Brevet FR2466777A1 — publié le 19810410

2466777. La présente invention concerne un appareil d'essai de contacts électriques, et en particulier de leur résistance. Un appareil de ce type est décrit par K.L. Schiff et R. Schnabl dans la revue "Metalloberflâche", 32 (1978), n0 10, sous le titre "Pr fung des Kontaktverhaltens von galvanisch abgeschiedenen Schich- ten (1)". L'appareil de mesure connu permet aussi une mesure automa- tique avec force de contact ajustable, application contrôlée du con- tact de sonde et absence d'entraînement de produits de corrosion par le contact extérieur. Une application précise et en douceur du contact de sonde sur la surface ou l'éprouvette à essayer étant essentielle dans de tels appareils, la vitesse d'application de la pointe de touche est variable à l'aide par exemple de fléaux à commande hydraulique, pneumatique ou électrodynamique. La vitesse d'application de la pointe de touche n'est par contre pas encore ajustable dans le cas d'un fléau à réglage par excentrique. Des vibrations risquent alors d'être transmises pen- dant l'application de la sonde sur la surface de l'éprouvette. L'invention vise à réaliser un dispositif d'amortissement, qui garantit une application du capteur de la sonde sans choc, glissement ni vibration, tout en conservant l'entraînement mécanique simple du fléau par une came. Le déroulement de la mesure doit en outre être facilement automa- tisable et préprogrammable. Il doit être possible d'utiliser des sondes ou capteurs différents pour des éprouvettes différentes. L'ab- sence de vibrations pendant l'application doit être assurée également en cas d'emploi d'un galet de sonde entraîné par un moteur électri- que. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'appareil d'essai comporte un support de sonde, interchangeable et fixé sur le fléau par action de force et sûreté de forme; un dispositif de réglage du fléau avec un champ magnétique entre deux aimants à pôles homologues en regard; et un support de moteur (parallèle au fléau en position de travail) en matériau élastique magnétique, à l'extrémité libre duquel un moteur électrique fractionnaire est suspendu de façon à engager un galet qui l'entraîne sur une position dans laquelle la 2466777 ' sonde ne repose pas sur l'éprouvette, et à se dégager sur l'autre posi- tion de mesure ou de contact, de sorte que seule la force de ccntact ajustée intervient pendant la mesure de la résistance de contact. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la descrip; on détaillée ci-dessous d'exem- ples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente le schéma de principe de l'appareil d'essai avec un fléau, un entraînement par came et une transmission de force au fléau et à la sonde; la figure 2 représente la came et les moyens qui lui sont affectés pour établir la liaison (positionnement) avec la commande de la séquence de mesure par le microprocesseur; la figure 3 est l'élévation frontale d'une autre forme de réalisation de l'appareil selon l'invention; la figure 4 est une vue en perspective de la forme de réalisation selon figure 3; la figure S est le schéma synoptique de l'appareil selon l'invention; et la figure 6 représente le diagramme des temps. L'appareil d'essai de contacts comporte, comme le montre la figure 1, un fléau 10 dont l'axe 11 est monté dans un bâti 12, prati- quement sans jeu mais avec une extrêie facilité de mouvement. Le fleau porte un contrepoids 13 à une extrémité et la sonde 4 à l'autre extré- mité. La d'onde 4, constituée par un contact électrique mobile formant le capteur, tel qu'un galet, est montée dans un support 14, interchan- geable et fixé sur le fléau 10 par sûreté de forme et/ou action de force. Un embrochage, usuel pour les contacts électriques (fiches coaxiales), est utilisé de façon à garantir une liaison mécanique stable et sans jeu, ainsi qu'une connexion électrique sure entre deu>-. circuits, isolés entre eux et par rapport à la masse. Une came 15, entraînée par un moteur électrique, commande le mouvement de levage du fléau 10 avec la sonde 4 fixée sur le support 