Brevet FR2508629A1 — publié le 19821231

La présente invention concerne un équipement de détection automatique de défauts sur la surface d'un roulement A l'heure actuelle, on effectue la détection des défauts sur la surface d'un roulement d'une manière essentiellement manuelle, à savoir par un opérateur qui examine le roulement en essayant de détecter le défaut éventuel apparaissant sur la surface de ce roulement. Par exemple, le roulement peut comporter une surface décapée, des traces de rouille, un grippage circonférentiel, des marques de meulage (introduction anormale du roulement dans la machine de meulage), etc. Le système de contrôle mentionné ci-dessus n'est pas complètement exempt d'inconvénients. En fait, l'évaluation faite par l'opérateur est un peu subjective et elle est affectée par des conditions telles que la fatigue ou un défaut d'attention de l'opérateur. En outre, le temps de contrôle est assez long du fait que l'opérateur doit examiner toutes les surfaces extérieures du roulement, c'est-à-dire les surfaces correspondant au diamètre extérieur et au diamètre intérieur, ainsi que les surfaces latérales des deux bagues. De toute manière, la présence de l'opérateur est indispensable dans un tel système de contrôle. L'invention a pour objet de fournir un équipement permettant une détection automatique des défauts qui apparaissent sur les surfaces d'un roulement et d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus. La présente invention se rapporte donc à un équipement de détection automatique de défauts sur la surface d'un roulement qui est caractérisé en ce qu'il comprend - un moyen émettant un rayonnement visible, - un ensemble de transducteurs optico-électriques, - au moins une fibre optique qui canalise le rayonnement visible depuis ledit moyen émetteur en direction de la surface dudit roulement et qui canalise également le rayonnement visible correspondant réfléchi par ladite surface vers ledit ensemble de transducteurs optico-électriques, - un circuit de traitement comportant des comparateurs à seuils, reliés audit ensemble de transducteurs optico électriques et à une source de tension de référence, et - un circuit de signalisation relié à la sortie du circuit de traitement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - Fig. 1 est une vue schématique de la partie électrique d'un équipement conforme à la présente invention, et - Fig. 2 est une coupe prise suivant la ligne II-II de la fig. 1 En considérant maintenant plus particulièrement la fig. 1, on voit que la référence numérique 1 désigne d'une façon générale un équipement de détection automatique de défauts de surface d'un roulement 2. En particulier, l'équi- pement 1 comprend une lampe 3 dont les bornes sont reliées respectivement à la masse et à une borne 4 reliée, d'une manière non représentée, à un pôle positif d'une source d'alimentation en courant, ainsi qu'une fibre optique 5. Cette dernière a été représentée en coupe sur la fig. 2 et elle comporte, en particulier, une branche 6 qui canalise le rayonnement visible émis par la lampe 3 vers une surface 7 du roulement 2 (dans ce cas particulier, la surface 7 constitue la surface extérieure de.la bague extérieure 8 dudit roulement). La fibre optique 5 comporte également deux branches 11, 12 qui sont chacune pourvues d'une première extrémité dirigée vers la surface 7, à partir de laquelle elle reçoit le rayonnement visible réfléchi par la surface 7 proprement dite, et une extrémité opposée dirigée vers un transducteur optico-électrique correspondant 13, 14, constitué dans cc cas particulier par une photodiode.En particulier chaque photodiode 13, 14 est polarisée inversement et comporte une cathode reliée à une borne 16, 17 qui est à son tour, connectée, d'une manière non représentée, à un pôle positif d'alimentation tandis que l'anode est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance fixe 18, 19, à une résistance réglable 20, 21 reliée à un pôle 22,23 qui, à son tour, est relié d'une façon non représentée à un pôle négatif de ladite source. L'équipement 1 comprend un circuit de traitement, désigné dans son ensemble par la référence 25 et qui reçoit le signal engendré par les photodiodes 13 et 14 de manière à commander, dans des conditions particulières qui seront spécifiées dans la suite, un circuit de signalisation 26 de tout type approprié (optique, acoustique, électromécanique, etc.). Plus particulièrement, le circuit de traitement 25 comprend deux circuits d'adaptation d'impédance 27, 2 & qui sont chacun reliés par leur entrée au point de jonction entre la photodiode 13 et la résistance 18 d'une part et la photodiode 14 et la résistance l9 d'autre part.Les sorties des circuits d'adaptation 27, 28 sont reliées entre elles et elles sont connectées respectivement aux entrées de filtres à bande passante 31, 32 qui sont de préférence du type actif, ainsi qu'à une première borne des résistances 33, 34. Avantageusement, le filtre 31 a une bande de fréquence comprise entre quelques Hz (3 à 5 Hz) et environ une centaine de Hz (par exemple 150 Hz) ; le filtre 32 a, au contraire, une bande de fréquence qui est avantageusement comprise entre environ une centaine de Hz (100 à 200 Hz) et environ un millier de Hz (800 à 1000 Hz). La sortie du filtre 31 est reliée, par l'intermédiaire d'un circuit redresseur 35, à une entrée de non-inversion d'un comparateur 36 dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'une diode 37 à l'entrée du circuit 26. La seconde borne de la résistance 33 est reliée à une