Brevet FR2499711A1 — publié le 19820813

DISPOSITIF DE MESURE DE L'EPAISSEUR D'UN OBJET La présente invention concerne un dispositif de mesure de l'épaisseur d'objets, plus particulièrement d'objets à haute température. Dans le domaine de la sidérurgie, il est nécessaire de mesurer l'épaisseur de divers objets, tels que les brames et les tôles pour effectuer leur laminage avec précision. Jusqu a présent, on mesure l'épaisseur des brames ou des tôles, par des mesures et des calculs sur les organes du laminoir. Cette mesure indirecte entraîne inévitablement des erreurs et devient incompatible avec les programmes de laminage qui sont de plus en plus élaborés. C'est pourquoi il est nécessaire de mettre au point des moyens de mesure de l'épaisseur des produits sidérurgiques qui soient plus précis. De plus, lors de leur laminage, les brames et les tôles sont portées à des températures d'environ 1 2000C et présentent une certaine plasticité, ce qui rend difficile la mesure directe de leur épaisseur. Le but de l'invention est justement de fournir un dispositif de mesure de l'épaisseur d'objets, et plus particulièrement d'objets qui sont portés à haute température. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de l'épaisseur d'un objet comportant - un vérin qui comprend un piston muni à son extrémité inférieure d'une touche susceptible d'être en contact avec l'objet et qui est pourvu de moyens d'amenée et de sortie d'un fluide sous pression, de façon à provoquer le déplacement du piston, et - un capteur, fixé au corps du vérin, qui comporte une tige de détection de déplacement solidaire à l'une de ses extrémités de la touche et qui transforme le déplacement de la tige en un signal électrique. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'amenée et de sortie d'un fluide sous pression sont constitués par un distributeur qui comporte un conduit d'amenée et un conduit de sortie dudit fluide. Le distributeur met en communication sélectivement, d'une part, la chambre supérieure du vérin avec le conduit d'amenée et la chambre inférieure du vérin avec le conduit de sortie pour la descente du piston et, d'autre part, la chambre supérieure du vérin avec le conduit de sortie et la chambre inférieure du vérin avec le conduit d'amenée pour la montée du piston. Suivant un mode de réalisation, le dispositif comporte des moyens pour régler la vitesse de déplacement du piston dans le corps du vérin. Selon une première variante de ce mode de réalisation, les moyens pour régler la vitesse de déplacement du piston sont constitués par un réducteur de débit du fluide disposé sur le conduit de sortie du distributeur. Selon une deuxième variante de ce mode de réalisation, les moyens pour régler la vitesse du piston à la descente sont constitués par un réducteur de débit unidirectionnel du fluide placé sur le conduit de sortie du fluide reliant la chambre inférieure du vérin au distributeur. Selon une variante de l'invention, le dispositif comporte des moyens pour limiter la pression du piston sur objet, tels qu'un orifice d'échappement à débit limité ménagé dans la chambre supérieure du vérin. Selon un autre mode de réalisation, le vérin comporte un ressort agissant sur le piston de façon à exercer une force tendant à faire monter le piston. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le piston présente un conduit axial interne au travers duquel passe la tige de détection du capteur. Conformément à une variante de réalisation, un tube creux, coaxial au corps du vérin, est ménagé dans ledit corps. Le capteur est logé dans ce tube creux et le piston est monté sur ce tube de façon télescopique coulissante et étanche. Conformément à une autre variante de réalisation, le tube creux comporte un guide dans lequel se déplace la tige de détection. Suivant une variante particulière de l'invention, le dispositif comprend un support en forme de U. L'une des extrémités de ce support est reliée au corps du vérin et l'autre comporte une touche placée de façon à être en regard de la touche montée sur l'extrémité inférieure du piston. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le fluide sous pression est de l'air comprimé. