Brevet FR2484630A1 — publié le 19811218

L'invention concerne, d'une manière générale, un appa- reil de contrôle à réglage automatique, et plus particuliè- rement, un appareil pour le contrôle des trous de passage de boulon de diverses tailles. Les machines classiques, telles que les moteurs d'avion, comportent un grand nombre de trous de passage de boulon. Pour de nombreuses applications, il est nécessaire de contrô- ler la qualité de ces trous. Par exemple, une technique de contrôle consiste à insérer une sonde à courants de Foucault dans le trou à contrôler. Cette sonde comporte une tête sur laquelle se trouvent des enroulements d'un capteur. Pour que le contrôle aux courants de Foucault soit précis, il faut que les enroulements du capteur appuient fermement sur la surfa- ce intérieure du trou. Une technique classique pour obtenir l'appui ferme in- dispensable consiste à caler manuellement la tête de la son- de pour qu'elle s'emboite dans le trou de passage de boulon considéré. Cette technique est souvent à écarter dans des applications industrielles telles que la fabrication de mo- teurs d'avion, o la variation relativement importante de la taille des trous rend cette technique incommode et longue. Plus précisément, la variation de la taille des trous est souvent telle qu'une sonde convenablement calée pour s'em- boîter dans un trou peut très bien être trop grande ou trop petite pour d'autres trous. En contrôle manuel, on procède en effet généralement à une succession d'extractions et de calage de la sonde dans d'autres trous. De plus, étant don- né la nécessité de répéter les calages, cette technique ne convient évidemment pas à un système de contrôle automatisé. Sous une de ses formes, l'invention réalise un appareil de contrôle à réglage automatique pour le contrôle de trous dont la taille se situe dans un intervalle prédéterminé, en- tre une dimension minimale de contrôle et une dimension ma- ximale de contrôle. La sonde comporte un corps ayant deux extrémités opposées et une partie médiane. La première ex- trémité opposée est agencée pour être couplée à un disposi- tif d'entraînement. La deuxième extrémité opposée comporte une rampe dont la section transversale croît par rapport à celle de la partie médiane. Une tête de sonde se raccorde àu corpsde la sonde sur la rampe, à l'endroit de celle-ci le plus éloigné de la première extrémité opposée. La tête de la sonde peut se régler sur un intervalle de tailles prédéter- miné, entre une dimension minimale et une dimension maxima- le. La tête de la sonde comporte au moins deux parties coo- pérantes, qui sont accouplées par un simple dispositif de con- trainte les écartant normalement l'une de l'autre et les pous- sant vers la dimension maximale, et qui, quand elles sont rapprochées, présentent la dimension minimale. Un dispositif d'appui entoure et peut coulisser sur la rampe; sa dimen- sion intérieure est telle que, au fur et à mesure qu'il se déplace en coulissant le long de la rampe, de la première extrémité opposée du corps de la sonde vers la tête de la sonde, il contraint les deux parties coopérantes à se rapprocher et la tête tend vers la dimension minimale. Un second dispositif de contrainte se trouve autour de la partie médiane et est couplé au dispositif d'appui sur la rampe. Ce second dispositif de contrainte pousse normalement le dispositif d'appui sur la rampe pour lui faire prendre autour de la rampe une position o les parties coopérantes sont rappro- chées de telle façon que la tête de la sonde présente la dimension minimale. L'insertion de la tête de la sonde dans l'ouverture à contrôler comprime le second dispositif de con- trainte et oblige le dispositif d'appui sur la rampe à cou- lisser jusqu'à prendre autour de la rampe une position o les deux parties sont écartées l'une de l'autre de telle fa- çon que la tête de la sonde présente une dimension qui cor- respond à la dimension de contrôle de l'ouverture à contrô- ler. La description qui va suivre se réfère aux figures an- nexées, qui représentent respectivement Fig. 1, une vue en élévation, partiellement en coupe, représentant une forme de l'appareil de contrôle à réglage automatique de la présente invention; Figs 2A, 2B, 2C, des vues schématiques, faites comme sur la figure 1, représentant une partie de l'appareil de contrôle lors de son emploi pour contrôler un trou de pas- sage de boulon de diamètre intermédiaire; et Figs 3A, 3B, des vues