle de contrôle a révélé que la pièce était hors tolérances.

[0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures :

• la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif de conformation conforme à la présente invention ;
• la figure 2 est une vue en perspective du plateau tournant et des moyens de bridage ;
• la figure 3 est une vue en perspective de l'unité inférieure du dispositif de conformation représenté sur la figure 1 ;
• la figure 4 est une vue en perspective de l'unité supérieure du dispositif de conformation circulaire de l'invention représentée sur la figure 1 ;
• la figure 5 est une vue en perspective d'une unité de mesure faisant partie de l'unité inférieure ;
• la figure 6 est une vue en perspective d'une unité de mesure faisant partie de l'unité supérieure représentée sur la figure 7.
• la figure 7 est une vue schématique en coupe à travers un carter d'échappement d'une turbomachine ;
• la figure 8 est une vue schématique montrant la position des galets extérieurs et du galet intérieur.

[0019] Sur la figure 1 la référence générale 2 désigne un bâti statique et fixé au sol. Une unité inférieure, désignée par la référence générale 4, est montée sur une marche inférieure 6 du bâti 2. Une unité supérieure, désignée par la référence générale 8, est montée sur une marche supérieure 10 du bâti 2. Un plateau tournant 12 est monté sur une marche intermédiaire 14 du bâti 2. Le plateau tournant 12 supporte une pièce de révolution, un carter d'échappement de turboréacteur dans l'exemple représenté. Le carter comporte un moyeu central 18 et des parties de bras 20 raccordées au moyeu central 18. Le moyeu central et les bras 20 sont réalisés d'une seule pièce par moulage. Une virole 22 raccordée au bras 20 par des éléments de bras 24 constitue une partie mécano soudée du carter d'échappement. Par suite des opérations de soudage, la virole 22 subit de multiples déformations. C'est pourquoi il est nécessaire de la remettre au rond. Une commande numérique est prévue à proximité du bâti 2. Cette commande numérique se présente classiquement comme un ordinateur relié au dispositif de conformation circulaire par une série d'interfaces, par exemple par un automate et des relais de puissance. Sa fonction est l'affichage d'informations et le pilotage du dispositif de conformation en fonction d'un programme introduit à l'avance.

[0020] On a représenté sur la figure 2 les moyens de bridage du carter d'échappement sur le plateau tournant 12. Ces moyens sont constitués d'une part par trois brides de quart de tour 26 et par trois vérins de bridage 28 disposés à 120° l'un de l'autre. Les brides quart de tour 26 se soulèvent pneumatiquement puis pivotent d'un quart de tour afin de brider le carter d'échappement 16 sur le plateau tournant 12. Les brides quart de tour et les vérins de bridage externes sont contrôlés en position par des capteurs de fins de course mécaniques. La pression de bridage est contrôlée par deux pressostats garantissant le maintien des pressions. L'ensemble des informations de positions est communiqué à la commande numérique.

[0021] Le plateau tournant est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moteur 30 dont la vitesse de rotation maximale est par exemple de 600 tours/minute. Le moteur 30 est raccordé à un réducteur 1:10 qui est lui-même raccordé à un réducteur 1:12. De la sorte, la vitesse de rotation maximale du plateau est de 5 tours par minute.

[0022] On a représenté sur la figure 3 une vue en perspective de l'unité inférieure 4. Deux galets 32 sont montés sur un support 34 qui se déplace en translation selon un axe X1. Le déplacement du support 34 est commandé par un moto réducteur 36 qui entraîne une vis à bille. Dans l'exemple, le diamètre de la vis à bille est de 32 millimètres et son pas de 5 millimètres. D'autre part, un galet intérieur 38 se déplace en translation selon un axe Y1. Le galet intérieur 38 est monté sur un support 40 dont le déplacement est commandé par un groupe moto réducteur 42. Le moto réducteur 42 entraîne le déplacement du support 40 par l'intermédiaire d'une vis à bille. Dans l'exemple, le diamètre de la vis à bille est de 32 millimètres et son pas de 5 millimètres. L'ensemble permet de régler le déplacement des galets avec une précision de 1 micromètre. De préférence, les axes X1 et Y1 sont coaxiaux.

