Brevet FR2001072A1 — publié le 19690919

ê9 02162 2001072 La présente invention se rapporte au calibrage d'objets* plus particulièrement au moyen de dispositifs et d'appareils appliquant un fluide, qui peut être par exemple de l'air,, à de faibles pressions, y compris des pressions extrêmement faibles. 5 On connaît bien les calibres pneumatiques comme constituant un moyen servant à conrparer les dimensions linéaires d'un objet à mesurer avec un bloc de calibrage de dimensions connues. On a utilisé ces calibres comparateurs pour mesurer, par exemple, la hauteur linéaire, 1-'épaisseur ou la longueur d'.un objet, le diamètre 10 intérieur ou extérieur d'un arbre ou d'une tige circulaire, le degré de conicité intérieur ou extérieur d'un arbre, la distance séparant les centres de trous, ou le degré d'égalité de surfaces. La pression de l'air nécessaire pour faire fonctionner un calibre pneumatique de façon à pouvoir obtenir une "lecture " d'un 15 degré raisonnable de précision était de l'ordre de 1,03 à 1,37 bar, - line gamme de pression d'air que l'on connaît plus communément coame étant une pression d'air destinée à un appareil de mesure et qu'on utilise largement dans les instruments enregistreurs à diagrammes. 20 Le principe du fonctionnement des calibres pneumatiques dépend de l'effet que la proximité de l'objet à mesurer produit sur l'échappement de l'air provenant d'un jet ou de jets. Le jet ou les jets sont alimentés avec de l'air provenant de la source -d'air de l'instrument au moyen d'un ajutage ou orifice de commandé 25 principal. On interpose un dispositif entre l'ajutage de commande principal et 1*.ajutage ou les ajutages de calibrage pour s'assurer de l'établissement d'une contre-pression de l'air entre ceux-ci. On transforme ensuite la contre-pression en une comparaison significative des dimensions au moyen d'un instrument de lecture à 30 cadran approprié, d'un indicateur ou d'un dispositif enregistreur. Les pressions nécessaires pour obtenir des résultats d'une précision raisonnable exigent très souvent des procédés compliqués pour convertir les lectures de pression en des analyses de dimensions significatives. Une augmentation dans la pression de l'air, bien 35 qu'améliorant le délai de réponse et la précision de la mesure, aboutit à une fuite d'air plus importante et à un coût de fonctionnement plus élevé. D'autre part, une réduction dans la pression de l'air a pour conséquence d'augmenter le retard dans la réponse 69 02162 2 "001072 et de donner un signal plus faible, la complexité de l'appareillage nécessaire pour interpréter le signal plus faible a constitué un obstacle à l'adoption générale dans l'industrie de calibres pneumatiques utilisant une pression d'air de l'ordre de 1,03 à 1,37 bar, 5 ou à peu près. Avec l'apparition des appareils à "éléments logiques à fluide" à faible pression ou à pression extrêmement faible, fonctionnant avec une pression d'air correspondant à une pression hydraulique de 25 cm ou moins, l'utilisation économique d'un calibre pneumatique 10 spécialement dans le contrôle de qualité d'un procédé de fabrication continue, ne devient pas seulement économiquement possible mais avantageuse. Pour d'autres raisons, particulièrement dans des situations dangereuses, la mesure des variations se produisant dans l'étendue en coupe transversale d'un produit continu, qu'il soit 15 extrude, étiré , filé, enroulé, déroulé, soufflé ou coulé, etc., peut être entreprise pour obtenir une plus grande précision qu'au moyen des appareils mécaniques ou pneumatiques utilisés précédemment. On peut se rendre compte des variations dans la superficie en coupe transversale au-dessus d'un maximum donné, au-dessous d'un minimum 20 donné, ou à l'intérieur d'une gamme donnée, de même que de la distinction entre des limites critiques données supérieures ou inférieures, selon la tolérance relative du calibre, les dimensions et l'égalité de surface du produit, et les détails du circuit logique à fluide auquel parvient le signal fourni par le calibre. 25 la présente invention a pour but de rendre possible une ap plication pratique dans l'industrie de fluides à basse pression, y compris des fluides à pression extrêmement faible, afin de mesurer des articles allongés et de vérifier leur production. En conséquence, la présente invention fournit un calibre 30 servant à détecter les changements produits dans les mesures de dimensions d'un article allongé, ou de mesurer -un tel article le traversant et contenant un passage destiné à l'article, une chambre placée dans le passage entre l'entrée dans le passage et la sortie hors de celui-ci, un premier conduit pour admettre dans 35 la chambre une arrivée réglée de façon constante d'un fluide à faible pression, et un second conduit pour amener le fluide de la chambre à