schématiques, faites comme sur les figures 2A, 2B, 2C, représentant l'appareil de contrôle lors de son emploi pour contrôler des trous de passage de boulon ayant respectivement un diamètre minimum et un dia- mètre maximum. La figure 1 représente en 10 une forme d'appareil de contrôle à réglage automatique de la présente invention. L'appareil de contrôle ou sonde 10 comporte un corps axial 12 ayant deux extrémités opposées, 12A et 12B, et une partie médiane 12M. La partie médiane 12M peut, par exemple, avoir une section transversale circulaire à diamètre constant. Pour des raisons exposées par la suite, le corps 12 comporte de préférence une fente axiale 12S qui le traverse sur une longueur prédéterminée. Le corps. 12 peut être en n'importe quel matériau convenant à l'usage envisagé. C'est ainsi que, pour le contrôle aux courants de Foucault, des matériaux isolants tels que les résines phénoliques ou les plastiques conviennentparfaitement. L'extrémité 12A du corps 12 est agencée pour être raccordée à un dispositif de traitement de signaux et/qu à un dispositif d'entraînement (non représentés sur la figure 1). Le dispositif de traitement de signaux et le dispositif d'entraînement peuvent, par exemple, comporter un équipement tournant classique qui fait tourner le corps 12 autour de son axe longitudinal (flèche R) tout en assurant un couplage électrique, par exemple par des bagues collectrices, entre la sonde et le dispositif de traitement de signaux. L'extrémité 12B du corps comporte une rampe 12R qui pert axialement de la partie médiane 12M. La rampe 12R a une section transversale qui croit par rapport à celle de la par- tie médiane 12M. La tête 14 de la sonde se raccorde à la rampe 12R en un endroit de celle-ci qui est le plus éloigné de l'extrémité 12A du corps. La tête 14 peut être, par exemple, une structure en forme de poire dont l'extrémité la plus éloignée du dispositif d'entraînement comporte un biseau terminal 14T destiné à faciliter son entrée dans les trous de passage de boulon. La tête 14 comporte au moins un - 2484630 enroulement 15 de capteur à courants de Foucault, logé au niveau du plus grand périmètre de la tête 14 en forme de poire de la sonde et agencé pour contrôler les trous de passage de boulon. Un conducteur électrique 15' relie l'enroulement 15 à un dispositif approprié de traitement de signaux (non représenté). La tête 14 de la sonde peut comporter, par exemple, deux parties coopérantes 14A et 14B. Ces parties coopérantes sont délimitées par la fente axiale 12S du corps qui pas- se entre elles et traverse la partie médiane 12M. Un loge- ment transversal 16 pénètre dans chacune des parties coopé- rantes 14A, 14B, et un dispositif de contrainte 16', par exemple un ressort, se trouve dans ce logement. Quand les parties 14A, 14B sont rapprochées, la tête 14 de la sonde présente un diamètre minimum, ce qui convient pour le contrô- le des trous de passage de boulon de diamètre minimum d. Le ressort 16' a pour fonction d'écarter normalement l'une de l'autre les parties coopérantes 14A, 14B. La sonde 10 comporte un dispositif 18 d'appui sur la rampe. On verra plus loin que le but de ce dispositif - est de déterminer le diamètre de contrôle présenté par les parties coopérantes 14A, 14B de la tête de la sonde. Le dispositif 18 d'appui sur la rampe peut, par exemple, avoir la forme d'une coupelle entourant la rampe 12R et capable de coulisser sur celle-ci, son diamètre intérieur (ID) est choi- si plus petit que le diamètre du trou de passage de boulon à contrôler. Ce diamètre intérieur (ID) de la coupelle 18 est de préférence légèrement inférieur au diamètre minimum d. La coupelle 18 est de préférence en un matériau à faible frotte- ment, par exemple du Nylon, et comporte des bras 19 de maniè- re générale parallèles à l'axe longitudinal de la sonde 10. Les extrémités 19A des bras 19 ont de préférence une surface adhérente, par exemple en caoutchouc à frottement élevé. La coupelle 18 est normalement poussée vers la position de la figure 1, o la tête 14 de la sonde présente le diamè- tre minimum d. Plus précisément, une butée 20 de ressort, de préférence en un matériau à faible frottement, par exemple du Nylon, est couplée à la coupelle 18. La butée 20 peut a 2484630 aussi être couplée en même temps au corps 12 par un axe 21. L'axe 21 se déplace dans la fente axiale 12S au corps, si bien que la butée 20 du ressort et la coupelle 18 peuvent coulisser axialement par rapport au corps. 