Brevet FR2009405A1 — publié le 19700206

Cette invention concerne l'examen des surfaces meulées. Dans la fabrication des lames de rasoir de sûreté, es bords coupants sont formés sur la bande d'ébauche par une série d'opérations de meulage et d'affilage. Les dimensions latérales des surfaces meulées sont très petites et le matériau dans lequel elles sont meulées est mince, -quelques centièmes de millimètre. Le procédé est continu. Du fait de l'usure des meules et du plus trage" des surfaces de ces meules, la qualité e.t les dimensions des facettes meulées varient progressivement à moins que l'on ne prenne des mesures particulières pour surveiller ces tendances et les corriger. I1 est de pratique courante d'effectuer cette surveillance et cette correction de manière plutôt lente p ar le processus suivant. Â un stade ultérieur de la production des lames, ces dernières sont séparées de la bande mère et deviennent des lames individuelles. Des échantillons sont prélevés à ce stade, et examinés visuellement et au microscope pour détecter les imperfections. Les machines de meulage et d'affilage sont réglées en conséquence. I1 serait préférable d'effectuer les observations de façon continue de façon à pouvoir faire, dès l'apparition des défauts, les ajustements nécessaires à la machine à meuler, soit manuellement, soit automatiquement. I1 serait en outre utile, à des fins d'enregistrement, de mettre clairement en évidence la nature des surfaces produites. Un but de l'invention est de'satisfal- re à tous ces points. La présente invention propose un procédé d'examen des facettes marginales meulées sur une pièce à usiner, particulièrement sur le bord d'une lame de rasoir, dans lequel les facettes marginales sont éclairées par un ou plusieurs faisceaux incidents de lumière pratiquement cohérenté, et dans lequel les faisceaux réfléchis par les facettes sont examinés par des photodétecteurs pour déterminer les angles et les largeurs des facettes respectives sous forme de paramètres variables des faisceaux réfléchis. Une paire de facettes en cours de meulage sur- les faces opposées d'une lame, à un poste à'usinage donné, peut être caractérisée par leurs angles par rapport au plan général de la lame en fonction de leur distance à la ligne centrale de la lame ; en variante, on peut employer les angles et les largeurs des deux facettes, cette information étant équivalente à la combinaison précédente. Le problème de contrôle se réduit ainsi à la mesure de ces angles et de ces largeurs sur une base comparative. Dans une disposition selon l'invention, chaque faisceau réfléchi par une facette est transmis à un photodétecteur correspondant s travers un masque qui peut être déplace dans un plan perpendiculaire au plan de la facette par un système asservi sensible à la sortie du photodétecteur, de telle façon que la pointe d'intensité du faisceau réfléchi-soit automatiquement positionnée, la position de sortie du système asservi servant alors à indiquer l'angle de la facette correspondante, tandis que l1am- plitude du signal de sortie du photodétecteur indique la largeur de la facette. De préférence, dans le cas d'une lame de rasoir dans laquelle les facettes sont normalement disposes symétriquement de part et d'autre du bord de la lame, ces facettes sont éclairées de façon symétrique et les signaux provenant des photodétecteurs répondant respectivement aux faisceaux réfléchis par les facettes correspondantes sur les côtés opposés de la lame sont comparés ltun à l'autre pour déceler tout écart de série des facettes de la lame. La lumière servant à éclairer les facettes peut provenir d'un laser. Dans une autre disposition selon l'invention, deux faisceaux mobiles provenant d'une source de lumière cohérente sont utilisés pur éclairer les facettes de la lame, l'un de ces faisceaux étant assez large pour recouvrir toutes les facettes, et se déplaçant angulairement de sorte que la lumière vient frapper les facettes sous des angles progressivement variables, tandis que l'autre faisceau est focalisé sur les facettes et se déplace en travers de leur largeur à vitesse sensiblement constante. Le premier faisceau peut alors être utilisé à mesurer les angles des facettes, et le second à mesurer les largeurs des facettes.Dans la disposition préférée, les deux faisceaux sont engendrés alternativement au moyen d'un prisme fendu rotatif constitué par deux prismes dont la section transversale est un triangle rectangle, les hypoténuses étant adjacentes et parallèles. Le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention va maintenant être décrit plus en détail en se référant aux dessins joints qui illustrent, à titre d'exemple, plusieurs systèmes optiques utilisés dans la pratique. Sur les dessins les figures 1 et 2 illustrent un dispositif fonctionnant selon le procédé de l'invention La figure 3 montre une variante du dispositif des figures 1 et 2 ; et la figure 4 illustre un dispositif différent. Dans une disposition simple, représentée sur les figures 1 et 2, un faisceau de laser il est projete sur le bord