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif de l'invention comprend un bouclier thermique de forme générale cylindrique, qui est fixé à l'extrémité inférieure du piston et qui est monté sur le corps du vérin de façon télescopique coulissante. Comme on le comprend, l'invention permet une mesure directe de ltépais- seur d'objets avec une grande précision. Un contact direct avec l'objet à mesurer est réalisé à l'aide de pièces mécaniques robustes et la pression de la touche sur l'objet est réglable, ce qui augmente la précision de la mesure. Le dispositif conforme à l'invention trouve une application particulièrement intéressante pour la mesure de l'épaisseur d'objets portés à haute température, tels que des tôles en cours de laminage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels - les figures 1, 2 et 3 représentent schématiquement trois modes de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation du dispositif considéré. Dans toutes les figures, les éléments identiques seront désignés par le même repère. Sur la figure 1, on a représenté un vérin à double effet 1 dans le corps 2 duquel un piston 3 délimite deux chambres supérieure 4 et inférieure 5. Le piston 3 comporte à l'extrémité inférieure de sa tige 6 une touche 7 qui est placée en regard d'un objet 8 à mesurer. L'objet 8 est placé sur un support 9 qui se si tue à une hauteur de référence. Les chambres supérieure 4 et inférieure 5 du vérin sont reliées à un distributeur 10 respectivement par l'intermédiaire de conduits 11 et 12. D'autre part, le distributeur 10 est relié à une source d'un fluide sous pression 13 (qui, dans le dispositif représenté sur la figure, est de l'air comprimé) par un conduit d'amenée 14 et à l'extérieur par un conduit de sortie 15. Comme on le voit sur la figure 1, le distributeur 10 est du type à deux positions et quatre voies commandé par électro-aimant. Dans sa première position, comme représenté sur la figure 1, le distributeur 10 met en communication les conduits 11 et 12 respectivement avec les conduits de sortie 15 et d'amenée 14, de façon à ce que de l'air comprimé puisse entrer dans la chambre inférieure 5 et que de l'air ayant occupé la chambre supérieure 4 puisse s'échapper à l'extérieur pour la montée du piston 3. Dans la deuxième position, le distributeur 10 met en communication les conduits il et 12 avec les conduits d'amenée 14 et de sortie 15 dans l'ordre inverse de celui de la première position. C'est ainsi que de l'air comprimé entre dans la chambre supérieure 4 et de l'air ayant occupé la chambre inférieure 5 s'échappe à l'extérieur pour la descente du piston 3. De cette façon, la touche 7 est susceptible d'être respectivement amenée au contact de l'objet et éloignée de l'objet. Comme on le voit sur la figure 1, un réducteur de débit unidirectionnel 16 est placé sur le conduit 12. Ce réducteur de débit unidirectionnel 16 est constitué d'un réducteur de débit 17 et d'un clapet de non-retour 18 reliés en parallèle l'un avec l'autre de façon à pouvoir régler le débit de l'air passant vers le distributeur 10 et à faire passer librement de l'air comprimé vers la chambre inférieure 5. Ainsi, on peut ralentir la vitesse de descente du piston 3 dans le corps 2 du vérin. D'autre part, le corps 2 du vérin comporte un orifice d'échappement à débit limité 19 ménagé dans le couvercle 20 du corps 2 du vérin. Lorsque la touche 7 est amenée au contact de l'objet 8, de l'air comprimé peut stechap- per à l'extérieur par l'orifice d'échappement 19 ; on peut ainsi diminuer la pression de l'air dans la chambre supérieure 4. Comme on le voit sur la figure 1, un capteur 21 est fixé par 1 1intermé- diaire d'un support 22 au couvercle 20 du vérin 1. Le capteur 21 comporte une tige de détection 23 qui est fixée a l'une de ses extrémités au piston 3 et dolic solidaire de la touche 7. Le capteur 21 détecte le déplacement de la touche 7 au moyen de la tige de détection 23 et le transforme en un signal électrique. A cet effet, le capteur 21 est agencé de façon à permettre à la tige de détection 23 de se deplacer en traversant son corps. Le capteur 21 est d'un type connu en soi dans le secteur technique des mesures de déplacement, par exemple, celui commercialisé sous le nom de "Sony Magnescale New-CP". Le capteur 21 est connecté par un câble électrique 24 à un compteur 25 qui calcule l'épaisseur de l'objet 8 à partir du signal électrique transmis par le capteur 21. Sur la figure 2, on a représenté une autre réalisation du dispositif selon l'invention permettant de mesurer en continu l'épaisseur d'une tôle en acier 26. Le dispositif représenté sur la figure 2 ayant une structure presque identique a celui