14 ou son application sur l'éprouvette 5. Un entraînement réglable par moteur à courant continu est avantageusement utilisé et déplace la came d'un angle 2466777 3 déterminé, d'une façon décrite ultérieurement. Le poussoir 7 est déplacé vers le haut pour le levage de la sonde 4 et vers le bas pour son application sur l'éprouvette. La transmission de la force entre la came 15 et le fléau 10 par l'intermédiaire du poussoir 7 s'effec- tue à l'aide de deux aimants permanents, polarisés en sens contraire 1P et à champ coercitif élevé. Tout mouvement du bras de levier s'ef- fectue ainsi progressivement du fait de l'amortissement par le champ magnétique entre les deux aimants permanents, car leurs pôles homo- logues en regard se repoussent. Le fléau portant la sonde 4 sur son support 14 est ainsi toujours appliqué en douceur sur l'éprouvette , c'est-à-dire sans produire de chocs ou de translations. La figure 2 illustre la facilité d'automatisation de la commande de l'entraînement de la came et par suite du fléau et de la sonde, comme précédemment décrit. La came, montée sur l'arbre 16 du moteur, porte du côté opposé à ce dernier des aimants permanents 17 en pot par exemple, qui en se rapprochant des extrémités en regard des lames 18 et 19 d'un interrupteur à lames souples 20 de type classique sont reliés à l'automatisme de séquence de mesure, commandé par le micro- processeur, afin par exemple de produire une signalisation de la position de la came 15 et par suite du fléau 10. Le choix d'un maté- riau magnétique pour la came et d'un matériau à champ coercitif relativement élevé pour les aimants permanents présente l'avantage suivant: les aimants 17 se fixent sur la came 15 et peuvent ainsi être ajustés et déplacés d'une façon rapide et précise, par suite du libre choix du nombre et de la disposition des aimants et/ou des interrupteurs à lames souples. Il est ainsi possible de commander successivement, selon un programme prédéterminé, et de mesurer ou essayer plusieurs éprouvettes logées par exemple dans un magasin de mesure commun, monté sur la table porte-éprouvettes. L'appareil de mesure peut être équipé avec des séquences d'essai programmées pour des mesures sur des formes d'éprouvettes standards. Il est toutefois possible aussi de présélecter à l'aide d'un clavier d'entrée les longueurs de mesure sur les éprouvettes. Le positionnement suivant l'axe X s'effectue à l'aide d'un moteur pas à pas servant à -2466777 | l'entraînement de la table porte-éprouvettes avec le magasin de mesure. Le magasin de mesure est ajustable suivant l'axe Y manuellement à l'aide d'un entraînement par micromètre, ou également avec une commande programmée à l'aide d'un moteur pas à pas supplémentaire. Le programme peut être enregistré sur une bande magnétique' classique et prédéterminer la séquence de mesure. Des appareils à bande clas- siques sont utilisables pour l'enregistrement et la lecture. L'appa- reil à bande est relié à un microprocesseur, constituant une unité avec le traceur XY, muni d'un porte-éprouvette ou d'un porte-magasin sur la table dans le cas de plusieurs éprouvettes, le dispositif de palpage et l'interface (cf. figure 5). Outre-la distance des divers points de mesure, le clavier d'entrée permet de déterminer des infor- mations supplémentaires, telles que nombre de mesures individuelles, mesures individuelles ou répétées par éprouvette, ou présélection d'une distance de friction déterminée. Lors de l'essai de pièces de contact présentant des différences de forme superficielle, contour, etc., de telles formes géométriques différentes des éprouvettes présupposent aussi des sondes différentes, ainsi que des matériaux, compositions superficielles, ressorts, rivets, fils, rubans, profilés laminés, etc. différents. Le choix d'une sonde appropriée permet toujours de satisfaire à ces exigences de mesure différentes quand le support 14 de sonde est réalisé de la façon représentée, sous forme d'un embrochage mécani- 25.que et électrique. Une pointe de touche, un fil d'essai, un rivet-de contact ou un galet est utilisable comme sonde, capteur ou contact. L'embrochage facilite fortement le remplacement du support de contact de la sonde. Le choix de la sonde et de son support permet une adap- tation facile à la forme d'éprouvette, à la distance, à la surface, etc. Lorsqu'un galet de contact est utilisé comme capteur, il est facile de le faire tourner de quelques degrés après chaque mesure et d'éviter ainsi l'entraînement d'impuretés d'un point de mesure au suivant. Le galet de mesure se nettoie facilement lors du remplace- ment du support de sonde. 