d'une lame 12, et dans le plan général de lalame, rencontrant les paires de facettes inclinées 13, 13a sous un angle faible, de l'ordre de quelques degrés. La lumière est déviée par réflexion spéculaire sur les facettes 13, 13a dans les régions A, A', et 3, B' fonction uniquement des angles des facettes. La quantité de lumière dirigée dans chacune de ces régions dépend de la largeur des facettes respectives. Grace à des écrans appropriés 14, 14' (fig. 2), les faisceaux de lumière réfléchie 15, 15a arrivant dans ces régions peuvent être sépares et détectés par des détecteurs photosensibles 16. Dans chacune des régions A, A', B, B' mentionnées ci-dessus la lumière sera distribuée le long d'une ligne perpendiculaire au plan de la lame 12, et il apparaitra des pointes locales d'intensité. Il est donc possible, par des méthodes bien connues des spécialistes, d'employer un servomécanisme approprié 17 pour centrer un masque de séparation, ctest-à-dire l'écran correspondant 14, 14', sur une telle pointe en faisant activer un photodétecteur correspondant 16 par la lumière passant ainsi à travers le masque. L'élément de sortie du servomécanisme de positionnement du masque 14 indiquera alors ce qu'est cette position, et ceci constituera une mesure de l'angle de la facette dont provient la lumière pénétrant dans ce masque, et la quantité de lumière traversant le masque est une mesure de la largeur de la facette. En conséquence, on obtient en principe par ce moyen 1-' information requise. S'il suffit d'effectuer une mesure comparative, comme -par exemple entre les facettes correspondantes sur les cotés opposés des lames 12, il suffit que le faisceau il ait une distribution d'-intensité symétrique par rapport au plan de symétrie de la lame 12. Toute inégalité des signaux en provenance des deux photodétecteurs associés -16- observant les facettes correspondantes A, Q' ou B, B' sur les cotés opposés de la lame indiquera une difference correspondante entre les largeurs des facettes considérées, De cette façon, on obtient des signaux indiquant tout écart de largeur d'une paire de facettes correspondantes, et également tout écart de l'angle d'une facette par rapport à la valeur nominale. En fontion de la géométrie du mécanisme supportant les meules, ces signaux peuvent être utilisés-séparément ou en combinaison pour modifier les positions et les pressions de travail des meules, et régler ainsi-les largeurs et les angles des facettes. En outre, on peut déceler une detérioration de la -capacité 'de meulage d.1une meule, par exemple par lustrage, par la nécessité d'exercer une plus grande pression entre cette meule et la lame 12, et quand ceci devient excessif, des mesures peuvent être prises pour resurfacer la meule. Si, dans-un but quelconque, l'on-désire une mesure abso- lue de la largeur des facettes, on peut l'obtenir, soit en étalonnant de-fagon appropriée les photodétecteurs 16 décrits ci-dessus (dont la sortie varie ordinairement comme une fonction non linéaire de la largeur de la facette)', soit en prenant des mesures pour rendre le faisceau incident 11 rectangulaire et d'intensité uniforne sur toute sa section transversale les signaux provenant des photodétecteurs 16 devenant alors des mesures linéaires de la largeur des facettes. Une variante au processus précédent consiste à employer plus d'un faisceau incident arrivant sur les deux côtés de la lame de façon symétrique, de sorte que l'on utilise pour la mesure une plus grande proportion-de-la lumière dispoçible. La géométrie d'une telle disposition est indiquée sur la figure 3, sur laquelle deux- faisceaux 'Incidents 18, 18s tombent symétriquement sur les facettes 13, 3a'sur les côtés opposés de la lame 12, engendrant ainsi les paires de faisceaux réfléchis 19, 19a. Dans les deux-dispositions,'il' est nécessaire aue le plan de symétrie de la lame soit positionné par rapport au plan de symétrie du ou des faisceaux incidents avec une précision correspondant à la précision requise du processus de meulage : par exemple, si le plan de symétrie des facettes meulées ne doit pas être éloigné du plan de symétrie de la lame de plus d'une faible tolérance prédéterminée, alors que le plan de symétrie de la lame doit etre réglé par rapport au plan de symétrie des faisceaux in- cidents avec une précision meilleure que cette tolérance.Cependant, il n'est pas eVcessivement'difficile de satisfaire cette exigence, car les standards de fabrication du matériau de lames ont une précision de cet ordre, et il suffit de simples guides de lames pour satisfaire l'exigence précitée Pour enregistrer ll-état des surfaces des facettes des lames, on utilise des dispositions similaires de faisceaux incidents par rapport au bord de la lame, mais la lumière réfléchie ou diffusée par les diverses facettes est captée photographiquement Si le dispositif est agencé-de telle façon qu'un miroir imaginaire réellement plat, place à l'endroit où doit normalement se trouver une des facettes, provoque la formation d'une image ponctuelle à travers une lentille ou autrement, alors, lorsque