première borne d'un condensateur 38 dont la seconde borne est reliée à la masse, ainsi qu'à un point de jonction entre les bornes de résistances 39, 40. L'autre borne de la résistance 39 est reliée à une borne 41 connectée, d'une manière non représentée à un pôle positif de la source d'alimentation en tension ; la résistance 40 est au contraire connectée par son autre borne la masse par l'intermédiaire d'un potentiomètre 42 dont le curseur est relié à une entrée d'inversion du comparateur 36. La seconde borne de la résistance 34 est reliée à la fois à une première borne d'un condensateur 44, dont une seconde borne est reliée à la masse, ainsi qu'à l'entrée de non-inversion d'un comparateur 45, dont la sortie est reliée à l'entrée du circuit de signalisation 26 par l'intermédiaire de la jonction anode-cathode d'une diode 46. L'entrée d'inversion du comparateur 45 est reliée à un point de jonction entre les bornes des résistances 47, 48 ; une autre borne de la résistance 47 est connectée à une borne 49 qui est elle même reliée, d'une manière non représentée, à un pôle positif d'une source d'alimentation tandis que l'autre borne de la résistance 48 est connectée à la masse.La sortie du filtre 32 est reliée directement à l'entrée de non inversion d'un comparateur 51 dont la sortie est connectée par l'intermédiaire de la jonction anode-cathode d'une diode 52, à l'entrée du circuit de signalisation 26. L'entrée d'inversion du comparateur 51 est connectée au curseur d'un potentiomètre 53 dont une borne est reliée à la masse tandis que l'autre borne est connectée, par l'intermédiaire d'un-e résistance 54, à une borne 55 reliée, d'une manière non représentée, à un pôle positif d'une source d'alimentation du type continu. Sur la fig. 1, on n'a pas représenté les moyens permettant de faire tourner le roulement 2 autour de son axe et de le déplacer par rapport à l'extrémité de la fibre 5 dirigée vers la surface 7. En référence à la fig. 2, on peut noter que la fibre 5 a essentiellement une forme de H et comporte une branche 6 formée essentiellement de trois sections 6a, 6b, 6c qui définissent dans l'ensemble à nouveau une structure en forme de H ; la branche 11 comprend deux sections lla, llb placées à l'extérieur de, et parallèlement aux sections 6a, 6c tandis que la branche 12 comprend une seule section 12a disposée parallèlement à la section 6b et perpendiculaire aux sections lia, llb. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'équipement 1 conforme à la présente invention ; comme on le voit, ledit équipement permet de signaler la plupart des défauts possibles de surface du roulement 2, par exemple des marques créées par la meule, un roulement excessivement brillant par rapport à ce qui devrait être son aspect normal, une surface décapée (roulement excessivement mat), des défauts localisés dans des zones spécifiques de la surface 7 ou bien les defauts couvrant de grandes zones de la surface du roulement (rouille, rayures, etc.). Avant de procéder à l'examen de la surface 7 du roulement, il est nécessaire de régler les seuils des comparateurs 36 et 51 en agissant sur les curseurs correspondants des potentiomètres 42, 53 ; cette opération de réglage est effectuée seulement une fois par un opérateur expérimenté puis elle est considérée comme valable pour l'examen de tous les roulements d'une série donnée. Le seuil du comparateur 45 est, au contraire, maintenu à une valeur de préférence élevée et fixée à l'aide des résistances 47, 48. On va supposer initialement que le roulement à examiner est exempt de défauts de surface. Dans ce cas, la quantité de rayonnement lumineux réfléchi par la surface 7 pendant la rotation du roulement et transmis aux photodiodes 13, 14 par l'intermédiaire de la fibre 5 rentre dans les limites normales, c'est-à-dire qu'il ne dépasse pas les valeurs de seuils établies par les comparateurs 36, 45, 51. Les signaux de sortie de ces comparateurs sont, par conséquent, à un niveau faible et il en résulte qu'aucun signal n'est transmis au circuit de signalisation 26. On va maintenant supposer que la surface 7 comporte un défaut couvrant une grande zone de ladite surface 7. Dans ce cas, le signal produit par les photodiodes 13 et 14 rentre dans la bande de fréquence du filtre 31 qui amplifie le signal et le transmet à l'entrée de non-inversion du comparateur 36. En supposant maintenant que ledit signal dépasse la valeur de seuil du comparateur 36, il se produit une commutation de la tension de sortie du comparateur et Far conséquent une transmission au circuit 26 d'un signal indiquant la présence d'un défaut. Dans le cas où la zone sur laquelle se trouve le défaut est assez petite, le signal électrique correspondant qui est obtenu à une distribution de fréquence essentiellement comprise dans la bande du filtre 32. En conséquence, dans ce cas, le comparateur 51 réagit et transmet un signal, par l'intermédiaire de la diode 52, à l'entrée du circuit 26. Dans le cas ou ladite surface 7 ne présente pas de défaut, mais est seulement excessivement brillante, par exemple du fait qu'elle a frotté contre les guides glissants de la machine de meulage, le signal réfléchi par cette surface 7 est, dans ce cas, bien plus fort que celui réfléchi normalement. I1 en résulte que l'entrée de non-inversion du comparateur 45 reçoit un signal qui dépasse la valeur de seuil établie par les résistances 47 et 48. En conséquence, dans ce cas également, il se produit une commutation du signal de 'sortie fourni par le comparateur et par conséquent la