2466777; Dans les modèles connus, comportant une sonde sous forme de galet, le mouvement de ce dernier exigeait un appareillage relative- ment important. Un moteur fractionnaire a accouplement direct, repré- senté sur les figures 3 et 4, offre une solution simple pour l'en- trainement par moteur électrique du galet de sonde. Le moteur fractionnaire 1 est suspendu élastiquement à l'extrémité libre d'un bras 6, réalisé de préférence en acier élastique magnétique. Ce bras 6 pivote de préférence latéralement par rapport au bâti 12 du fléau 10, contre l'action d'un aimant 9 qui tend a maintenir le bras 6 dans la position engagée. La vis de réglage 8 peut servir de palier, en par- ticulier quand sa pointe est arrondie (cf; figure 3). Le galet 4 de sonde est monté d'un côté du support 14 de sonde et peut être disposé avec une roue conjuguée sur un arbre commun, c'est-à-dire relié directement à cette roue conjuguée, qui se trouve alors sur le côté opposé du support 14. Le moteur fractionnaire 1 se trouve du même côté, avec son pignon d'entraînement (cf. figure 3) qui peut être engagé avec la roue 3 ou dégagé. Le montage est avantageusement réa- lisé de façon qu'à l'instant du levage du fléau, le pignon entraîné par le moteur engrène la roue dentée 3 et fasse ainsi tourner le galet 4 de sonde de quelques degrés, l'impulsion d'entraînement pouvant être commandée par réglage de la durée de l'impulsion de courant con- tinu sur le moteur 1 correspondant. Lors de la descente du fléau avec la sonde, le galet 4 de cette dernière tourne librement avec sa roue conjuguée 3, c'est-à-dire qu'il n'engrène passle pignon du moteur 1. Seule la force de contact ajustable continûment ou non, à l'aide de poids, d'un ressort, d'une vis de réglage, d'une broche ou d'un entraînement à bobine mobile, intervient ainsi pendant la mesure de la résistance de contact. Le fonctionnement de l'appareil d'essai de contact est décrit ci-après A l'aide du schéma synoptique de la figure 5. La séquence d'un essai est illustrée par le diagramme de la figure 6. Le programme d'essai est de préférence enregistré sur une bande magnétique, reliée au microprocesseur. Ce dernier peut appeler les informations mémorisées et les transmettre à l'interface. La posi- tion initiale du magasin d'éprouvettes et le tarage de la balance o 2466777] (fléau avec la sonde et le contrepoids) s'effectuent manuellement. La plage de charge du fléau est comprise entre 2 et 200 cN dans l'exemple de réalisation décrit, mais ne se limite pas à ces valeurs. Le mouvement de descente est ajustable. Le réglage s'effectue sans àcoups et continûment, avec commande programmée. La sonde fixée sur le fléau par l'intermédiaire du support se place d'abord sur fa première éprouvette. Le courant de mesure asservi est branché. Les conditions d'essai correspondent pour l'es- sentiel à la norme DIN 41640 en ce qui concerne la mesure électrique de la résistance de contact. La mesure s'effectue par suite sous une tension continue maximale de 15 mV et avec un courant asservi de 1 à 10 mA (présélectable). La chute de tension entre les contacts isolés électriquement de l'établissement du contact, constituant une mesure de la résistance de contact entre la sonde et l'éprouvette, est indiquée par un volt- mètre à résistance élevée. Une impulsion délivrée au bout d'un temps défini transfère la valeur mesurée aux enregistreurs raccordés. Des imprimantes, appareils de classification, perforateurs de bande ou calculateurs sont utilisables comme enregistreurs. Le micro- processeur peut toutefois classer les valeurs