le miroir imaginaire est remplacé par la facette, l'image ponctuelle sera déformée d'une manière caractéristique de la nature de la surface de la facette. Par exemple, des marques de meulage sensiblement perpendiculaires au bord de la lame provoqueront l'allongement de l'image ponctuelle en un grand nombre de secteurs linéaires, ceuz-ci étant sensiblement parallèles aux marques de meulage et répartis selon une ligne perpendiculaire à eux-mêmes. Cette distribution ae lumière peut être photographiée à des fins dtenregis- trement. La figure 4 illustre un autre schéma selon l'invention. Un faisceau de laser 20 éclaire le bord de la lame 12 par deux trajets alternatifs (a) et (b). Lorsque le trajet (a) est en service, le bord de la lame est éclairé par un faisceau suffisamment large pour couvrir simultanément toutes les facettes 13, 13a, sur un côté d'un bord, mais le faisceau approche la lame 12 selon une direction qui varie avec le temps de façon sensiblement linéaire. Par voie de conséquence, la lumière réfléchie par chaque facette 13, 13a, qui prend la forme d'un faisceau légèrement divergent 21, tourne autour du bord de la lame à une vitesse sensiblement constan- te , et elle est détectée par un photodétecteur P. Lorsque c'est le trajet (b) qui est en service, le bord de la lame -12 est éclairé par un faisceau concentré dans le voisinage des facettes 13, 13as et ce faisceau tourne autour d'un point distant d'une telle manière que le point focalisé se déplace en travers de la largeur des facettes à vitesse sensiblement constante.Il en résulte que les faisceaux réfléchis par les facettes quittent ce dernier sous des angles qui sont pratiquement constants, un faisceau réfléchi 22 par facette, mais que les périodes durant lesquelles existe chaque faisceau réale chi -dépendent de-la largeur de la facette considérée. Des photodétecteurs Pi, et P2, convenablement placés, déteetent ces périodes, et les signaux produits par ces détecteurs peuvent être utilises par des dispositifs électroniques bien connus, par exemple des compteurs étalonneurs, pour indiquer la largeur de la facette correspondante à une échelle donnée choisie. Les éléments optiques inclus dans ce système sont des lentilles il et L2, un prisme fendu SP qui peut tourner autour d'un axe perpendiculaire au plan du diagramme, et un miroir plan E. Le prisme fendu SP est constitué par deux prismes 25 à section en triangle redangle montés comme il est représenté, avec un petit intervalle d'air 23 antre les hypoténuses. Le point 24, qui est le centre de symétrie de ce système de prismes, se trouve sur l'aspe de rotation du prisme fendu. Lorsque le trajet (a) est en service, l'un ou autre des prismes individuels 25 fait avec le faisceau incident 20 un angle tel qu'il s'effectue une réflexion interne totale, et, après réflexion, le faisceau passe à travers la lentille L2 Le point 24 est le conjugué du;point 24' qui est un point de la surface de la lame de rasoir t2 au voisinage des facettes meulées 13, 13a. Lorsque le prisme fendu SP tourne, le faisceau réfléchi 26 tourne également en balayant diverses parties de la lentille L2, de sorte qu'il arrive au point 24' sous toute une variété d'angles différents pendant cette période, le photodétecteur P observe les faisceaux réfléchis sur les facettes 13, 13a, au fur et à mesure que ceux-ci effectuent leur balayage. Des circuits électroniques bien connus transforment la sortie du photodétecteur P en signaux qui peuvent etre comparés avec les positions angulaires instantanées du prisme fendu SP, et l'on peut en déduire les angles des facettes de la lame par rapport à l'axe optique du système. Lorsque c'est le trajet (b) qui est en service, le système de prismesEP a tourné de sorte qu'il nly a plus de réflexion interne totale, et que le faisceau 20 passe directement à travers le prisme et, ensuite, par l'intermédiaire du miroir M, va jusqu'au bord de la lame 12. La lentille L1 concentre le faisceau au voisinage des facettes de la lame en un point (ou ligne) bien déterminé, et ce point effectue un balayage en travers des facettes 13, 13a, en vertu du déplacement latéral du faisceau 20 à sa sortie du prisme fendu SP, ce déplacement latéral étant produit par la réfraction sur les deux faces parallèles 26 du prisme fendu.Cette disposition a pour effet quelle déplacement latéral en question a un effet plutôt faible, de sorte qu'un prisme tournant vite n'entraine pas le balayage des facettes de la lames 13, -13a par le point a une vitesse trop élevée. En même temps, l'action du système lors du trajet (a) est suffisamment rapide pour pouvoir être utilisée avec une lame en mouvement 12. Un deuxième effet du système est qu'un simple composant optique tournant donne les' moyens d'opérer alternativement sur le trajet (a) et sur le trajet (b), et ce de façon automatique, de sorte que le même équipement peut mesurer à la fois les largeurs et les angles des facettes Il faut constater que certaines caractéristiques de ce système ne sont pas idéales ; par exemple, le prisme fendu SP