Brevet FR2042533A1 — publié le 19710212

La présente invention concerne tin procédé et un appareil d'essai d'objets renforcés, en particulier d'objets en caoutchouc ou en matière plastique renforcés par des câblés d'acier. 5 Dans la construction d'objets en caoutchouc ou en matière plastique contenant des éléments de renforcement, par exemple la construction de bandages pneumatiques, de courroies transporteuses, de récipients, etc., il est important que les •câblés de renforcement soient espacés d'une façon uniforme sur 10 la partie de l'objet dans laquelle ils sont installés, par exemple dans le flanc d'un bandage pneumatique, sinon une partie de l'objet serait moins résistante que les autres parties et serait mise prématurément hors d'usage. Cependant, une fois que les câblés de renforcement ont été noyés dans le caoutchouc ou 1-5 dans la matière plastique, la seule façon de détecter un défaut, par exemple la présence d'un câblé déformé ou l'absence d'un câblé, consiste à utiliser des rayons X et une telle opération est relativement coûteuse et prend du temps. Dans le cas particulier d'un bandage pneumatique, un agrandissement de l'espace-20 ment entre les câblés peut se produire pendant le façonnage par suite d'une confection défectueuse de la carcasse, et c'est ce genre de défauts que la présente invention cherche spécialement à détecter, de manière à ne pas avoir à utiliser les techniques du type précité. 25 Selon la présente invention, un appareil de détection de la variation de l'espacement entre les brins électriquement conducteurs formant une série de brins à peu près régulièrement espacés et noyés dans un objet en caoutchouc ou en matière plastique, est caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur qui 30 émet un faisceau de rayonnement hyperfréquence dont la fréquence est appropriée pour permettre d'obtenir un signal détectable en fonction d'une variation de l'espacement entre les brins, un détecteur installé sur le côté de la série de brins opposé à celui où est monté l'émetteur, pour détecter un changement local 35 de l'intensité du rayonnement hyperfréquence par suite de cette variation de l'espacement, et des moyens pour déplacer l'émetteui} le détecteur et l'objet les uns par rapport aux autres. L'utilisation de cet appareil est particulièrement avantageuse, par exemple, pour détecter une variation de 40 l'espacement régulier des câblés d'acier dans un bandage 70 16973 2 2042533 pneumatique à plis radiaux. L'appareil peut comprendre des moyens appropriés d'indication ou d'enregistrement et/ou un dispositif d'acceptation ou de rejet. Dans un exemple de réalisation de l'invention, l'émet-5 teur comprend un klystron et un pavillon rayonnant associé, alors que le détecteur comprend un cristal et un pavillon récepteur associé. On peut utiliser d'ailleurs des émetteurs ou des détecteurs d'autres modèles, par exemple une diode de Gunn au lieu du klystron. 10 Selon un autre aspect de l'invention, tua procédé de détection de la variation de l'espacement entre les brins électriquement conducteurs formant une série de "brins à peu près régulièrement espacés et noyés dans un objet en caoutchouc ou en matière plastique, est caractérisé en ce qu'il conêiste à 15 placer la série de brins entre un émetteur qui émet Tin faisceau de rayonnement hyperfréquence et un détecteur capable de détecter une variation de l'intensité de ce rayonnement hyperfréquence, et à déplacer ladite série par rapport au détecteur de manière que toute variation de l'espacement entre les brins 20 provoque une variation de l'intensité du rayonnement qui sera détectée par le détecteur. La fréquence appropriée du rayonnement est de préférence de à 36 GHz, c'est-à-dire que la longueur d'onde est à peu près du même ordre de grandeur que l'espacement entre les 25 brins. Les principes physiques de ce procédé sont les suivants : Quand on interpose une grille de brins parallèles entre l'émetteur et le détecteur, de manière que le plan de la 30 grille soit perpendiculaire à l'axe de l'émetteur et à celui du détecteur, un champ sera produit sur le détecteur, et sa forme et son intensité dépendront de l'espacement entre les brins et de la longueur d'onde du rayonnement transmis. Pour un espacement donné, si l'on augmente la longueur d'onde, l'intensité du 35 champ due au rayonnement transmis à travers la grille est réduite et peut être amenée à une très faible valeur. Si l'on augmente la distance entre deux brins adjacents sur l'axe de l'émetteur et du détecteur, c'est-à-dire en présence d'un agrandissement de l'espacement dans 1a, série régulière, 40 l'intensité du champ du rayonnement transmis devient relati- BAD ORIGINAL 70 16973 5 2042533 vement plus élevée. Si 