alimenter à l'intérieur d'un circuit logique à fluide, les variations dans le taux du débit d'échappement de fluide à 69 02162 3 2001072 travers l'espace délimite par la surface de l'article et la surface du passage influant sur le taux de débit du fluide provenant de la chambre à travers le second conduit, un tel taux de débit influencé agissant comme signal de commande vers le circuit logique 5 à fluide. Il peut être nécessaire de faire passer un article continu à travers un calibre qu'il est nécessaire de monter dans l'installation de production sans en perturber les opérations ni couper l'article. l'invention comprend en conséquence un tel calibre qui est 10 constitué par deux parties fendues longitudinalement le long de l'axe du passage afin d'assembler l'appareil autour de l'article allongé. Dans un procédé selon la présente invention, on fait passer un article allongé que l'on doit détecter au cours du contrôle de production, ou qu'on doit mesurer, à travers un passage et une chambre 15 intercalée entre l'entrée vers le passage et la sortie de celui-ci, dans un calibre tout en admettant dans la chambre une arrivée réglée de façon constante d'un fluide à faible pression par un premier conduit, et en permettant au fluide de s'écouler de la chambre par-un second conduit vers un circuit logique à fluide, les changements 20 dans les mesures des dimensions de l'article allongé causant des variations dans le taux d'échappement de fluide hors de la chambre à travers l'espace séparant, la surface de l'article et la surface du passage, et de telles variations affectant le taux de débit du fluide à travers le second conduit, le taux de débit affecté 25 servant de signal de commande allant jusqu'au circuit logique à fluide. Dans une variante du procédé, la source de fluide à basse pression peut être constituée par le circuit logique à fluide. De préférence, le fluide est constitué par de l'air. 30 Normalement, il importe peu pour l'efficacité du procédé que l'air s'échappant de la chambre par le passage pour atteindre l'article allongé s'échappe à l'une ou l'autre des extrémités du passage, ou aux deux extrémités de celui-ci. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven-5 tion ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard de la figure unique du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. •2; 69 02162 4 2001072 Le dispositif consiste en un corps 1 traversé par un passage 2. Le passage 2 s'élargit en une chambre 3, qui est placée entre l'entrée dans le passage et la sortie de celui-ci. Les numéros de référence 4 et 5 indiquent les extrémités du passage 2. Etant 5 donné que l'appareil est également efficace pour un article allongé traversant le passage dans l'un ou l'autre sens, l'extrémité 4 ou l'extrémité 5 peuvent constituer l'entrée vers le passage quand l'extrémité opposée constitue la sortie. L'entrée ou la sortie, ou les deux, peuvent présenter la 10 même superficie ou des superficies différentes en coupe transversale, et peuvent être d'une construction rigide ou souple. On peut faire varier la longueur des parties d'entrée et de sortie du pas-Sage 2 de l'un ou l'autre côté de la chambre 3 pour la conformer aux exigences relatives de l'article allongé que l'on traite et 15 à la sensibilité du calibre. De façon semblable, les deux parties du passage 2 peuvent présenter la même superficie et la même fonne en coupe transversale, ou des superficies et des formes différentes. Il peut y avoir des raisons pour qu'on désire réduire l'alésage efficace du passage 2, et on peut réaliser cette réduction 20 en réglant'un dispositif monté dans le passage ou sur celui-ci, près de l'extrémité 4 et/ou de l'extrémité 5. Un moyen de réglage préféré est constitué par une bague 6 en matière souple. La bague 6 est représentée reposant dans une cavité annulaire 7 et, en vissant ou en dévissant le manchon fileté 25 formant écrou 8, on comprime ou on desserre la bague 6 dans le sens axial pour contracter ou agrandir la superficie en coupe transversale de l'extrémité 4 ou la longueur du passage 2. Un autre type de dispositif de réglage préféré est constitué par une filière qui peut former un passage de l'appareil produisant 30 l'article allongé. Les dimensions de la chambre 3 ne sont pas critiques mais ne doivent pas être plus grandes qu'il n'est nécessaire pour permettre un déplacement libre du fluide à l'intérieur de la chambre et autour de l'article allongé la traversant. 