représenté sur la figure 1, on expliquera seulement les points qui sont différents de ce dernier. Comme on le voit sur la figure 2, la tôle en acier 26 est montée sur un cylindre 27 qui est placé à une hauteur de référence. Cette tôle 26 se déplace dans l-a direction A lorsqu'on fait tourner le cylindre 27. Afin de mesurer en continu ltepaisseur de la tôle 26, la touche est en forme d'une roulette 28 ; ainsi, lorsque la roulette est en contact avec la tôle 26 qui se déplace, il ne se crée pas de frottements. Dans ce mode de réalisation, on emploie un liquide sous pression ; en effet, celà permet d'exercer une pression plus stable sur le piston 3 qu'avec de l'air comprimé. Afin de recueillir le liquide qui s'échappe par le conduit 15, un récipient 29 est relié à ce dernier. D'autre part, un réducteur de débit 30 est placé sur le conduit 15. Ceci permet de régler le débit du liquide qui s'échappe par le conduit 11 de la chambre supérieure 4 ou par le conduit 12 de la chambre inférieure 5, de façon à pouvoir ralentir la vitesse de déplacement du piston 3 à la descente et à la montée. Dans ce mode de réalisation du dispositif, la présence d'un orifice d'échappement (tel que l'orifice 19 de la figure 1) n'est pas nécessaire puisqu'on peut régler facilement la valeur de la pression qu' exerce le liquide sur la tôle 26 par l'intermédiaire du piston 3. Sur la figure 3, on a représenté un autre mode de réalisation possible du dispositif suivant l'invention, selon lequel on emploie un vérin à simple effet à rappel par ressort. Ce vérin 1 comporte un ressort 31 qui est intercalé entre le piston 3 et le fond 32 du corps 2 du vérin et qui entoure la tige 6 du piston 3. Ce ressort 31 exerce une force tendant à faire monter le piston 3 dans le corps 2 du vérin, c'est-à-dire tendant à rappeler le piston 3 en position haute. Un distributeur 33 d'air comprimé du type à deux positions et trois voies est relié à la chambre supérieure 4 du vérin. Dans une première position, le distributeur 33 met en communication le conduit 11 avec le conduit de sortie 15 de façon à ce que de l'air comprimé puisse s'échapper de la chambre supérieure 4 à l'extérieur. Ainsi, le piston 3 est rappelé en position haute par la force du ressort 31. Dans une deuxième position (qui est celle représentée sur la figure 3), le distributeur 33 met en communication le conduit 1l avec le conduit d'amenée 14 de façon à ce que l'air comprimé puisse entrer dans la chambre supérieure 4, ce qui fait descendre le piston 3 dans le corps 2 du vérin. Lors de la descente du piston 3, le ressort 31 joue le rôle d'amortisseur de vitesse et de pression pour le piston 3. Il n'est donc pas nécessaire de placer un réducteur de débit sur le conduit de sortie d'air comprimé, ni de ménager un orifice d'échappement dans le corps du vérin. La figure 4 représente un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à l'invention, lorsque celui-ci est plus particulièrement destiné à mesurer l'épaisseur d'objets portés à haute température. Comme on le voit sur la figure 4, le dispositif comprend un support en forme de U 34. L'une de ses extrémités 35 est reliée au corps 2 du vérin, plus particulièrement au fond 32 de ce dernier, et l'autre extrémité 36 comporte une touche 37 placée de façon à être en regard de la touche 7 montée sur l'extrémité inférieure de la tige 6 du piston 3. Les touches 7 et 37 sont en un matériau résistant à la température tel qu'un alliage réfractaire. Le corps 2 du vérin est constitué d'un cylindre 38, d'un couvercle 20 et d'un fond 32. Comme on l'a expliqué ci-dessus, le piston 3 délimite dans le corps 2 du vérin deux chambres supérieure 4 et inférieure 5 qui sont respectivement munies de conduits 11 et 12 pour permettre l'amenée et la sortie du fluide. D'autre part, le couvercle 20 comporte un orifice d'échappement de fluide 19. L'ouverture de cet orifice 19 est susceptible d'être réglée par vissage d'une vis conique comportant des fentes longitudinales à sa périphérie. Pour permettre au piston 3 de se déplacer de façon coulissante et étanche, le piston 3 comporte à sa périphérie ane gorge 40 dans laquelle est disposé un joint torique étanche. Dans e .