Brevet FR2482284A1 — publié le 19811113

La présente invention a pour objet un procédé et le dispositif correspondant pour le mesurage d'une dimension d'un objet plon- gé dans un liquide, notamment d'un câble extrudé passant dans un bain de refroidissement. Pour la fabrication de produits plastiques extrudés ou pour le gainage de conducteurs dans la fabrication de câbles il est sou- haitable de contrôler les dimensions du câble dès sa sortie de l'extrudeuse en vue de corriger aussi rapidement que possible d'éventuels défauts. L'idéal serait de mesurer les dimensions dans le bain de refroidissement qui est directement relié à la sortie de l'extrudeuse plutôt qu'après la sortie de l'échantil- lon du bain de refroidissement. Plusieurs difficultés s'opposent cependant à ce que l'on mesure un objet dans le bain de refroi- dissement même. Si l'on utilise par exemple un dispositif de me- sure plongé dans le bain de refroidissement, l'introduction du câble dans le bain risque d'être malaisée; en plus il serait né- cessaire de se servir d'un bac plus grand. D'autre part, il faut exclure la possibilité de se servir d'un dispositif de mesure dont certains éléments se trouveraient hors du bain de refroi- dissement en raison de l'agitation que cela provoquerait à la surface de l'eau, ce qui ne permettrait pas d'obtenir une mesure optique précise. La présente invention propose un procédé et un dispositif de mesure précise de la dimension d'un objet se trouvant plongé dans un liquide, notamment d'un câble extrudé qui passe dans un bain de refroidissement, tout en éliminant les désavantages et difficultés cités plus haut. Le procédé de l'invention est ca- ractérisé par le fait que la dimension à déterminer est mesurée sans contact, à travers au moins un des côtés du réservoir de refroidissement, ce côté étant en contact direct avec le liquide. On prévoit de préférence une fenêtre sur le récipient contenant le liquide de refroidissement à travers laquelle la mesure opti- que de la dimension est possible. En général on utilisera deux fenêtres face à face sur les côtés opposés du récipient. Afin -2- d'éviter des perturbations dues à l'agitation de la surface li- bre de l'eau, comme indiqué plus haut, on peut, le cas échéant, poser une plaque transparente sur le liquide à travers laquelle on peut procéder à la mesure optique. Nous donnons ci-après une explication détaillée de l'invention en nous appuyant sur plusieurs exemples de réalisation du dis- positif permettant l'application du procédé. Figures 1 à 4 montrent schématiquement quatre possibilités de réalisation. Figure 5 donne un exemple d'application. Dans figure 1 le câble 1 sortant de l'extrudeuse o il vient d'être gainé d'une isolation, est introduit dans le sens de son axe longitudinal dans un récipient de refroidissement 3 sans couvercle. Les parois latérales du récipient comportent des ouvertures face à face 4 qui sont hermétiquement fermées de l'extérieur par une fenêtre 5. Les fenêtres peuvent aussi bien être partie du récipient 3 que des éléments accessoires 6a ou 6b, étant entendu que les élements 6a et 6b forment ensemble un dis- positif de mesure pour la détermination du diamètre du câble 1. Construction et fonctionnement de ce dispositif de mesure ne sont pas l'objet de la présente invention; n'importe quel instru- ment de mesure adapté à la mesure de précision de la dimension d'un diamètre peut être utilisé. Les figures 2 et 3 donnent cer- taines précisions concernant deux sortes d'instruments de mesure. Le procédé et donc le dispositif selon figure 1 présentent plu- sieurs avantages. Le récipient de refroidissement 3 reste ouvert et donc librement accessible par le haut, ce qui permet d'intro- duire le début du câble et de le tirer pour le faire traverser sans encombre. La surface libre du liquide de refroidissement 2 est très agitée et inégale notamment pendant l'introduction du câble 1 mais également par la suite, dû au mouvement du câble; -3- cette agitation n'a cependant aucune influence sur l'opération de mesure puisqu'aucune réfraction de la lumière ne peut se pro- duire à travers les fenêtres 5 disposées en parallèle et le liquide 2 qui touche directement ces dernières, éliminant ainsi toute déformation