35 Deux conduits 9 et 10 traversent le corps 1 de l'appareil pour communiquer avec la chambre 3. De façon commode, ces conduits peuvent être identiques sous tous les rapports. L'un des conduits a pour but d'admettre une arrivée réglée et constante d'air sovis 69 02162 , 2001072 une pression extrêmement faible provenant d'un circuit logique à fluide , ou d'une autre source d'un tel air, jusqu'à la chambre 3 à tout moment pendant le fonctionnement de l'appareil. L'autre conduit permet à l'air de s'écouler à travers lui. de la chambre 5 3 au circuit logique à fluide. Dans un modèle peu encombrant de l'appareil, les deux conduits 9 et 10 peuvent être coaxiaux. l'un ou l'autre des conduits peut être le conduit annulaire, c'est-à-dire qu'il est sans importance que ce soit l'un ou l'autre des conduits coaxiaux qui soit 10 le conduit d'arrivée d'air et que l'autre soit le conduit de retour d•écoulement, Egalement d'une façon commode, les deux conduits coaxiaux peuvent présenter la même longueur, la même forme, ou la même superficie en coupe transversale, ou des longueurs, des formes ou des superficies en coupe transversale différentes. 15 Pendant le fonctionnement, l'appareil vérifie et contrôle la production de tout article allongé, comme par exemple, une fibre, un fil , un fil métallique, une tige, un tube, ou tout autre article de coupe transversale voulue, que l'article soit en métal , en alliage métallique, en matière plastique synthétique ou en matière 20 naturelle. Pour illustrer davantage les caractéristiques de la présente invention, on va décrire l'appareil, à titre d'exemplej dans son application à la fabrication continue d'un cordon de mise à feu ou explosif, connu sous le nom. de cordon détonant ( Un cordon 25 déton*ct comprend une âme en granules d'explosif à grande vitesse enveloppée dans un tube en papier, entourée par des couches contrariées en filés de jute et de coton, et finalement enfermée dans une gaine en matière synthétique imperméable à l'humidité. Un cordon détonant' est un article si sensible qu'en vue de sa consistance 30 et de sa sécuriré de fonctionnement, on doit maintenir les tolérances dans des limites strictes. Dans le calibrage d'un cordon, dans lequel on fait tourner des fibres autour de l'âme granulaire centrale recouverte de papier, on peut contrôler les variations se produisant/cl ans la superficie. 35 en coupe transversale de 11 âme au-dessus ou au-dessous des valeurs critiques pendant la période où l'âme n'est recouverte que par le premier enroulement de fibres en spirale. On monte le calibre sur le bâti de la machine (non représenté) 69 02162 6 2001072 dans la position occupée précédemment par la filière de consolidation ou de pression, que l'on retire dans ce but. On situe la position entre les positions dans lesquelles se produit l'application du premier enroulement de fibres en spirale et l'application des 5 fibres en spirale contrariées. On monte ensuite la filière de pression sur le calibre de façon à ce que sa sortie coïncide avec l'entrée vers l'extrémité 5 du passage 2. la filière de pression remplit la fonction consistant à tasser l'âme granulaire recouverte de papier pour lui donner le 10 diamètre voulu, et détermine de cette façon la dimension du cordon. Du fait qu'il n'y a aucun espace libre entre la filière de pression et le cordon demi-fini qui en débouche pour pénétrer dans le passage 2 du calibre, la consommation d'air se trouve considérablement réduite avec avantage dans le procédé appliqué. 15 Dans une variante de l'agencement, le passage de la filière de pression pourrait constituer le passage 2 situé à l'extrémité 5 du calibre, de façon à ce que le passage de la filière de pression communique directement avec la chambre 3. Le cordon 11 passe, en venant de la filière de pression, par 20 le passage 2 dans le sens indiqué par la flèche 12, pendant qu'une arrivée réglée et constante d'air sous pression extrêmement basse s'écoule du circuit logique à fluide (non représenté) par le conduit 9 pour pénétrer dans la chambre 3. La différence entre la superficie en coupe transversale du passage 2 et celle du cordon 11 constitue 25 le chemin d'échappement pour l'air provenant de la chambre 3. L'air s'échappe à l'extrémité 4 du passage 2. L'état de pression ambiant à l'intérieur de la chambre 3 est fonction de la superficie en coupe transversale du cordon 11, qui permet à l'air de s'échapper par le passage 2. Cei/état ambiant 30 de l'air sous pression est indiqué par le taux de débit de l'air provenant de la chambre 3 à travers le conduit 10 pour parvenir au circuit logique à fluide, qui constitue un débit complet ou partiel, ou qui ne constitue absolument aucun débit, et ce taux de débit ou son absence constituent le signal de commande dirigé vers le circuit, 35 Si la superficie en coupe transversale du cordon 11 était telle à un certain moment qu'elle boucherait à peu près l'extrémité 4 du passage 2 , le débit d'air à travers le conduit 10 répondrait immédiatement par une augmentation du taux de débit partiel allant 69 02162 7 2001072 vers le circuit. Un débit complet à travers le conduit 10 résulterait