[0023] On a représenté sur la figure 4 une vue en perspective de l'unité supérieure 8. Elle comporte un support 44 sur lequel une poutre 46 est montée pivotante. Un vérin 47 agit sur la poutre 46 pour le faire pivoter. De la même manière que l'unité inférieure, l'unité supérieure 8 comporte un premier axe X2 et un second axe Y2. Dans l'exemple, ces deux axes sont coaxiaux. Deux galets extérieurs 48 (partiellement visibles sur la figure 4) sont mobiles en translation selon la direction X2 sous l'action d'un moteur entraînant une vis à bille (non visible sur la figure). De manière similaire, un galet intérieur 50 (partiellement visible sur la figure 4) est mobile en translation selon l'axe Y2. Il est entraîné par un moto réducteur 52 agissant sur une vis à bille. Les galets 48 et 50 sont déplacés par l'intermédiaire du vérin de basculement 48 entre une première position dans laquelle ils sont dégagés de la pièce de révolution et une seconde position dans laquelle ils sont engagés sur la pièce de révolution.

[0024] On a représenté sur la figure 5 une unité de mesure 60 faisant partie de l'unité inférieure 4. Cette unité de mesure comporte un vérin pneumatique de positionnement 62. Ce vérin assure l'appui d'un galet 64 solidaire de la tige du vérin 66 sur la périphérie extérieure de la pièce de révolution. L'unité de mesure 60 assure la mesure de la circularité et du diamètre de la pièce. Un capteur de mesure est relié à la commande numérique. Le capteur est constitué d'un palpeur et d'un capteur de déplacement linéaire résistif. Ce dernier est relié à une carte d'acquisition analogique de la commande numérique. Un comparateur 68 permet un contrôle et un réglage manuel de l'unité.

[0025] On a représenté sur la figure 6 l'unité de mesure 70 faisant partie de l'unité supérieure 8. Cette unité est identique, dans son principe, à l'unité de mesure 60 décrite en référence à la figure 5. Elle comporte un vérin pneumatique 72 dont la tige 74 est solidaire d'un support 76 sur lequel est monté le capteur de mesure 78. Le capteur 78 est constitué d'un palpeur 80 et d'un capteur de déplacement résistif. Ce dernier est relié à une carte d'acquisition de la commande numérique.

[0026] De même la manière que pour l'unité de mesure 60, un comparateur 82 permet un contrôle et un réglage manuel de l'unité.

[0027] On a explicité sur les figures 7 et 8, la manière dont la virole 22 est remise au rond. Cette virole 22 comporte une partie inférieure 22a et une partie supérieure 22b qu'il s'agit de remettre au rond. A cet effet, on établit dans une première étape (facultative) une cartographie de la déformation des extrémités 22a et 22b de la virole 22. Durant cette étape, on mesure le diamètre moyen de la pièce ainsi que les écarts de circularité maximum et minimum. La commande numérique contient un algorithme qui calcule, en fonction de la déformation relevée, de combien il faut déformer le carter pour le remettre dans une forme circulaire, en tenant compte de l'élasticité du métal. La commande numérique place les galets à la position voulue grâce au moto réducteur électrique et aux vis à billes qui permettent de les déplacer en translation selon les axes X1, Y1, X2 et Y2,comme expliqué précédemment, la rotation du plateau tournant se poursuivant. Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 8 il y a deux galets extérieurs 32, respectivement 48 entre lesquels est une interposé un galet intérieur 38 respectivement 50. On a schématisé par la flèche 84 le sens de rotation de la pièce.

[0028] Avant conformation de la pièce la déformation est 5 millimètres maximum. Après conformation elle est de cinq dixièmes de millimètres environ.

Revendications

1. Dispositif de conformation circulaire d'une pièce de révolution (16), notamment un carter d'échappement d'une turbomachine, comportant :

- une unité (4) comportant deux galets de conformation (32) montés mobiles suivant un axe X1 et un galet de conformation (38) monté mobile suivant un axe Y1 ; et un plateau tournant, caractérisé en ce qu'il comporte en outre :

- une deuxième unité inférieure ou supérieure (8) comportant deux galets de conformation (48) montés mobiles suivant un axe X2 et un galet de conformation (50) monté mobile suivant un axe Y2 ;

- le plateau tournant (12) étant disposé entre l'unité inférieure (4) et l'unité supérieure (8) ;

- des moyens de blocage (26, 28) de la pièce de révolution sur le plateau tournant (12).