mesurées et les sortir sur une imprimante. Le transfert de la valeur mesurée s'effectue au bout d'un temps t2 après le début du branchement du courant de mesure, comme le montre la figure 6. Un temps t4 s'écoule ensuite jusqu'à la coupure du courant de mesure et la fin de la première mesure. Le moteur de levage est ensuite branché comme au début, jusqu'à ce que le fléau portant la sonde se soulève de l'éprouvette, le moteur pas à pas d'entraînement de la table de mesure étant branché pendant l'intervalle de temps t6 suivant la coupure du courant de mesure. Après le déplacement de la table de mesure, le moteur de la sonde entraîne le galet pendant un intervalle de temps t7 présélecté et le fait tourner d'un angle déterminé, de façon qu'une surface propre soit disponible pour la mesure suivante. Le moteur est ensuite branché de nouveau et entraîne la came 15 jusqu'à une position angulaire sur laquelle l'aimant permanent 17 suivant est atteint. Cette position est répétée à la commande à l'aide l'interrupteur à lames souples 20. La commande des moteurs pas à pas du traceur XY n'est pas décrite ici, car elle s'effectue de façon connue. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 24e6777 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Appareil d'essai de la résistance de contacts électriques, cm- prenant un fléau qui porte un capteur se plaçant sur une éprouvette et le cas échéant une charge variable (poids pour le réglage de la force de contact) et est déplacé par un dispositif de réglage tiel qu'une came entraînée par un moteur électrique, ledit appareil étant caractérisé par un support (14) de sonde, interchangeable et fizxé sur le fléau par action de force et sûreté de forme; un dispesitif de réglage du fléau (10) avec un champ magnétique entre deux aimnts às pôles homologues en regard; et un support de moteur (parallèle an fléau en position de travail) en matériau élastique magnétique, a l'extrémité libre duquel un moteur électrique fractionnaire (1) est suspendu de façon à engager un galet (4) qui l'entrafne sur une p>ition dans laquelle la sonde ne repose pas sur l'éprouvette et à se dégager sur l'autre position de mesure ou de contact, de sorte que seule la force de contact ajustée intervient pendant la mesure de la résis- tance de contact. 2. Appareil selon revendication 1, caractérisé en ce que le réglage de la force de contact à l'aide d'une charge variable {,oidls) est remplacé par un réglage continu, en particulier à l'aide dene broche avec un entraînement électromagnétique. 3. Appareil selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins la pièce, à l'extrémité de laquelle un moteur électrique fractionnaire (1) est suspendu pour l'entraînement du galet de sondea, pivote par rapport au fléau (10) d'un angle tel que le support de sonde peut être dégagé du fléau. 4. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risé par un aimant permanent qui permet d'engager le moteur électrique fractionnaire (1), suspendu à l'extrAmité libre d'une pièce (6) en matériau élastique magnétique, avec le galet de sonde qu'il entraîne. 5. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisé par un aimant permanent qui-maintient le fléau (10) etjou une pièce reliée à ce dernier dans une position initiale d'équilibre ajustable. -6. Appareil d'essai de la résistance de contacts électriques selon revendication 1, caractérisé en ce que le ou les programmes de mesure sont mémorisés; et la mémoire est reliée à un microprocesseur qu'une interface relie à un dispositif de palpage alimenté par un courant constant et dont le signal de mesure est appliqué à un organe de détermination de la valeur mesurée, puis au dispositif de traitement. 7. Appareil selon revendication 6, caractérisé en ce que la came de réglage du fléau porte plusieurs aimants (17), disposés de préférence suivant un arc de cercle et déplacés (successivement) pendant la rotation de la came devant un ou plusieurs interrupteurs à lames souples (20), dont le grand axe est disposé parallèlement à la came et à une certaine distance de cette dernière. -4