-ei'e In, le fond 32 comporte dans sa paroi interne une gorge 41 dens laquelle est placé un joint torique étanche. Comme on le voit sur la figure 4, un tube creux 22 coaxial au corps 2 est placé dans le vérin. D'autre part, la tige 6 dl7 piston 3 est de forme cylindrique creuse et est montée sur le tube 22 Be façon télescopique. Afin d'assurer son coulissement et son étanchéité avec le tube 22, la t ge 6 du piston 3 comporte, dans sa paroi interne, une gorge 42 dans laquelle est placé un joint torique étanche. Le capteur 21 est logé au moyen d'une pièce d'assemblage 43 dans le tube 22. La tige de détection 23 du capteur 21 s'étend dans la tige creuse 6 du piston 3 et est fixée à l'extrémité inférieure de cette dernière par l'intermédiaire d'une pièce isolante électrique 44. Ainsi, la tige de détection 23 est solidaire du piston 3 et se déplace an travers du corps du capteur 21. Afin d'obtenir des mesures exactes, un guide 45 est agencé à l'inte- rieur du tube 22. Le guide 45 est en un matériau isolant électriquement ; un câble électrique 24 y est placé pour permettre la transmission du signal de mesure au compteur 25 (voir la figure 1). Afin de protéger le vérin 1 contre le rayonnement thermique provenant de l'objet porté à haute température, le vérin 1 est muni d'un bouclier 46 de forme générale cylindrique. Le bouclier 46 est monté sur le corps 2 du vérin de façon télescopique ; le fond du bouclier 46 est fixé à l'extrémité inférieure de la tige 6 du piston 3 de façon à être solidaire du dépla- cement du piston. Comme on le voit sur la figure 4, le bouclier 46 présente un évidement 47 qui permet son déplacement sur le corps 2 du vérin. La touche 7 est montée à l'extrémité inférieure du bouclier 46 afin de pouvoir venir en contact de l'objet qui est -alors pris en sandwich entre la touche 7 et la touche 37. On explique ci-dessous le fonctionnement du dispositif de mesure d'épaisseur selon l'invention. Dans le cas d'un dispositif du type représenté sur la figure 1, on met tout d'abord le distributeur 10 dans une première position de façon à faire monter le piston 3 en position haute. On pose alors l'objet 8 sur le support 9. On met ensuite le distributeur 10 dans une deuxième position de façon à faire descendre le piston 3 jusqu'à ce que la touche 7 soit en contact avec la surface de l'objet 8. Dans ce cas, grâce à la présence du réducteur de débit unidirectionnel 16, la vitesse de descente du piston 3 est ralentie de façon telle qu'il n'y ait pas de choc lors du contact de la touche 7 avec l'objet 8. D'autre part, de l'air comprimé peut s'échapper à l'extérieur par l'orifice d'échappement 19 de façon à réduire la pression de la touche 7 sur l'objet 8.Ceci est très utile pour empêcher la touche 7 de pénétrer dans l'objet 8, notamment lorsque l'objet 8 présente une certaine plasticité. Après avoir effectué la mesure de l'épaisseur de l'objet 8 au moyen du capteur 21 et du compteur 25, on remet le distributeur 10 dans la première position. Dans le cas d'un dispositif du type représenté sur la figure 2, le fonctionnement est le même que celui du dispositif représenté sur la figure 1, excepté en ce qui concerne les points suivants - la vitesse de déplacement du piston 3 est ralentie à sa descente et aussi à sa montée, ce qui est favorable à l'entretien du dispositif et à l'exactitude des mesures, - on utilise du liquide sous pression, ce qui permet d'obtenir une pression plus stable de la touche 7 sur l'objet qu'avec de l'air comprimé en effet, ceci est préférable pour les mesures en continu. Pour la même raison, on peut se passer de l'orifice d'échappement 19. Le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 3 est essentiellement le même que celui du dispositif représenté sur la figure 1. Toutefois, le ressort 31 remplit certaines fonctions spécifiques - tout d'abord, le ressort 31 exerce une force faisant monter le piston 3 en position haute pour une première position du distributeur 33, - de plus, le ressort 31 joue un rôle d'amortisseur de la vitesse de déplacement et de la pression du piston 3, pour une deuxième position du distributeur 33, c' est-a-dire lors de la descente du piston 3. Le mode de réalisation représenté sur la figure 3 est préférable lorsqu'on désire utiliser un dispositif de faibles dimensions. Comme on le comprendra, le dispositif de l'invention trouve de multiples applications dans les mesures d'épaisseur. Notamment, le mode de réalisation représenté sur la figure 4 est particulièrement bien adapté à la mesure de l'épaisseur d'objets portés à haute température, tels que des brames et des tôles en acier dans les usines de laminage. Le dispositif considéré présente entre autres l'avantage de pouvoir être portable (son poids peut être d'environ 2 Kg seulement). Bien entendu, il est interchangeable : on le connecte sur place aux sources électrique et d'air comprimé qui se trouvent à l'endroit où doit être effectuée la mesure. De plus, il est à noter que le dispositif de l'invention peut être monté sur le bras d'un automate, ce qui permet des mesures automatiques de l'épaisseur d'une série de pièces suivant l'ordre d'une logique prédéterminée. Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers décrits Ainsi, la technologie particulière du vérin décrite en référence aux dessins annexés peut etre remplacée par toute autre technologie équivalente sans sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendications annezees= REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'épaisseur d'un objet, caractérisé en ce qu'il comporte - un vérin 1 qui comprend un piston 3 muni à son extrémité inférieure d'une touche 7 susceptible d'être en contact avec l'objet 8 et qui est pourvu de moyens d'amenée et de sortie d'un fluide sous pression de façon à provoquer le déplacement du piston 3, - un capteur 21 fixé au corps 2 du vérin, qui comporte une tige de détection de déplacement 23 solidaire à l'une de ses extrémités de la touche 7 et qui transforme le déplacement de la tige 23 en un signal électrique 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'amenée et de sortie d'un fluide sous pression sont constitués par un distributeur 10 qui comporte un conduit d'amenée 14 et un conduit de sortie 15 dudit fluide, ledit distributeur 10 mettant en communication sélectivement, d'une part, la chambre supérieure 4 du vérin avec le conduit d'amenée 14 et la chambre inférieure 5 du vérin avec le conduit de sortie 15 pour la descente du piston 3, et, d'autre part, la chambre inférieure 5 du vérin avec le conduit d'amenée 14 et la chambre supérieure 4 du vérin avec le conduit de sortie 15 pour la montée du piston 3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour régler la vitesse de déplacement du piston 3 dans le corps 2 du vérin. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour régler la vitesse de déplacement du piston 3 sont constitués par un réducteur de débit 30 disposé sur le conduit de sortie 15 du distributeur 10. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour régler la vitesse de déplacement du piston 3 à la descente sont constitués par un réducteur de débit unidirectionnel 16 placé sur un conduit mettant en communication la chambre inférieure 5 du vérin avec le distributeur 10. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour limiter la pression du piston 3 sur l'objet 8. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens pour limiter la pression du piston 3 sur l'objet 8 sont constitués par un orifice d'échappement à débit limité 19 ménagé dans la chambre supérieure 4 du vérin. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin 1 comporte un ressort 31 agissant sur le piston 3, de façon à exercer une force tendant à faire monter le piston 3. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le piston 3 présente un conduit axial interne au travers duquel passe la tige de détection 23 du capteur 21. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un tube creux 22, coaxial au corps 2 du vérin, est ménagé dans ledit corps 2, le capteur 21 étant logé dans ce tube creux 22 et le piston 3 étant monté sur ce tube 22 de façon télescopique coulissante et étanche. 11. Dispositif selon l'une des revendications I à 10, caractérisé en ce que le tube creux 22 comporte un guide 45 dans lequel se déplace la tige de détection 23. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un support en forme de U 34, dont l'une des extrémités 35 est reliée au corps 2 du vérin et dont l'autre extrémité 36 comporte une touche 37 placée de façon à être en regard de la touche 7 montée sur l'ex- trémité inférieure du piston 3. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le fluide sous pression est de l'air comprimé. 14. Dispositif selon 11 une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend un bouclier thermique 46 de forme générale cylindrique, qui est fixé à ltextrémité inférieure du piston 3 et qui est monté sur le corps 2 du vérin de façon télescopique coulissante. 15. Application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 14 à la mesure de l'épaisseur d'objets à haute température.