Brevet FR2436366A1 — publié le 19800411

La présente invention concerne les techniques de mesure des défauts de très faible amplitude de la rectitude d'objets ou produit allongés tels que rails, profilés, bâtis de machines outils, produits longs en acieries et notamment des rails de voies ferrés ; c'est plus particu lièrement dans son application aux rails des voies ferrés qu'elle sera exposée ci-après. Un objet de l'invention est de réaliser, par un procédé mécanique, des dispositions permettant la mesure continue des défauts de très faible amplitude et de très courte longueur d'onde, qui affectent longitudinalement la rectitude de la surface de roulement des rails des voies ferrés. Dans ce domaine les diverses administrations des Chemins de Fer emploient deux types de dispositifs de mesure - Des dispositifs de mesure purement mécaniques dans lesquels la mesure est faite par référence à une régle qui repose sur le rail de la voie ferrée ; cette régle est déplacée, manuellement et de façon discontinue, sur le rail de la voie ferrée. - Des dispositifs à fonctionnement continue dans lesquels la mesure est faite par référence à une base qui est déplacée3 par roulement, sur le rail de la voie ferrée ; ces dispositifs tont appel aux ressources de l'éléctronique pour l'amplification et l'enregistrement graphique des signaux de mesure. Sous son aspect le plus général, l'invention a pour but d'apporter des perfectionnements aux dispositions visant à mesurer les défauts de rectitude des rails de voies ferrés, entre autres. Sous sa forme générale l'invention propose un dispositif de mesure des défauts de très faible amplitude et de très faible longueur d'onde de la rectitude d'une structure allongée. Ce dispositif de mesure comporte au moins deux bras assemblés l'un à ltautre par liaison à articulation ; chaque bras est muni de un ou deux supports palpeurs qui sont adaptés, chacun, à être maintenus; en contact avec un: point de la surface de la structure. Le dispositif est apte à se déplacer le long de la structure à ausculter. Le dispositif dispose des moyens pour mesurer un paramètre fonction de la position relative des deux bras articulés au cours du déplacement ; en outre, le cas échéant, le dispositif peut comporter des moyens de mesure de la distance parcourue à chaque relevé dudit paramètre. les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront, par ailleurs, de la description que l'on va en donner ci-après,portant sur des modes de réalisation choisis, à titre d'exemple, et représentés sur les dessins annexés - La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de mesure des défauts de très faible amplitude et de très courte longueur d'onde de la rectitude de la surface de roulement d'un rail d'une voie ferrée. - La figure 2 représente également schématiquement, une variante du dispositif de la figure 1, les éléments identiques ou équivalents portant les mêmes indices sur toutes les figures. Selon le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif de mesure, représenté schématiquement, est composé de deux pièces 1et 9 reliées l'une à l'autre par une liaison à articulation 8 ; 19 est partie de 1 jouant le rôle de bras support ; 10 est le rail de la voie ferrée dont la surface de roulement est affectée du défaut de rectitude 17 ( ce défaut est habituellement d'allure ondulatoire). L'ensemble 1,19,9 du dispositif est maintenu, au cours de la mesure, à l'aplomb du rail de la voie ferrée ; il est maintenu en contact permanent avec la surface de roulement de ce rail au niveau des points " a ". Au cours du déplacement du dispositif de mesure le long de la surface de roulement du rail de la voie ferrée il se produit une rotation relative des bras 19 et 9 du dispositif de mesure autour de l'axe 8 ; cette rotation est en relation avec les défauts de rectitude 17 du rail 10 de la voie ferrée, et est utilisée pour la mesure du défaut de rectitude de la surface de roulement du rail. Le bras 19 fait partie intégrante du bâti principal 1 du dispositif de mesure qui, dans sa partie supérieure 20, comporte l'amplificateur mécanique de la mesure effectuée au niveau du bras articulé 9. Cet amplificateur mécanique qui est une réalisation originale, et reste dans le cadre de l'invention, est décrit ci-après. Suivant la représentation schématique FIG,1 4 sont des réas montés librement sur des axes 5. 