11 on- déplace le détecteur en arc de cercle autour de l'espacement agrandi, qui joue le rôle du centre de rotation, on; constate que l'intensité du champ transmise varie en passant 5 par plusieurs maxima et minima, ce qui est caractéristique d'un spectrô de diffraction à une seule fente. Un résultat secondaire de ce mouvement en arc de cercle, c'est-à-dire du réglage du détecteur suivant un angle d'inclinaison par rapport à son axe initial, et que l'intensité du champ due au rayonnement transmis 10 à travers la grille régulièrement espacée est réduite. On peut donc choisir un angle particulier de réglage du détecteur pour aboutir à la discrimination optimale entre l'intensité du champ •produite par l'espacement agrandi et l'intensité du champ produite par la grille régulièrement espacée (intensité de 15 "fond") et, dans le cas particulier de pneumatiques renforcés par des câblés d'acier, le réglage angulaire Optimal est sur le maximum du 3ème ou 4ème ordre. Tous les phénomènes' décrits deviennent encore plus prononcés quand les brins sont parallèles au vecteur du champ 20 électrique du rayonnement hyperfréquence, par opposition au vecteur du champ magnétique. Si les brins sont inclinés par rapport au vecteur du champ électrique, l'intensité est réduite d'un facteur égal au cosinus de l'angle. La description qui va suivre en regard du dessin 25 annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique, en plan, de la disposition de l'émetteur et du détecteur pour détecter une variation de l'espacement des câblés dans le flanc d'un pneu-30 matique à plis radiaux et à renforcement par des câblés d'acier. La figure 2 est une vue de côté de l'appareil selon l'invention, ne montrant que les constituants principaux de celui-ci. Le procédé"selon l'invention est représenté schémati-35 quement sur la figure 1. Un émetteur qui comprend un klystron 1 et un pavillon 2 est installé de manière à transmettre tin rayonnement hyperfréquence dans une direction normale au flanc 3 d'un pneumatique A. " Un détecteur, comprenant un cristal 5 et un récepteur 4-0 à pavillon 6, est installé à l'intérieur du pneumatique, le 70 16973 4 2042533 récepteur 6 étant aligné dans le même plan que le pavillon 2 mais suivant une direction qui fait un angle par rapport à la direction d'alignement du pavillon 2. La fréquence du rayonnement hyperfréquence transmis par 5 le klystron 1 est choisie de manière qu'un spectre de diffraction soit établi par son passage à travers un espacement agrandi dans la rangée de câblés d'acier parallèles dans le flanc 3 du pneumatique 4, par exemple un espace égal à 1,5 à 2 fois l'espacement correct. On détermine l'angle 0 de manière qu'il soit sur "10 le maximum du troisième ou quatrième ordre du spectre de diffraction ainsi établi. En fonctionnement, on déplace le flanc 3 du pneumatique entre l'émetteur et le récepteur et, à chaque fois qu'un espacement entre les câblés est plus grand que nécessaire, on 15 obtient l'affichage d'une valeur plus élevée sur le récepteur. On décrira maintenant, à propos de la figure 2, l'appareil de détecteur de la variation de l'espacement entre les câblés d'acier d'un bandage pneumatique à plis radiaux. L'appareil comprend un châssis 11 sur lequel on peut 20 monter en rotation pour essai un pneumatique 12, par exemple tin pneumatique de format 11,00 x 20 ou 12.00 x 20. Pendant l'essai, 1'un des flancs 13 du pneumatique vient en contact avec quatre rouleaux 14 qui tournent; librement, dont deux seulement sont représentés et qui sont répartis à des distances angulaires 25 égales par rapport au pneumatique 12 et sont fixés à la face avant du châssis 11. Sur le devant, et dans la partie inférieure de la face avant, se trouve une petite plate-forme 15 sur laquelle sont montés deux rouleaux rotatifs 16, le pneumatique étant placé sur ces rouleaux pendant l'essai. Le plan de la face avant 30 du châssis 11 est incliné d'environ 10° sur la verticale, alors que le plan de la plateforme 15 fait un angle d'environ 10° sur l'horizontale, les plans de la face avant et de la platerforme étant mutuellement perpendiculaires, de sorte que lorsqu'un pneumatique 12 est en position pour les essais, son plan équa-35 torial est également incliné d'environ 10° sur la verticale. Au cours de l'essai, on fait tourner le pneumatique 12 lentement autour de son propre axe, et pour cela, on fait tourner les deux rouleaux 16 montés sur la plate-forme à l'aide d'un moteur électrique 17 qui est monté sur le châssis 11 et qui 40 transmet l'entraînement pair un mécanisme approprié à chaîne et 70 16973 5 2042533 à pignons. Derrière la face avant du châssis 11 sont montés un klystron 18 et son pavillon rayonnant associé 19, ce dispositif