présente un intervalle fini 23 de sorte que le point 24 ne se bDuve pas exactement sur l'une ou l'autre des deux hypoténuses 26. Il s'ensuit que, lors du trajet (a), le point 24' nwest pas absolument constant, mais l'effet n'est pas suffisamment important pour soulever un problème. Par ailleurs, les facettes 13, 13a de la lame 12 ne sont pas dans un plan commun, de sorte que , lors du trajet (b), le point réputé focalisé ne se trouvera pas exactement au foyer sur tout son trajet en-travers-des facettes. Toutefois, ltexpérience a montré que cet effet est négligeable. Par ailleurs, pour le maximum de résolution, il serait souhaitable de condentrer les faisceaux émergentes 21, 22 après réflexion sur les facettes 13, 13a dans le plan des divers réflenteurs P, P1, P2, mais ceci n'est pas nécessaire en pratique. - REVENDICATIONS 1.- Procédé d'examen des facettes marginales meulées sur une pièce à usiner, particulièrement sur le bord d'-une lame de rasoir caractérisé en ce que les facettes marginales sont éclairées par un ou plusieurs faisceaux incidents, de lumière pratiquement cohérente et en ce afflue les faisceaux réfléchis par les facettes sont examines par des photodétec- teurs de façon à déterminer les angles et les largeurs des diverses facettes sous fonde de paramètres mariables des faisceaux réfléchis. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque faisceau réfléchi sur une facette est transmis à un photodétecteur correspondant à travers un masque qui peut être déplacé dans un plan perpendiculaire au plan de la facette pa- un système asservi répondant à la sortie du photo détecteur, de telle sorte que la pointe d'intensité du faisceau réfléchi soit automatiquement positionnée, la position de sortie du système asservi servant alors à indiquer l'angle de la facette correspondante, tandis que l'amplitude du signal de sortie du photodétecteur indique la largeur de la-facette. 3.- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les facettes sont normalement disposées symétriquement sur les côtés oposés d'un bord de la lame et sont éclairées, symétriquement, et en ce que les signaux provenant des photodétecteurs répondant respectivement aux faisceaux réfléchis po les facettes correspondantes sur les bords opposés de la lame sont comparés l'un à l'autre pour déterminer toute dissyétrive des faottes de la lame.- 4.- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les facettes sont normalement disposées symétriquement sur les cotés opposés d'un bord de lame et sont éclairées symétriquement par un faisceau incident de section transversale rectangulaire, et présentant une intensité uniforme sur toute ss section transversale 5.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il existe, pour chaque facette, un système optique agence sur amener un faisceau réfléchi sur la facette à une image ponctuelle, en supposant que la facette correspondante soit un miroir vraiment plan, d'ou il résulte que la nature de tout écart de l'image d'un point réel indique l'état de la surface de la facette 6.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce quton emploie deux faisceaux incidents mobiles pour éclairer chaque facette, le premier de ces faisceaux se déplaçant angulairement de sorte que la lumière arrive sur la facette sous des angles progressivement variables, tandis que le deuxième faisceau est concentré ponctuellement sur la facette et traverse sa largeur à vitesse sensiblement constante. 7 - Procédé sion la revendication 6 caractériser en ce qu'un photodétecteur est positionné pour recevoir la réflexion sur la facette du premier faisceau au moment où le faisceau réfléchi atteint dans son balayage une position angulaire particulière, d'où il résulte que.l'on peut déterminer l'angle de la facette en considérant l'angle instantané du faisceau incident 8.- Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que le premier faisceau est suffisamment large pour éclairer simultanément plusieurs facettes, et qu'un seul photodétecteur commun et nécessaire pour déterminer les angles respectifs des diverses facettes, les faisceaux réfléchis sur ledIffé- rentes facettes effectuant un balayage en séquence en travers du photodétecteur commun. '9.- Procédé selon la revendication 6, 7 ou 8 caractérisé en ce que la réflexion du deuxième faisceau sur chaque facette tombe sur un photodétecteur individuel séparé et que les largeurs des facettes sont déterminées par les durées des intervalles de temps pendant lesquels chaque photodétecteur reçoit le faisceau réfléchi sur la facette correspondanteO- 10.- Procédé selon l"une quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que les premier et deuxième faisceaux incidents sont engendrés alternativement par une source commune par l'intermédiaire d'un prisme fendu tournant, constitué par deux prismes à section en triangle rectangle ayant leurs hypoténuses adjacentes et parallèles, le premier faisceau résultant d'une réflexion interne totale dans le prisme fendu, tandis que le deuxième faisceau résulte de transmissions et de réfractions.