d'un blocage complet des deux extrémités 4 et 5 du passage 2, Réciproquement, si le cordon 11 cassait net, en laissant la chambre 3 vide, le taux de débit à travers le conduit 10 cesserait entiè-5 rement, mais cette interruption du débit constituerait également un signal dirigé vers le circuit. Dans l'essai conduit avec cet agencement et avec une dimension de filière de pression de 3,175 mm de diamètre, le diaimètre inférieur critique du cordon demi-fini se situe à 3,073 mm. Au cours 10 de douze essais consécutifs avec le cordon circulant à une vitesse minimale de 152 mm à la seconde , on a diminué la charge de poudre fournie au papier formant une enveloppe autour de l'âme en cours de formation pour donner tin cordon demi-fini d'un diamètre inférieur à 3,073 mm. 15 calibre a répondu à plusieurs reprises par un signal rapide. Dans un autre exemple d'application du fonctionnement d.e la présente invention à un contrôle de qualité, on essaye l'ensemble de calibrage du type décrit- sans la bague souple 6. On fixe l'en-20 semble entre une filière supérieure et une filière inférieure, présentant chacune un diamètre de 4»04 mm, pour verifier le diamètre de tiges en acier usinées, l'alésage de la filière supérieure constitue une partie du passage d'extrémité 5, et l'alésage de la filière inférieure constitue une partie du passage d'extrémité 4. Avec 25 cet agencement, le calibre indique uniformément - par un signal dirigé vers le circuit logique à fluide - si l'extrémité usinée de la tige est d'un diamètre supérieur ou inférieur à 3,784 mm. On peut établir le circuit logique à fluide pour utiliser le signal pour enregistrer les variations produites dans la super-30 ficie en coupe transversale, pouf arrêter le processus si des paramètres prédéterminés sont dépassés, ou même automatiquement pour corriger la cause de, la variation. On peut également transformer le signal pour lui donner une certaine forme d'indication ou d'avertissement audible. Que la sortie du circuit logique à fluide soit de nature analogique ou numérique dépend, du mode de construction d'un ,tel circuit et des nécessités du traitement. l'appareil de calibrage de la présente invention .présente de nombreux avantages par rapport aux appareils connus. Il fait h° 02162 s 2001072 preuve d'une beaucoup plus grande sensibilité et d'une beaucoup plus grande précision dans la vérification des diamètres particulièrement dans le cas où le produit est dans un état facilement déformable, ou s'il est d'une nature non rigide ou spongieuse 5 étant donné que le dispositif de vérification touche rarement, si jamais il le fait, l'article allongé. Ceci constitue un avantage particulier dans le cas où une détérioration de surface résulterait autrement d'un contact par frottement avec le calibre. Des exemples de telles surfaces peuvent être constitués par des 10 surfaces d'aluminium oxydé anodiquement, et par des surfaces fraîchement peintes. Attendu que, dans le cas de tiges circulaires, par exemple, on vérifie la superficie en coupe transversale en mesurant le diamètre de la tige, on peut vérifier avec cet appareil la superficie 15 en coupe transversale réelle d'une large gamme de formes en coupe transversale. Dans des atmosphères dangereuses, on considère l'application de l'air comme milieu de vérification comme sûre et comportant des avantages marqués par rapport aux appareils de vérification élec-20 triques de tout type. L'application d'air à pression extrêmement faible, tel qu'il est rendu actuellement disponible par le développement des appareils logiques à fluide à basse pression, fonctionnant à une pression d'air aussi faible que celle correspondant à une pression 25 hydraulique de 254 mm ou moindre, se traduit par une réduction dans les coûts de fonctionnement alliée à une faible consommation d'air comprimé. Un ventilateur à air peut même suffire ciomme comprime source d'air à basse pression plutôt que 1'air/classique qu'on a mis en bouteille. Le calibre consomme un débit d'air sous pression 30 réglé de façon constante et, en conséquence, plus la pression est faible, plus le fonctionnement de l'appareil est économique. Ceci est particulièrement sensible quand, dans une usine, un grand nombre de machines doivent fonctionner en même temps en un groupe. Pour la vérification d'un fil continu au moyen de calibres 35 pneumatiques le délai pour obtenir une lecture est de l'ordre des secondes, alors qu'une réponse provenant d'un circuit logique à fluide est de l'ordre de millièmes de seconde. La raison de ceci est que les appareils du procédé ancien nécessitent de grands 69 02162 9 2001072 voltunes pour être remplis d'air avant qu'une lecture soit disponible . Avec le procédé pneumatique, la limite économique du diamètre vérifié était de l'ordre de 2,5 mm. La présente limite 5 supérieure de dimensions au moyen du procédé logique à fluide excède de beaucoup 2,5 mm, et on a vérifié avec succès des diamètres de 4»763 mm avec une précision de 0,025 mm et meilleure. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et 10 qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre « 69 02162 10 2001072 KBVBlffilCAIIOHS t. Appareil de vérification ou de calibrage servant à analyser les changements dans les mesures des dimensions d'un article allongé ou à mesurer un article qui le traverse et contenant un passage 5 destiné à l'article, une chambre formée dans le passage entre l'entrée dans et la sortie hors de ce dernier , un premier conduit pour admettre à la chambre un débit réglé et constant de fluide à basse pression, et un second conduit destiné à amener le fluide de la chambre à l'intérieur d'un circuit logique à fluide, les varia-10 tions produites dans le taux d'échappement du fluide à travers l'espace délimité par la surface de l'articlê et la surface du passage affectant le taux de débit du fluide provenant de la chambre et traversant le second conduit, un tel taux de débit affecté servant de signal de commande pour le circuit logique à fluide. 15 2. Appareil de vérification ou de calibrage selon la revendi cation 1 comprenant deux parties fendues longitudinalement le long de l'axe du passage en vue de l'assemblage de l'appareil autour de l'article allongé. 3. Appareil de vérification ou de calibrage selon la revendi-20 cation 1, ou la revendication 2, dans lequel le premier conduit et le second conduit sont coaxiaux, l'un ou l'autre des conduits étant le conduit annulaire. 4. Appareil de vérification ou de calibrage tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 25 en ce qu'il comprend un moyen de réglage monté dans ou sur le passage près de l'entrée vers celui-ci et/ou de la sortie hors de celui-ci, et au moyen duquel on peut réduire l'alésage efficace du passage. 5. Appareil de vérification ou de calibrage selon la reven-30 dication 4, dans lequel le moyen de réglage est constitué par une bague eh matière souple comprimée dans le sens axial. 6. Appareil de vérification ou de calibrage selon la revendication 4, dans lequel le moyen d.e réglage est une filière. 7. Appareil de vérification ou de calibrage selon la reven-^.35 dication 6,dans lequel la filière forme un passage de l'appareil produisant l'article allongé. 8. Appareil de vérification ou de calibrage tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans 69 02162 u 2001072 lequel le fluide est de l'air. 9. Appareil de vérification ou de calibrage tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'article allongé est un cordon de mise à feu ou détonant, 5 ou une mèche ou cordeau. 10. Appareil de vérification ou de calibrage tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 dans lequel l'article allongé est une fibre, un fil , un fil métallique, une tige., un tube ou un autre article d'une coupe trans-10 versale voulue en métal, en alliage métallique, en matière plastique synthétique ou en matière naturelle. 11. Procédé de détection des changements se produisant dans les mesures des dimensions d'un article allongé, consistant à faire passer l'article allongé à travers un passage et une chambre inter- 15 calée entre l'entrée vers le passage et la sortie hors de ce passage formé dans un appareil de calibrage, à admettre un débit réglé de façon constante de fluide à basse pression dans la chambre par un premier conduit, et à permettre au fluide de s'écouler de la chambre par un second conduit jusqu'à un circuit logique à fluide, 20 les changements dans les mesures des dimensions de l'article allongé produisant des variations dans le taux d'échappement du fluide hors de.la chambre par l'espace délimité entre la surface de l'article et la surface du passage, et de telles variations affectant le taux de débit du fluide à travers le second conduit, le 25 taux de débit affecté servant de signal de commande dirigé vers le circuit logique à fluide. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le circuit logique à fluide est constitué par la source d'alimentation en fluide à basse pression. 30 13. Procédé selon les revendications 11 ou 12, dans lequel le fluide est de l'air. 14. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes 11 à 13, dans lequel le circuit logique . à fluide fait fonctionner un dispositif avertisseur visuel et/ou. 35 audible en réponse au signal de commande. 15. Procédé tel que revendique nans l'une quelconque des revendications précédentes 11 à 13, dans lequel le circuit logique à fluide fait fonctionner un moyen de commande pour arrêter 6° 02162 ,2 2001072 ou régler automatiquement l'appareil ou le processus de production de l'article allongé en réponse au signal de commande.