transmission d'un signal d'erreur au circuit 26. Dans le cas où la surface 7 du roulement 2 est décapée, le signal optique réfléchi est un peu plus faible que la valeur normale. Une telle situation se traduit, par l'intermédiaire de la résistance 33 et du condensateur 38, par une diminution sensible de la tension appliquée aux extrémités du condensateur 38 et finalement par une diminution de la tension de seuil qui est fournie à l'entrée d'inversion du comparateur 36. Dans ce cas, le signal qui est appliqué à l'entrée de non inversion du comparateur 36, bien que rentrant dans les valeurs normales, est néanmoins suffisant pour dépasser le seuil, qui est maintenant considérablement abaissé, de sorte que le circuit 26 est encore autorisé à fonctionner. D'après l'analyse des caractéristiques de l'équipement 1, il apparalt que cet équipement permet d'atteindre les objectifs spécifiés ci-dessus. En premier lieu, l'action de l'opérateur est limitée au réglage initial de l'équipement tandis que l'évaluation des défauts s'effectue d'une manière objective et en outre, le temps nécessaire au contrôle du roulement est sensiblement diminué. La structure particulière de la fibre 5 permet de mettre en évidence des défauts qui sont orientes à la fois dans une direction circonférentielle et dans une direction transversale sur la surface 7 et ce résultat est obtenu grace à a disposition perpendiculaire de la section 12a par rapport aux sections lîa, llb. Il est clair qu'on peut prévoir une autre fibre équivalente à la fibre 5 pour examiner la surface intérieure de la bague intérieure du roulement 2 tan-dis que d'autres fibres, plus simples, par exemple formées seulement par deux branches, sont commodément utilisées pour examiner les quatre faces des bagues du roulement 2, sans modification du schéma d'équipement représenté sur la fig. 1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Equipement (1) de detection automatique de défauts sur la surface d'un roulement (2), caractérisé en ce qu'il comprend - un moyen (3) émettant un rayonnement visible - un ensemble de transducteurs optico-électriques (13,14) - au moins une fibre optique (5) qui canalise le rayonnement visible depuis ledit moyen émetteur (3) en direction de la surface (7) dudit roulement (2) et qui canalise également le rayonnement visible correspondant réfléchi par ladite surface (7) en direction de l'ensemble de transducteurs optico-électriques - un circuit de traitement (25) comportant des comparateurs à seuils reliés audit ensemble de transducteurs optico-électriques (13,14) et à une source de tension de référence, et - un circuit de signalisation (26) relié à la sortie dudit circuit de traitement (25). 2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre ledit ensemble de transducteurs optico-électriques (13,14) et ledit circuit de traitement (25), un dispositif d'adaptation d'impédance correspondant (27,28). 3. Equipement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que -ledit circuit de traitement (25) comprend au moins deux branches qui sont chacune reliées à un filtre à bande passante (31,32) dont le signal de sortie est appliqué à un comparateur respectif (36,51) dont la sortie est reliée audit circuit de signalisation (26). 4. Equipement selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun desdits filtres à bande passante (31,32) est du type actif. 5. Equipement selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, dans un premier (31) desdits filtres (31,32) la bande de fréquence est comprise entre quelques Hz et environ une centaine de Hz. 6. Equipement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit redresseur (35) connecté entre le premier filtre (31) et le comparateur (36). 7. Equipement selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, dans un second (32) desdits filtres (31,32), la bande de frequence est comprise entre environ une centaine et un millier de Hz. 8. Equipement selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que chacun desdits comparateurs (36,51) est pourvu d'un moyen de régulation (42,53) servant à régler la tension de seuil. 9. Equipement selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (33,38) qui reçoit le signal engendré par lesdits transducteurs optico-électriques (13,14) et qui produit un signal ayant directement une influence sur la valeur de la tension de seuil d'un (36) desdits comparateurs (36,51). 10. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit circuit de traitement (25) comprend un comparateur auxiliaire (45) dont le seuil d'intervention est avantageusement supérieur aux seuils desdits comparateurs (36,51) et comporte une entrée qui reçoit un signal fourni par lesdits transducteurs opticoélectriques (13,14) et avantageusement filtré par un filtre à bande passante (34,44). 11. Equipement selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit filtre à bande passante est du type résistance-condensateur (34,44). 12. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite fibre optique (5) a une section droite en forme de H. 13. Equipement selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite fibre optique (5) comporte une première branche (6) en forme de H qui est alimentée par ledit émetteur de rayonnement visible (3), une seconde branche (11) et une troisième branche (12) orientée perpendiculairement aux deux autres et agencée pour recevoir le rayonnement visible réfléchi par ladite surface (7) et pour canaliser ce rayonnement visible vers le transducteur optico-électrique correspondant.