des résultats de mesure. L'ensemble selon fi- gure 1 est facilement adaptable à un récipient déjà existant. Il suffit dans ce cas de réaliser les ouvertures adéquates 4 et de prévoir sur les parois latérales les fixations appropriées pour les éléments 6a et 6b. Figure 2 montre un exemple de réalisation semblable à celui de la figure 1; les éléments correspondants portant la même de- signation. Le récipient de refroidissement 3 est pourvu de fe- nêtres 5. Il descend dans un appareil de mesure 7 qui l'entoure en forme d'U. Il ressort de la figure 2 qu'un miroir rotatif 8 à plusieurs facettes envoie périodiquement un faisceau lumineux laser sur le miroir 9, ce dernier renvoyant le faisceau lumineux avec une vitesse connue à travers une optique 10 sur l'échantil- lon 1. La lentille convergeante 11 focalise le rayon laser sur un convertisseur photoélectrique 12; le signal de sortie est alors traité de telle façon que la durée de la coupure du rayon lumineux par l'échantillon permet de déterminer la dimension de cet échantillon. Le dispositif selon figure 2 est également fa- cilement adaptable à un système déjà existant et permet d'utili- ser un appareil de mesure dont on dispose déjà. Figure 3 montre un exemple de réalisation qui ressemble en de nombreux points à celui de la figure 2, les éléments correspon- dants portant la même désignation. Si la réalisation selon fi- gure 2 présente les éléments récepteurs 11, 12 d'un dispositif de mesure, la réalisation selon figure 3 comporte à l'intérieur du plan de passage du rayon laser un corps translucide 40, de préférence en verre laiteux, qui diffuse la lumière. Il sera suspendu à l'aide de la fixation 41. La partie supérieure du corps 40 est hermétiquement reliée à un bottier 42 abritant une cellule photoélectrique qui, par l'intermédiaire d'un circuit 43, -4est connectée à la partie électronique de mesure se trouvant dans la partie émettrice de l'appareil de mesure. La partie électronique de mesure de son côté est reliée à un appareil indicateur et/ou un appareil de contrôle 44. La méthode de fonctionnement du dispositif selon figure 3 est identique à celle selon figure 2. Tant que le rayon laser traverse le liquide de refroidissement 2, il provoque dans le corps 40 une lumière diffuse qui agit également sur la cellule photoélectrique 12. La cellule photoélectrique émet alors un signal nettement dis- tinct du signal de repos qui se produit lorsque-le faisceau lumineux n'est pas envoyé à travers la fenêtre 5 ou lorsqu'il est interrompu par l'échantillon 1. L'avantage que présente la réalisation selon figure 3 est l'utilisation d'une seule fenêtre sur une des parois du récipient de refroidissement 3. Figure 4 représente une réalisation supplémentaire; les éléments qui correspondent à ceux de la réalisation selon figure 1 por- tant la même désignation. Le récipient 3 présente une ouverture 13 sur sa paroi inférieure, ouverture fermée hermétiquement par une fenêtre 14. Sur un des rebords du réservoir de refroidisse- ment 3 se trouve une plaque de verre 15 pivotante fixée parallè- lement au fond. Au-dessus de cette plaque de verre 15 est dis- posé l'élément 16a de l'appareil de mesure qui projette un fais- ceau lumineux parallèle à travers la plaque de verre 15 sur l'échantillon 1. La partie réceptrice 16b du dispositif de mesure se trouve sous le récipient de refroidissement 3. Elle comporte une lentille convergeante 17, un miroir rotatif à plusieurs fa- cettes 18 et un convertisseur photoélectrique 19. Ce dernier est placé dans un boîtier avec une fente d'entrée étroite. Dans la position de fonctionnement représentée selon figure 4, la plaque de verre 15 se trouve à la surface du liquide de re- froidissement et y plonge de telle façon que sa face inférieure est en contact parfait. et permanent avec le liquide, ce qui éli- mine toute possibilité de réfraction optique du faisceau lumi- neux à la surface de l'eau. Le miroir rotatif projette le fais- ceau lumineux à travers la plaque par la fente sur le convertis- seur photoélectrique; pendant la durée o la coupure du fais- ceau lumineux provoquée par l'échantillon 1 est projettée sur la fente du bottier contenant le convertisseur, ce dernier ne reçoit pas de lumière. Le