3 sont des liens flexibles enroulés librement sur les réasi 4. Généralement une extrémité des liens flexibles 3 est fixée sur le bâti principal 1 du dispositif de mesure en 2 ; l'autre extrémité des liens flexibles 3 est fixée sur les axes 5 qui portent les réas 4. Le lien flexible 31 sur la partie supérieure de l'amplificateur mécanique, est fixé en ses deux extrémités en 21 sur le bâti principal 1 du dispositif de mesure. Les axes 51 des réas 43 sur lesquels est enroulé le lien flexible sont reliés par une entretoise rigide 7 ; 6 sont des poulies folles de renvoi dont les axes sont solidaires du bâti principal 1 du dispositif de mesure. En sa -partie inférieure le système amplificateur est relié au bras articulé 9 en deux points 2b disposés symétriquement par rapport à l'axe d'articulation 8 ; 13 est un style marqueur pour l'enregistrement graphique de la mesure sur le support 14 ; le support 14 est solidaire du bâti principal 1 du dispositif de mesure ; 13 est solidaire en 12 du lien flexible 31. Cet amplificateur est actif pour les deux sens de mouvement du bras articulé 9 et ne nécessite aucune compensation des longueurs des liens flexibles ; ne comportant aucun ressort de rappel il est en équilibre pour n'importe quelle position du bras articulé 9. Le rapport d'amplification obtenu en 13 pour la mesure du défaut d est fonction du rapport des distances des points 2b et aa du bras articulé 9 et du nombre d'étages de réas actifs de l'amplificateur. En figure 2 est représentée, schématiquements une variante du dispositif de mesure, objet de l'invention, qui a été décrit ci-avant. Suivant les dispositions de cette figure 2 les points de contact a du dispositif de mesure avec la surface de mesure sont distribués piffé remment pour s'adapter à certaines particularités des défauts à mesurer. Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes schématiques de réalisation décrits qui représentent des exemples d'application de base du dispositif de mesure ; en particulier l'amplificateur mécanique, qui fait partie intégrante de l'invention, pourra être réalisé sous des formes différentes, comporter certaines particularités d'aménagement et faire partie de la réalisation d'appareils de mesure ou autres, divers. Ainsi - FIG 3 est représenté un tel dispositif amplificateur adapté à une structure circulaire. - FIG 4 le dispositif amplificateur est adapté à une structure allongée et rectiligne ; dans ce cas particulier les axes 5 des couples de réas 41 a et 43 sont reliés par des entretoises 7 ; cette disposition permet de régler les tensions des liens flexibles indépendamment de leur position dans l'étage d'amplification ; On peut, par exemple, donner la même tension à tous les liens flexibles dans la position de repos de l'amplificateur ou au contràire, toujours dans la position de repos de l'amplificateur, donner aux liens flexibles des tensions inversement proportionnelles à leur position dans l'étage d'amplification. Suivant les dispositions de cette FIG 4 le palpeur 15 suit le défaut 11 de la structure ; ce palpeur 15 est solidaire du point 0 pris sur l'entretoise 7 ; le style 13 d'enregistrement graphique sur 14 est solidaire du point 01 ; le rapport d'amplification des mouvements de O en 1 est de 2n, n étant le nombre de réas actifs. Cette disposition trouve une application sur un dispositif représenté FIG 5 : 10 est une structure allongée comportant le défaut 11. 