Brevet FR2353829A1 — publié le 19771230

La présente invention concerne le contrôle du bord circulaire de joints d'étanchéité et en particulier, mais non exclusivement, du bord de joints dits à lèvres. De tels joints sont utilisés, entre autres, pour assurer l'étanchéité de botte de vitesses à huile dans laquelle se déplace un arbre rotatif. Ces joints ont une forme annulaire et comportent intérieurement un bord à lèvre destiné à assurer l'étanchéité le long dudit arbre sur lequel ils sont enfilés.Ils sont fabriqués en matière plus ou moins plastique,et la lèvre interne,en vue d'assurer l'étanchéité autour de l'arbreedoit être contrôlée car elle ne doit présenter ni ovalisation, ni défauts locaux (morfils, dents, fentes, échancrures, etc...) et doit avoir un diamètre inférieur à une valeur déterminée. De plus, afin de réduire l'usure du joint, le diamètre de ladite lèvre doit être supérieur à une autre valeur déterminée. Les méthodes actuelles de contrôle consistent à examiner à l'oeil nu et à la loupe ladite lèvre, région par région, ou à utiliser un "fuitomètre",appareil destiné à déceler les qui tes d'un fluide sous pression, lorsque le joint est monté sur un arbre étalon, ou bien encore à contrer le joint au moyen d'un projecteur de profil. Ces différentes méthodes ne permettent ni d'observer ltensemble des défauts ni de les chiffrer avec la précision voulue. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif très sensible adapté à un contre précis et rapide de la totalité du bord du joint, qu'il s'agisse des défauts locaux et de forme ou du diamètre. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif optique du contrôle du bord circulaire,notamment de joints à lèvre,caractérisé en ce qu'il comprend un corps de révolution en matière opaque aux rayons lumineux et sur lequel est susceptible d'e- tre enfilé le joint à contrôler, la surface du corps en regard du bord à contrôler du joint étant rendue réfléchissante, des moyens pour supporter le corps et le joint en cours de contrôle de manière que ce dernier soit coaxial à l'axe du révolution dudit corps, et des moyens pour éclaireur le bord du joint d'un c8té du plan du joint,l1observation de l'intervalle entre le bord du joint et ladite surface réfléchissante s'effectuant de l'autre côté dudit plan. Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant destiné aux joints à lèvre interne, ledit corps de révolution est un tronc de cane. Avantageusement, ce tronc de cône peut comporter et de largeur suivant une génératrice une rainure de profondeur/déterminées des tinée à l'évaluation des éventuels défauts de la lèvre du joint (morfils, encoches). D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uuniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels Fig. 1 représente une vue schématique en éléva- tion et en coupe partielle d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Fig. 2 représente une vue de dessus partielle du dispositif de la figure 1. Fig. 3 représente une vue en élévation en coupe d'un second mode de réalisation. Fig. 4 représente une variante binoculaire du dispositif de la figure 3. Fig. 5 représente le dispositif de la figure 3 utilisé avec une loupe additionnelle. Fig. 6 représente le dispositif de la figure 3 utilisé avec une loupe spéciale pour la vision binoculaire. Fig. 7 représente une variante de réalisation du dispositif de la figure 3 pour le contrôle des diamètres minimal et maximal. Fig. 8 représente une variante du dispositif de la figure 7. Fig. 9 illustre une version automatisée du dispositif de la figure 3, et Fig.10 représente un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention destiné à des joints à lèvre externe. Si l'on place sur un plan lumineux uniforme un ian- drin cylindrique de diamètres #o voisin du diamètre minimal des Joints annulaires à contrôler, un joint de diamètre inférieur à ne ne pourra pas être emmanché sur le cylindre et sera éliminé. Dans le cas d'un joint de diamètre pl supérieur à l'observateur verra entre les deux pièces, lorsque l'emmanche- ment sera réalisé, un jour circulaire de largeur e = 2 le mandrin et le joint étant correctement centrés. Il verra en outre les défauts locaux sous forme de zones sombres ou brillantes. Si l'on polit les génératrices du mandrin (représenté en 1 sur la figure I) l'observateur placé en 0 voit simul- tanément le bord 2a du joint 2 et son image obtenue en incidence sensiblement rasante dans le miroir cylindrique constitué par la surface du mandrin I. L'observation se fait à peu près perpendiculairement au plan de repos lumineux (face supérieure du support transparent 3 sur lequel sont posés le mandrin et le joint 2) et le Jour est vu doublé (2e). De même est doublé tout défaut 4 (figure 2) de largeur qui se traduit localement par un jour total égal à 2 (e +). I1 s'agit d'une méthode différentielle dont la sensibilité est deux fois plus grande que celle de la méthode avec un mandrin non poli. Si,de plus,on ménage le long du cylindre 1 une rainure R de profondeur et de largeur déterminées,@il est possible de chiffrer,par comparaison visuelle ou photométrique,ltordre de gran- deur des défauts. On peut prévoir plusieurs rainures R de profondeurs et largeurs égales ou différentes. Un miroir cylindrique présente cependant quelques inconvénients. En premier lieu, il est difficile d'examiner l'ensemble du Joint 2 sans déplacer l'oeil tout autour du cylindre I. Si l'on remplace ce cylindre par un miroir tronconique 5 (figure 3) dont le sommet du conte S se trouve en avant de l'oeil 0 de l'observateur, tout le bord 2a du joint 2 et son image sont vus d'un seul regard. Le plan éclairant diffusant au-dessus duquel on observe le bord 2a peut autre obtenu au moyen d'un verre opalin placé devant une source lumineuse mais il sera plus avantageusement rempla cé par un système présentant moins de risques d'éblouissement au moment où le joint 2 est retiré du Mandrin 5. Un tel système peut titre composé, comme représenté sur la figure 3, de deux lentilles 6 de type Fresnel par exemple, qui forment l'image d'une source