12. Un dispositif de contrainte axial 22, qui peut être par exemple un ressort, est couplé, à une extrémité 22A, à la butée 20. L'autre ex- trémité 22B du ressort 22 est couplée à un épaulement 12F qui se trouve en un point encore plus distant de la tête 14 de la sonde. On choisit le ressort 22 de telle façon que la force qu'il développe soit suffisante pour surmonter celle du ressort transversal 16'. En conséquence, dans des condi- tions de fonctionnement normales, la coupelle 18 se déplace le long de la rampe 12R et finit par prendre la position de la figure 1, o la tête 14 de la sonde présente le diamètre minimum d. Si l'on se reporte maintenant aux figures 2A, 2B, 2C, on y trouve représenté l'appareil de contrôle 10 à réglage automatique de la présente invention utilisé pour contrôler un trou de passage de boulon de diamètre intermédiaire dl. Le diamètre intermédiaire d est celui d'un trou 30 de passage de boulon de diamètre compris entre un diamètre mi- nimum d et un diamètre maximum D. Plus précisément,..pour contrôler le trou 30, le biseau terminal 14T de la tête 14 de la sonde est placé dans l'axe du trou. Typiquement, un mouvement de rotation est communiqué à la bonde 10 par un équipement tournant classique (non représenté). Le déplace- ment axial de la tête 14 dans le trou 30 commence. Au moment o les bras 19 de la coupelle 18 entrent en contact avec la surface 30S dans laquelle est percé le trou, la butée 20 du ressort 22 et la coupelle 18 fonctionnent comme une surface portante tournante. Quand le déplacement axial de la tête 14 se poursuit dans le trou 30, le ressort axial 22 commence à se comprimer et la coupelle 18 se déplace le long de la ram- pe 12R, de la position de la figure 2A à la position de la figure 2B. Au cours de ce déplacement axial, le diamètre de la tête 14 commence à augmenter, passant du diamètre mini- mum d de la figure 2A au diamètre intermédiaire dl voulu. Au fur et à mesure que le déplacement axial de la tête 14 se poursuit dans le trou 30, la coupelle 18 continue à se dépla- cer le long de la rampe 18 et finit par prendre la position de la figure 2C, dans laquelle la tête 14 présente un diamè- tre égal au diamètre intermédiaire dl. Typiquement, il est maintenant possible de faire un bon contrôle simplement en faisant tourner la sonde 10 autour de son axe longitudinal. Il faut bien voir que, une fois que la tête 14 a pris un dia- mètre égal à celui du trou 30, il est possible de l'introdui- re plus profondément dans le trou pour poursuivre le contrô- le. Ainsi, comme le montre la figure 2C, le diamètre de la tête 14 de la sonde est déterminé par le diamètre dl du trou de passage de boulon, ce qui assure le bon contact nécessai- re pour un contrôle de qualité. Une fois terminé le contrô- le, quand on retire axialement la sonde 10 du trou 30, le ressort axial 22 ramène la coupelle 18 dans sa position nor- male de la figure 2A, ce qui fait se rapprocher les parties coopérantes 14A, 14B de la sonde. La tête 14 présente donc à nouveau le diamètre minimum d et est prête pour le prochain contrôle. Pour des raisons d'étalonnage, il est souhaitable de choisir avec soin la distance S (clairement représentée sur la figure 1), représentant la distance axiale le long des bras 19 de la coupelle 18 entre le bas du capteur 15 et les extrémités 19A des bras de la coupelle. Plus précisément, il faut choisir la distance S de telle façon que le capteur 15 entre en contact à l'endroit voulu avec l'intérieur du trou de passage de boulon. Par ailleurs, il faut choisir la dis- tance S de telle façon que la coupelle 18 se déplace de la distance voulue le long de la rampe 12R, grâce à quoi la sonde 10 est capable de réglage automatique sur l'intervalle prédéterminé voulu de diamètre de trou de passage de boulon. Il faut bien voir que la sonde 10 à réglage automati- que peut contrôler des trous de passage de boulon dont le diamètre est compris entre un diamètre minimum prédéterminé d et un diamètre maximum prédéterminé D. Par exemple, la figure 3A représente une forme de la sonde 10 utilisée pour contrôler un trou 32 de passage de boulon ayant le diamètre minimum d. La position de contrôle du trou minimum de la figure 3A s'obtient de la même manière que pour la séquence représentée sur les figures 2A à AC. Toutefois, dans le contrôle du trou de diamètre minimum de la figure 3A, les parties 14A, 14B de la tête de la sonde commencent par s'écarter (cas non représenté) lorsque la coupelle 18 se déplace le long de la rampe 12R tout en com- primant le ressort axial 22. Mais cet écartement des parties 14A, 14B se trouve contrecarré par la compression ultérieure qui s'exerce sur elles au fur et à mesure que le biseau ter- minal 14T de la tête 14 en forme de poire de la sonde pénè- tre dans le trou 32. La figure 3B représente-de façon exagé- rée la situation dans laquelle se trouve la sonde 10 à régla- ge automatique lors du contrôle d'un trou 34 de passage de boulon de diamètre maximum D. La sonde 10 est utilisée à nou- veau comme sur les figures 2A à 2C. 