signal électrique ainsi généré pré- sente donc une interruption qui correspond à la dimension de l'échantillon 1. Pour introduire l'échantillon 1 dans le bain de refroidissement on fait pivoter la plaque 15 vers le haut ou vers l'extérieur. Au besoin, l'élément 16a peut être enlevé pendant la durée de l'introduction de l'échantillon 1. Pour expliciter la présente invention nous avons choisi lJex- emple de l'isolation d'un câble ou d'un fil à l'aide d'une ex- trudeuse; bien entendu le présent procédé peut trouver son application dans la mesure d'autres objets tels que tuyaux ou autres profiles extrudés et même de produits dans un tout autre domaine que celui de la fabrication de conducteurs. En plus il est tout à fait possible d'utiliser d'autres systèmes de mesure que celui décrit ici. Si l'on choisit une des variantes à fe- nêtres optiques, il est tout à fait concevable d'utiliser des fenêtres adaptées à des rayons d'une autre nature permettant également de mesurer les dimensions d'un échantillon donné. En- fin, on pourrait fabriquer le récipient dans un matérial lais- sant passer certains rayons émis et reçus par le dispositif de mesure, ce qui rendrait superflue l'installation de fenêtres spéciales. On peut également réaliser une combinaison des deux exemples se- lon figures 3 et 4: l'élément émetteur 16b de l'installation selon figure 4 est dotée sur le dessus d'une plaque de verre pi- votante 15 selon figure 4, l'élément récepteur 40, 42, 12 selon figure 3 étant posé sans la fixation 41 sur le fond du récipient de refroidissement 3. Le cirucit 43 conduirait alors le long d'une des parois latérales du réservoir vers le haut à la partie émettrice 16b qui contiendrait également l'électronique de me- -6- sure. Ceci éliminerait toute modification du récipient de re- froidissement, notamment l'aménagement de fenêtres dans la paroi ou le fond. A la place du corps 40 selon figure 3 qui diffuse la lumière reçue, on peut prévoir l'utilisation d'un système de miroirs approprié. Figure 5 montre de façon schématique un exemple de fonctionne- ment du procédé à l'aide du dispositif représenté. Les compo- sants correspondants portent la même désignation que dans les figures 1 à 4. Notre exemple comporte deux dispositifs de me- sure dont chacun est composé des éléments 6a et 6b. L'un de ces deux dispositifs de mesure est placé aussi près que possible après l'entrée du câble 1 dans le bain de refroidissement 2, tandis que le deuxième se trouve à la sortie du bain de re- froidissement et de toute façon à un point ou le câble est déjà entièrement refroidi. Dès sa sortie de l'extrudeuse 20 o il reçoit une gaine isolante, le câble entre dans le bain de re- froidissement 2. La sortie de l'électronique 211 du dispositif de mesure qui se trouve dans le champ du bain de refroidissement est reliée à un indicateur 221 ainsi qu'à l'entrée d'un compara- teur 23. La sortie de l'électronique 212 du dispositif de mesure qui est placé après la sortie du bain de refroidissement est re- lié à un indicateur 222 et à l'une des entrées du comparateur 24. L'autre entrée du comparateur 24 est connectée à un indicateur de valeur de référence 25 qui émet un signal correspondant à la valeur de référence du diamètre du câble refroidi. Cette valeur de référence est envoyée directement à une des entrées du somma- tèur 26. L'autre entrée du sommateur 26 reçoit le signal de sor- tie du.comparateur 24, signal qui correspond à la déviation par rapport à la valeur de référence du diamètre du câble refroidi. Enfin, le sommateur 26 reçoit également le signal provenant de l'indicateur de la valeur de rétrécissement 27, signal correspon- dant au rétrécissement du diamètre du câble entre les deux points de mesure. Le signal de la valeur de référence corrigée qui se -7- produit à la sortie du sommateur 26 est amené au comparateur 23. Un signal de réglage correspondant à la déviation. du signal de sortie de l'électronique 211 par rapport au signal de sortie du sommateur 26 est adressé à l'extrudeuse par l'intermédiaire de l'amplificateur 28 o il commande un servo-moteur 29. Cette disposition présente l'avantage suivant: le diamètre ex- térieur du câble est mesuré dans un temps T1 très court après le gainage