étant destiné à envoyer un faisceau de rayonnement hyperfréquence 5 (fréquence d'environ 22 GHz) contre le flanc 13 du pneumatique dans une zone plus proche de la face avant de l'appareil qui est adjacente au point le plus bas du pneumatique. Un détecteur à cristal 21 et un pavillon détecteur (non représenté) sont montés sur un bras 20 qui est lui-même monté de façon mobile sur le 10 châssis 11. Etant donné que les câblés sont radiaux, ils sont verticaux dans la partie du flanc soumise à l'essai et le vec-» teur du champ électrique du rayonnement doit également être vertical pour aboutir à des conditions optimales. Quand un pneumatique 12 est en position sur les rouleaux 16, c'est-à-dire 15 que l'essai peut commencer, le détecteur 21 et le bras 20 peuvent être déplacés vers l'extérieur à partir d'une position escamotée sur le châssis, à travers le plan de la face avant et vers le bas entre les talons du pneumatique vers l'intérieur de ce dernier en un point adjacent au point le plus bas du pneumatique, c'est-20 à-dire vers la position représentée en trait plein sur le dessin, ce mouvement étant exécuté par l'entremise d'un mécanisme à levier (non représenté) à commande électropneumatique. Une fois qu'il est en position, le cristal fait un angle d'inclinaison par rapport au faisceau de sorte que le cristal détecte le 25 maximum du troisième ou quatrième ordre de l'intensité du champ transmis dans le cas d'un espacement agrandi entre les câblés. L'intensité du champ transmis qui est ainsi détectée apparaît sur un instrument de mesure approprié et/ou est enregistrée sous forme d'un tracé» Un dispositif de marquage à la 30 craie, monté sur un bras à commande électropneumatique, est actionné à la réception d'un signal approprié provenant du détecteur pour marquer sur le pneumatique le point qui correspond à la détection d'un espacement agrandi. Au début, avant de soumettre des pneumatiques aux 35 essais, on règle l'appareil de la façon, décrite précédemment, en utilisant un pneumatique dans lequel on a délibérément laissé un espacement agrandi entre les câblés, d'une dimension représentant environ 1,5 à 2 fois l'espacement voulu. Dans ces conditions, on peut régler le détecteur à cristal pour l'ordre 40 de maximum qui assure la discrimination optimale sur l'intensité 70 16973 6 2042533 du fond, compte tenu du format et du type du pneumatique que l'on désire essayer. En service, on met en route le klystron et on le laisse fonctionner pendant quelque temps pour assurer que ce fonction-5 nement correspond à un régime stable, et on roule en position un pneumatique sur la^plateforme et on lui fait subir une ou deux rotations complètes à l1aide des deux rouleaux commandés par le moteur, de sorte qu'on est assuré que ce pneumatique occupe une position correcte et que les quatre rouleaux de la face avant 10 sont en contact avec le flanc du pneumatique. On fait descendre le détecteur en position dans l'intérieur du pneumatique et on commence à faire tourner le pneumatique. Pendant cette rotation, l'intensité du champ détectée par le cristal varie et on' l'enregistre sous forme d'un tracé approprié. De plus, le dispositif 15 de marquage fait une marque à chaque point du pneumatique où l'on détecte un espace agrandi. Quand le pneumatique a tourné une fois, le moteur s'arrête automatiquement et le détecteur s'escamote. On inverse le pneumatique et on répète tout le processus pour détecter les irrégularités d'espacement dans le 20 second flanc. Pour essayer des pneumatiques ou d'autres objets de différents formats, il peut être avantageux d'utiliser un rapport différent de la longueur d'onde hyperfréquence à la fréquence du rayonnement et on a constaté que les fréquences 25 utiles sont comprises dans l'intervalle de 14 à 36 GHz, selon les critères suivants. Le premier critère de sélection de la longueur d'onde est qu'un rayonnement très faible doit être transmis à travers la série de câblés régulièrement espacés, ce qui revient à dire que l'intensité de fond doit être très basse. 