'A la fin de l'opération, la coupelle 18 s'est suffisamment déplacée le long de la ram- pe 12 R pour que les parties 14A, 14B s'écartent sous l'ac- tion du ressort transversal 16' et présentent ainsi le dia- mètre maximum D. La présente invention réalise donc un appareil de contrôle à réglage automatique pour le contrôle de trous de passage de boulon dont le diamètre est compris entre un dia- mètre minimum prédéterminé d et un diamètre maximum prédé- terminé D. L'intervalle de contrôle d'une sonde est détermi- né par la configuration de celle-ci. Plus précisément, on choisit la tête de la sonde pour qu'elle présente-un diamè- tre minimum prédéterminé admissible d. On choisit ensuite la longueur et l'angle de la rampe pour que la tête présen- te un diamètre maximum admissible D. De même, on choisit la longueur axiale et la largeur de la fente du corps pour que la tête présente les diamètres minimum et maximum voulus. Bien que, pour des raisons de clarté, la présente inven- tion ait été décrite en relation avec une sonde faite d'une seule pièce, il doit être bien entendu que cette structure n'est pas obligatoire. Pour certaines applications, la tête de la sonde peut simplement être accouplée au corps, par exemple être vissée sur lui. Par ailleurs, l'accouplement du corps au dispositif d'entraînement peut se faire par une structure d'assemblage classique. Pour de nombreuses ap- plications, cette construction modulaire est en effet avan- tageuse en raison de son coût et de sa souplesse d'emploi. Par ailleurs, bien qu'il soit préférable que le corps ait une fente axiale pour permettre le réglage nécessaire et être sûr que le capteur entre en contact avec l'intérieur du trou de passage de boulon sous un angle de contrôle pres- que normal, cette fente n'est pas indispensable. Par exemple, la tête de la sonde peut simplement consister en deux par- ties coopérantes fixées de façon pivotante sur la base du corps (cas non représenté). De plus, bien que l'on ait représenté la tête de la sonde comme une structure en forme de poire, divisée en deux parties sensiblement identiques, les parties coopérantes de la sonde n'ont pas besoin d'être identiques. Par exemple, dans le cas de la technique tour- nante classique à courants de Foucault, la seule condition à remplir est que le capteur appuie fermement sur l'inté- rieur du trou. En conséquence, la partie de la sonde qui ne contient pas le capteur a pour seule fonction d'exercer une force de rappel sur la partie de la sonde portant le cap- teur. L'appareil de contrôle à réglage automatique de la pré- sente invention n'est pas limité au contrôle aux courants de Foucault des trous de passage de boulon. En fait, la pré- sente invention est de manière générale applicable au con- trôle de n'importe quelle ouverture dont le diamètre se si- tue entre une dimension de contrôle minimale et une dimen- sion de contrôle maximale. A cet égard, il n'est pas néces- saire que les ouvertures à contrôler aient une section cir- culaire: l'appareil convient parfaitement au contrôle de sections ircégulières. Par exemple, on peut, si l'on veut, utiliser l'appareil pour contrôler des ouvertures de sec- tion carrée ou rectangulaire. Dans le cas de ces sections non circulaires, la seule condition nécessaire est que la tête de la sonde ait une configuration qui corresponde à la section carrée, la tête de la sonde peut avoir la forme d'une boîte. Avec ces ouvertures à section carrée ou rec- tangulaire, le contrôle tournant est inutilisable, mais on peut évidemment employer le contrôle statique et le contrôle dynamique. Par ailleurs, bien que l'on ait représenté sur les fi- gures 1 à 3 la sonde de la présente invention avec un dispo- sitif d'appui sur la rampe dont le diamètre intérieur (ID) est plus petit que le diamètre minimum d, on peut, pour cer- taines applications, avoir ID égal ou supérieur au diamètre minimum d. Toutefois, pour ces applications, la sonde ne possède pas la capacité étendue de contrôle axial qui est celle de la sonde des figures 1 à 3. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Appareil de contrôle (10) à réglage automatique pour contrôler des ouvertures dont la taille se situe dans un intervalle prédéterminé, entre une dimension de contrôle minimale d et une dimension de contrôle maximale D, compre- nant un corps (12) de sonde ayant deux extrémités opposées (12A, 12B) et une partie médiane (12 M), une première (12A) de ces extrémités opposées étant agencée pour être accouplée à un dispositif d'entraînement et la seconde (12B) compor- tant une rampe (12R) dont la section transversale croit de manière générale par rapport à celle de la partie médiane (12M); une tête (14) de sonde, réunie au corps (12) sur la partie de la rampe (12R) la plus éloignée de la première ex- trémité opposée (12A); cette tête (14) est réglable dans un intervalle prédéterminé de tailles, entre une dimension minimale d et une dimension maximale D, et comprend au moins deux parties coopérantes (14A, 14B) qui sont couplées par un premier dispositif de contrainte (16') écartant normalement ces parties l'une de l'autre et tendant à leur faire prendre la dimension maximale D, et qui, quand elles sont rapprochées, présentent la dimension minimale d; unidispositif (18) d'appui sur la rampe, capable de coulisser sur la rampe (12R) autour de laquelle il se trou- ve et ayant une dimension intérieure ID telle que, au fur et à mesure qu'il coulisse le long de la rampe (12R), de la première extrémité opposée (12A) de l'arbre (12) vers la tê- te (14) de la sonde, les deux parties coopérantes (14A, 14B) sont contraintes de se rapprocher et tendent à prendre la dimension minimale d; et un second dispositif de contrainte (22), disposé autour de la partie médiane (12M) et couplé au dispositif (18) d'appui sur la rampe, qui pousse sur le dispositif (18) d'appui sur la rampe pour lui faire prendre autour de la rampe (12R) une position o les deux parties coopérantes (14A, 14B) sont rapprochées; la tête (14) de la sonde présente alors la di- mension minimale d et l'insertion de la tête (14) de la son- de dans l'ouverture à contrôler comprime ce second disposi- tif de rappel (22) et fait coulisser ce dispositif (18) d'ap- pui sur la rampe jusqu'à lui faire prendre autour de la ram- pe (12R) une position o les deux sections (14A, 14B) sont écartées l'une de l'autre de telle façon que la tête (14) de la sonde présente une dimension qui correspond à la dimen- sion d de contrôle de l'ouverture. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures sont des trous (30, 32, 34) de pas- sage de boulon et en ce que les dimensions de contrôle mini- male d et maximale D sont respectivement des diamètres de contrôle minimal et maximal. 3 - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le corps(12) de la sonde comporte une fente axiale (12S) qui le traverse au moins partiellement. 4 - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tête (14) de la sonde a la forme d'une poire, avec un périmètre correspondant au trou de passage de bou- lon à contrôler, et en ce que la tête (14) de la sonde com- porte au moins un capteur (15) disposé au niveau de ce péri- mètre. - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur (15) est un capteur à courants de Fou- cault. 6 - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier et le second dispositif de contrainte (16', 22) sont respectivement un premier et un second res- sort. 7 - Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif (18) d'appui sur la rampe est une coupelle pourvue de bras (19) qui sont orientés vers la tê- te (14) de la sonde et sont demanière générale parallèles à l'axe longitudinal de l'arbre (12) de la sonde. 8 - Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que une butée (20) de ressort se trouve entre le se- cond ressort (22) et la coupelle (18) pour coupler ce se- cond ressort (22) à cette coupelle (18). 9 - Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la partie médiane (12M) de l'arbre (12) de la son- de a une section transversale de manière générale circulai- re. - Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la dimension intérieure (ID) du dispositif (18) d'appui sur la rampe (12R) est inférieur à la dimension mi- nimale (d) de contrôle.