2. Dispositif de conformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes X1 et Y1 d'une part, X2 et Y2 d'autre part sont coaxiaux.

3. Dispositif de conformation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les galets étant montés sur des vérins (36, 42, 52), ils exercent une contrainte sur le carter d'échappement (16).

4. Dispositif de conformation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vérins d'une même unité (36, 42) exercent des efforts de sens contraire.

5. Dispositif de conformation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'unité inférieure (4) et l'unité supérieure (8) comportent en outre des moyens de mesure (60, 70) de la circularité de la pièce de révolution.

6. Dispositif de conformation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la circularité de la pièce de révolution sont constitués d'un palpeur (64, 80) et d'un capteur de déplacement linéaire résistif ou autre.

7. Dispositif de conformation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur est relié à une carte d'acquisition d'une commande numérique.

8. Dispositif de conformation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les galets de l'unité supérieure (8) sont montés sur une poutre (46) montée pivotante par rapport à un bâti (2) du dispositif entre une première position dans laquelle les galets sont dégagés de la pièce de révolution et une seconde position dans laquelle les galets sont engagés sur la pièce de révolution.

9. Dispositif de conformation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de blocage de la pièce de révolution sur le plateau (12) sont constitués par trois brides de quart de tour (26) et par trois vérins de blocage (28).

10. Procédé de conformation circulaire d'une pièce de révolution, notamment d'un carter d'échappement (16) d'un turboréacteur d'avion, dans lequel:

- un opérateur dispose la pièce (16) à conformer sur un plateau tournant ;

- l'opérateur enclenche le cycle de travail

- une commande numérique bride la pièce (16) sur le plateau tournant ;

- la commande numérique met en rotation le plateau tournant (12) ;
caractérisé en ce que la commande numérique mesure le diamètre moyen de la pièce (16) ainsi que les écarts de circularité maximum et minimum ;

- en ce que la commande numérique détermine la position des galets de conformation (32, 38, 48, 50) en fonction du diamètre moyen de la pièce ;

- et en ce que la commande numérique place les galets à la position déterminée tout en poursuivant la rotation du plateau tournant (12).

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on réalise un cycle de contrôle de la pièce (16) après sa mise au rond.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on réalise un cycle de retouche. Si le cycle de contrôle selon la revendication 10 a révélé que la pièce (16) était hors tolérence.

Claims

1. A circular-shaping device for a rotating part (16), especially an exhaust housing of a turbo engine, which comprises:

- a unit (4) comprising two shaping rollers (32) mounted movably along an axis X1 and one shaping roller (38) mounted movably along an axis Y1; and a turntable, characterized in that it further comprises :

- a second lower or upper unit (8) comprising two shaping rollers (48) mounted movably along an axis X2 and one shaping roller (50) mounted movably along an axis Y2;

- the turntable being disposed between the lower unit (4) and the upper unit (8),

- blocking means (26, 28) for the rotating part on the turntable (12).

2. The shaping device as claimed in claim 1, wherein the X1 and Y1 axes on the one hand, and X2 and Y2 axes on the other hand, are coaxial.

3. The shaping device as claimed in claim 2, wherein, since the rollers are mounted on cylinders (36, 42, 52) they exert a stress upon the exhaust housing (16).

4. The shaping device as claimed in claim 3, wherein in that the cylinders of a same unit (36, 42) exert oppositely directed forces.

5. The shaping device as claimed in one of claims 1 to 4, wherein the lower unit (4) and the upper unit (8) additionally comprise measuring means (60, 70) for the circularity of the rotating part.

6. The shaping device as claimed in claim 5, wherein the measuring means for the circularity of the rotating part are constituted by a sensor (64, 80) and by a resistive or other type of linear displacement transducer.

7. The shaping device as claimed in claim 6, wherein the transducer is linked to an analog data acquisition board of a numerical control.

8. The shaping device as claimed in one of claims 1 to 7, wherein the rollers of the upper unit (8) are mounted on a beam (46) mounted such that it can pivot relative to a stand (2) of the device between a first position, in which the rollers are disengaged from the rotating part, and a second position, in which the rollers are engaged on the rotating part.

9. The shaping device as claimed in one of claims 1 to 8, wherein the blocking means for the rotating part on the turntable (12) are constituted by three quarter-turn clamps (26) and by three blocking cylinders (28).