du câble, ce qui permet de procéder très rapidement à un premier réglage. On peut ainsi très rapidement corriger les déviations importantes par rapport à la valeur de référence. A plus long terme intervient avec un temps de retardement T2 un réglage complémentaire à la valeur de référence exacte du câble refroidi par l'intermédiaire de la boucle de réglage 212, 24, 26. Spécifions à cet égard qu'en réalité le rapport entre les distances ou les temps T2 et T1 est considérablement plus important qu'il n'en ressort de la figure schématique 5. -8- R e v e n d i c a t i o n s 1. Procédé pour le mesurage d'une dimension d'un câble dans un bain de refroidissement, caractérisé par le fait que la dimension est mesurée sans contact à travers au minimum une délimination unilatérale (5, 14, 16) touchant le liquide (2) du bain de refroidissement (3). 2. Procédé selon revendication 1 caractérisé par le fait que la dimension est mesurée à l'aide d'une optique à travers au minimum une fenêtre (5, 14). 3. Procédé selon revendication 2 caractérisé par le fait que l'opération de mesure s'effectue à travers deux fenêtres (5) placées face à face dans les parois d'un récipient ouvert sur le dessus, et dans lequel se trouvent le liquide (2) et l'échantillon (1). - 4. Procédé selon revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble caractérisé par le fait que l'opération de mesure s'effectue à travers une plaque (15) de délimitation posée parallèlement sur la surface libre du liquide. 5. Dispositif pour la réalisation du procédé selon reven- dication 1, comportant un récipient qui reçoit le liquide et 1' échantillon, caractérisé par le fait que l'on met en contact direct avec le liquide (2) au moins un élément de délimitation (5, 14, 15) devant lequel se trouve au moins une partie (6a, 6b, 7, 16a, 16b) d'un appareil de mesure pour la détermination de la dimension de l'échantillon (1). 6. Dispositif selon revendication 5 caractérisé par l'uti- lisation d'un appareil de mesure optique (6a, 6b, 7, 16a, 16b) disposé devant au moins une fenêtre ou devant une plaque trans- lucide (15) posée sur la surface libre du liquide. -9- 7. Dispositif selon revendication 5 caractérisé par le fait que devant chacune des deux fenêtres latérales (5) du récipient (3) se trouvent respectivement deux éléments (6a, 6b) fixés aux parois latérales du récipient. 8. Dispositif selon revendication 5 caractérisé par le fait que le récipient (3) avec ses fenêtres (5) disposées sur les parois opposées est suspendu à l'intérieur d'un appareil de mesure en forme d'U. 9. Dispositif selon revendication 5 caractérisé par le fait que l'un des éléments (16b) de l'appareil de mesure est placé devant une fenêtre (14) qui se trouve sur la paroi inférieure du récipient alors que l'autre élément (16a) de l'appareil de mesure est placé au-dessus de la plaque transparente (15) à la surface du liquide. 10. Dispositif selon revendication 9 caractérisé par le fait que la plaque (15) fixée au récipient (3) est pivotante. 11. Dispositif selon les revendication 5 à 10 prises dans leur ensemble caractérisé par le fait qu'un faisceau lumineux, notamment un rayon laser, est dévié sur l'échantillon (1) en direction de la dimension à mesurer et envoyé à un récepteur photosensible (12). Le faisceau lumineux pénètre dans un corps (40) qui a la propriété de diffuser la lumière et qui est dis- posé dans le récipient de refroidissement. La cellule photo- électrique (12) est fixée sur ce corps. 12. Dispositif selon revendication 11 pourvu d'une plaque translucide (15) reposant sur la surface ouverte du liquide de refroidissement caractérisé par le fait que le corps (40) et le récepteur photosensible (12) se trouvent disposés sur le fond du récipient de refroidissement. I - 2482284 - 10 - 13. Application du procédé selon revendication 1 pour le réglage de l'extrudeuse produisant le câble caractérisé par le fait qu'une première mesure du câble (1) se trouvant dans le bain de refroidissement (2) permet le réglage et la correc- tion rapides de déviations par rapport à la valeur de référence, alors qu'une deuxième mesure est effectuée sur le câble refroi- di en vue d'un réglage supplémentaire à la valeur de'référence du câble refroidi.