30 Cependant, à mesure que l'on augmente la longueur d'onde, l'intensité du champ transmise à travers un espacement légèrement agrandi devient plus faible et on doit donc répondre à un second critère, à savoir qu'il existe une limite pour la longueur d'onde utilisable, qui consiste en ce que cette longueur doit donner 55 naissance à une intensité suffisamment importante du champ transmis pour permettre de détecter le plus petit agrandissement de l'espacement que l'on désire déterminer à l'aide de cet appareil, c'est-à-dire tin espacement égal à environ l'espacement normal plus environ 0,8 de la largeur d'un câblé. Bien que 40 l'amplitude du signal augmente en fonction de l'accroissement 70 16973 7 2042533 de l'espacement, aucun rapport direct n'existe entre ces deux paramètres, mais si l'on utilise une longueur d'onde qui répond aux deux critères énoncés, on peut.choisir une longueur d'onde pour un espacement donné entre les câblés qui permettra la 5 détection d'un agrandissement de l'espacement supérieur au minimum imposé. On peut également, en établissant un compromis convenable, choisir une longueur d'onde qui convient pour un intervalle d'espacements, de sorte qu'un même appareil pourra servir pour des pneumatiques radiaux à câblés d'acier ayant des 10 formats différents. Compte tenu de la constance diélectrique relativement élevée du caoutchouc (environ 16), la longueur d'onde du rayonnement hyperfréquence est de l'ordre d'un quart de celle dans un espace libre. En conséquence, toute variation de la constante 15 diélectrique, par exemple en raison de légers changements des ingrédients du caoutchouc, se traduira par une variation de l'intensité transmise du champ pour un espacement agrandi donné. . De plus, de légers changements de la courbure et/ou de l'épaisseur du flanc (sur lequel se produit la réfraction du rayonnement) 20 et des variations du facteur de perte du caoutchouc provoqueront également des variations des résultats de la détection. On peut cependant compenser ces fluctuations en réglant le niveau de rejet de l'intensité transmise du champ par rapport à l'intensité du fond plutôt que par rapport à une valeur absolue. 70 16973 8 2042533 REVENDICATIONS 1. Appareil de détection de la variation de l'espacement entre les brins électriquement conducteurs- formant une série de brins à peu près régulièrement espacés, et noyés dans 5 un objet en caoutchouc ou en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur qui émet un faisceau de rayonnement hyperfréquence dont la fréquence est appropriée pour permettre d'obtenir un signal détectable en fonction d'une variation de l'espacement entre les brins, un détecteur installé sur le côté 10 de la série de brins opposé à celui où est monté l'émetteur, pour détecter vin changement local de l'intensité du rayonnement hyperfréquence par suite de cette variation de l'espacement, et des moyens pour déplacer l'émetteur, le détecteur et l'objet les uns par rapport aux autres. 15 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il convient pour détecter une variation dans l'espacement régulier des câblés d'acier dans un bandage pneumatique. 3» Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pneumatique est du type à plis radiaux et en ce que 20 les câblés d'acier sont noyés dans les flancs de ce pneumatique. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des rouleaux rotatifs à l'aide desquels on fait tourner le pneumatique pendant son examen dans l'appareil, afin que le flanc du pneumatique passe entre l'émetteur et le 25 détecteur. 5- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'émetteur consiste en un klystron. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le klystron est associé avec un pavillon rayonnant. 30 7• Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le détecteur consiste en un cristal. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cristal est associé à un pavillon récepteur. 9* Appareil selon l'une quelconque des revendications 35 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour marquer l'objet à l'emplacement où l'on a détecté une variation entre l'espacement des brins. 10. Procédé de détection de la variation de l'espacement entre les brins électriquement conducteurs formant une 40 série de brins à peu près régulièrement espacés et noyés dans 70 16973 9 2042533 un objet en caoutchouc ou en matière plastique, caractérisé en ce qu'il consiste à placer la série de brins entre un émetteur qui émet un faisceau de rayonnement hyperfréquence et tua détecteur capable de détecter une variation de l'intensité de 5 ce rayonnement hyperfréquence, et à déplacer ladite série par rapport au détecteur de manière que toute variation de l'espacement entre les brins provoque une variation de l'intensité du rayonnement qui sera détectée par le détecteur. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en 10 ce que la série de brins conducteurs noyés dans le caoutchouc ou la matière plastique constitue au moins une partie d'un bandage pneumatique renforcé par des câblés. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les câblés sont des câblés d'acier. 15 13» Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractéri sé en ce que la partie du pneumatique est un flanc de celui-ci. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que la fréquence du rayonnement hyperfréquence est comprise entre 14 à 36 GHz.