10. A circular-shaping process for a rotating part, especially an exhaust housing (16), for an aircraft turbojet engine, wherein

- an operator arranges on a turntable the part (16) to be shaped;

- the operator initiates the work cycle;

- a numerical control clamps the part (16) to the turntable;

- the numerical control sets the turntable (12) in rotation; characterized in that the numerical control measures the mean diameter of the part (16), as well as the maximum and minimum circularity variances;

- the numerical control determines the position of the shaping rollers (32, 38, 48, 50) as a function of the mean diameter of the part; and

- the numerical control places the rollers in the determined position, while continuing to rotate the turntable.

11. The process as claimed in claim 10, wherein a control cycle for the part is realized after this has been rounded.

12. The process as claimed in claim 11, wherein a retouching cycle is realized if the control cycle as claimed in claim 10 has revealed that the part (16) was out of tolerance.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Grundgestaltung eines Rotationsteils (16), insbesondere eines Austrittsgehäuses einer Turbomaschine, umfassend:

- eine Einheit (4), die zwei Formgebungsrollen (32), welche um eine Achse X1 beweglich angebracht sind, und eine Formgebungsrolle (38), die um eine Achse Y1 beweglich angebracht ist, umfasst, sowie eine Drehscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst:

- eine zweite untere oder obere Einheit (8), die zwei Formgebungsrollen (48), welche um eine Achse X2 beweglich angebracht sind, und eine Formgebungsrolle (50), die um eine Achse Y2 beweglich angebracht ist, umfasst,

- wobei die Drehscheibe (12) zwischen der unteren Einheit (4) und der oberen Einheit (8) angeordnet ist,

- Mittel zum Festlegen (26, 28) des Rotationsteils auf der Drehscheibe (12).

2. Gestaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen X1 und Y1 einerseits, X2 und Y2 andererseits koaxial sind.

3. Gestaltungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - da die Rollen auf Zylindern (36, 42, 52) angeordnet sind - sie auf das Austrittsgehäuse (16) einen Druck ausüben.

4. Gestaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder einer gleichen Einheit (36, 42) Kräfte mit entgegengesetzter Richtung ausüben.

5. Gestaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Einheit (4) und die obere Einheit (8) ferner Mittel zur Messung (60, 70) der Rundheit des Rotationsteils umfassen.

6. Gestaltungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Messung der Rundheit des Rotationsteils von einem Fühler (64, 80) und von einem resistiven oder anderen Aufnehmer für Linearbewegungen gebildet sind.

7. Gestaltungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer mit einer Erfassungskarte einer Digitalsteuerung verbunden ist.

8. Gestaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen der oberen Einheit (8) an einem Balken (46) angebracht sind, der gegenüber einem Gestell (2) der Vorrichtung zwischen einer ersten Position, in der die Rollen von dem Rotationsteil entfernt sind, und einer zweiten Position, in der die Rollen an dem Rotationsteil in Eingriff sind, verschwenkbar angebracht ist.

9. Gestaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Festlegen des Rotationsteils auf der Scheibe (12) von drei Vierteldrehungsflanschen (26) und von drei Blockierzylindern (28) gebildet sind.

10. Verfahren zur Rundgestaltung eines Rotationsteils, insbesondere eines Austrittsgehäuses (16) eines Flugzeug-Turbostrahltriebwerks, wobei:

- eine Bedienungsperson das zu formende Teil (16) auf einer Drehscheibe anordnet,

- die Bedienungsperson den Arbeitszyklus auslöst,

- eine Digitalsteuerung das Teil (16) auf der Drehscheibe festspannt,

- die Digitalsteuerung die Drehscheibe (12) in Rotation versetzt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalsteuerung den mittleren Durchmesser des Teils (16) sowie die maximalen und minimalen Rundheitsabweichungen misst,

- dass die Digitalsteuerung die Position der Formgebungsrollen (32, 38, 48, 50) in Abhängigkeit des mittleren Durchmessers des Teils bestimmt,

- und dass die Digitalsteuerung die Rollen in die bestimmte Position bringt und dabei die Rotation der Drehscheibe (12) fortsetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Rundformung des Teils (16) ein Zyklus zu dessen Kontrolle durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Kontrollzyklus nach Anspruch 11 ergeben hat, dass das Teil (16) außerhalb der Toleranz lag, ein Nachbesserungszyklus durchgeführt wird.

Dessins