sphérique opaline 7 dans un plan proche de l'oeil 0 (oeil situé sur l'axe du tronc de cône 5). Au moment d'enlever le joint, l'observateur dépla cera légèrement la tette pour sortir du champ lumineux. Dans le cas de la vision binoculaire (figure 4), qui est plus intéressante, le principe d'éclairage reste le même, mais la source choisie 8 sera cylindrique et constituée par exemple par une lampe-tube opale d'axe parallèle à la droite qui joint les pupilles des deux yeux. On peut mieux observer les défauts du bord des lèvres en utilisant, dans le cas de la vision binoculaire (figure 5), un ménisque g de préférence achromatique et, dans le cas de la vision binoculaire (figure 6), une lentille spéro-parabolique 10. Dans ce dernier cas, le grossissement est limité à des valeurs plus faibles et le contrôle concernera des joints de diamètre plus grand. L'utilisation d'un miroir tronconique permet également de vérifier rapidement la cote diamétrale du joint en teleit compte des tolérances de fabrication. I1 suffit de repérer sur le tronc de cône 5 (figa- re 7) les endroits correspondant aux valeurs maximale #M et minimele m tolérées pour le diamètre du joint 2. On définit ainsi aw le tronc de cône une zone tronconique 11 dans laquelle doit se placer sans jour le joint pour être accepté. Comme la matérialisation des repères 4r et et #m (trait gravé par exemple) est difficile, on peut laisser le joint 2 fixe et déplacer le mandrin 5 de la course voulue (figure 7), Dans le cas du joint 2,on remarque que le plan de la lèvre se trouve en général à des distances bien définies d1 et d2 (figure 8) de chacune des bases. Si cela est compatible avec le reste du demi angle#M&alpha; du tronc de cône 5 (figure 8) sera choisi tel que : tg a = Le mandrin 5 restera fixe et une méthode par retournement du joint 2 (demi-vue de gauche et demi-vue de droite de la figure 8) situera le diamètre par rapport à et t En outre, dans le dispositif de la figure 8, la face supérieure du mandrin 5 n'est plus plane mais concave et cen-trée sensiblement sur le sommet S du tronc de cône. Un revêtement diffusant à la fois fortement absorbant, et faiblement réfléchissant et non/rend cette surface très noire,d'autant plus que lors du contrôle seul le visage peu éclairé de l'observateur s'y réfléchit. Le mandrin 5 des fiures 3 à 8 peut comporter le et de largeur long d'une de ses génératrices une rainure de profondeur7déterminées destinée aux mêmes buts que la rainure R de la figure 2. On peut adapter le dispositif à un contrôle photomXtri- que automatique en remplaçant (figure 9) l'oeil par un objectif 12 . Dans le plan de l'image de la lèvre du joint 2 est disposé un disque 13 pourvu d'une fente 14 . A l'arrière du disque 13 se trouve une lentille de champ 15 qui forme l'image de l'objectif 12 sur un récepteur photo-électrique 16. Le disque 13 est entraîné en rotation autour de l'axe optique du système et, par balayage, la fente 14 permet de repérer les défauts du Joint et d'évaluer leur importance. On peut également adapter le dispositif au contrôle d'autres types de joint et en particulier des joints à lèvre externe tels que le joint 20 de la figure 10. Le mandrin 21 est évidé de manière à former une surfa- ce tronconique 22 interne; le faisceau lumineux tombant sur le joint est divergent. Il est ensuite dirigé vers l'oeil au moyen d'une lentille convergente 25 placée du côté de l'observateur. Le principe de contrôle utilisé avec un tel dispositif est analo gue à i celui utilisé avec le dispositif de la figure 3. Bien entendu,l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes. -REVENDICATIONS 1. Dispositif optique de contrôle du bord circulaire, notamment de joints d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il com- prend un corps de révolution en matière opaque aux rayons lumi- neux et sur lequel est susceptible d'autre enfilé le joint à contrôler, la surface du corps en regard du bord à contrôler du Joint étant rendue réfléchissante, des moyens pour supporter le corps et le joint en cours de contrôle de manière que ce dernier soit coaxial à l'axe de révolution dudit corps,et des moyens pour éclairer le bord du joint d'un côté du plan du Joint, l'observa- tion de l'intervalle entre le bord du joint et ladite surface réfléchissante s'effectuant de l'autre côté dudit plan. 2. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le corps de révolution est un cylindre. 3. Dispositif selon la revendication l,caractérisé en ce que le corps de révolution est un anneau présentant une faee interne tronconique. 4. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le corps de révolution est un tronc de cône. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une rainure de profondeur et de largeur déterminées est ménagée le long d'une génératrice du corps de révolution. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5,caractérisé en ce que les moyens d'éclairage sont constitués par un. source lumineuse opaline sphérique ou cylindrique et deux lentilles de Fresnel. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'observation s'effectue à l'aide d'un mé- nisque convergent ou d'une lentille sphéro-parabolique. 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la face supérieure du tronc de cône est con- cave, fortement absorbante, faiblement réfléchissante et non diffu- sante. 9, Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8,caractérisé en ce que le corps et le joint sont mobiles axialement relativement l'un à l'autre,le corps comportant des repères indiquant les diamètres minimal et maximal tolérable. lO.Dispositif selon la revendication 3,caractérisé en ce que le faisceau lumineux tombant sur le joint est divergent puis rendu convergent du côté de l'observatRur. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'observation sont constitués par un objectif, un récepteur photo-électrique, et, dans le plan de l'image du bord du joint à contrôler,un disque opaque tournant pourvu d'une fente d'observation, et à l'arrière duquel se trouve une lentille de champ conjuguant l'objectif et le récepteur.