16 est une règle reposant en C sur la structure 10 ; 1 est le bâti de l'amplificateur mécanique qui se déplace en 17 sur la règle 16. Au cours du déplacement de 1 sur 16 le palpeur 15 suit le défaut Il de 10 en a ; le style 13 reproduit ce défaut, en ltamplifiantX et 11 enregistre en 18 sur 14 à l'aplomb de sa position sur la structure 10 ceci permet sa localisation immédiate. Une autre application du dispositif amplificateur, tel que réalisé en FIG 4, est représenté FIG 6. Il s'agit FIG 6 d'un dispositif permettant la reproduction, avec amplification, de profils de pièces diverses. La référence 16 sera différente suivant l'allure générale du profil à reproduire ; dans le cas de la FIG 6, 76 est une portion de circonférence et la transformation est une similitude polaire. Les dispositifs décrits ci-dessus, et objets de l'invention, peuvent donc se prêter et donner lieu à des modifications et variantes sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. Revendications 1- Dispositif mécanique de mesure des défauts de très faible amplitude de la rectitude de la surface d'un produit allongé, d'un rail et notamment d'un rail de voie ferrée, du genre comportant au moins un appareil adapté à se déplacer suivant la voie ( FIG 1 ) avec au moins deux points d'appui sur celle-ci, définissant une base de référence ( aa de 9 FIG 1 ) et au moins un palpeur de mesure par rapport à cette base ( a de 19, FIG 1 ) - caractérisé par le fait que la mesure des défauts est issue du déplacement relatif des éléments 9 et 19 du dispositif de mesure par rotation autour de l'articulation 8, cette rotation étant en relation avec la pente de la courbe des défauts 11 (FIG 1) par rapport au bras palpeur 19 assimilable au profil moyen du défaut 11. 2- Dispositif selon la revendication 1 - caractérisé par le fait que la mesure est amplifiée par un procédé mécanique à double effet qui ne nécessite pas de ressort de rappel ou de réglage des éléments en mouvement. 3- Dispositif selon la revendication 1 - caractérisé (FIG 2) par le fait que le bras palpeur 19 porte en deux points aa sur le rail et qu'une extrémité du bras articulé 9 est équipée d'un patin (15) à deix points de contact aa avec le rail ; ce patin 15 est articulé en 16 avec le bras 9. 4- Dispositif selon la revendication 3 - caractérisé par le fait que les dispositions des points de contact du dispositif de mesure avec la surface à ausculter s'adaptent à certaines particularités du défaut à mesurer. 5- Dispositif mécanique de l'amplification des mesures installé sur les dispositifs représentés en FIG 1 et FIG 2. - caractérisé par le fait qu'il peut être réalisé sous des formes différentes et être utilisé en amplificateur ou réducteur de mouvements ou de forces. 6- Dispositif suivant la revendication 5 - caractérisé par le fait qu'il peur être adapté une structure circulaire (FIG 3) et permettre d'appliquer des efforts de torsion ou de coupe sur des éléments centres. 7- Dispositif suivant la revendication 5 - caractérisé par le fait qutil peut être réalisé sous forme rectiligne, les éléments actifs étant alignés (FIG 4) et sous cette forme, permettre la transmission de mouvements amplifiés et alignés. (Exemple FIG 5). 8 - Dispositif suivant les revendications 5 et 7 - caractérisé par le fait que sous cette forme de réalisation les axes de certains réas peuvent être accouplés, et permettre ainsi le réglage à volonté de la tension des liens flexibles de lamplifica- teur. 9 - Dispositif suivant les revendications 5 et 8 - caractérisé par le fait que le dispositif dont le principe est représenté FIG 4 peut être utilisé en amplificateur ou réducteur graphique, en amplificateur ou réducteur de mouvements ou de force suivant que l'on inverse les fonctions des points 0 et 01, 10 - Dispositif suivant les revendicatiots 5, 8, 9 - caractérisé par le fait que le lien flexible 3 (FIG 4) portant le point 01 peut être utilisé pour la projection de projectiles ou d'engins ( grenades, pigeons d'argile ) ; en effet sous l'action d'une vitesse v appliquée en O la vitesse du point 1 est 2nv (étant le nombre de réas actifs du dispositif amplificateur) ; dans ce cas, l'amplificateur agit également en transmetteur de force ; 0 peut être équipé d'un dispositif élastique de rappel et l'armement se faire par déplacement de 1-