Brevet FR2528178A1 — publié le 19831209

La présente invention concerne le contrôle magné- tique d'articles aimantables et plus particulièrement un appareil pour induire automatiquement un champ magnétique dans une pièce métallique de forme allongée, laquelle est ensuite saupoudrée d'une poudre magnétique pour localiser des défauts dans la pièce en observant l'orientation des particules à la surface de la pièce. On sait que des lignes de flux magnétique s'éta- blissent dans un article en matériau aimantable soumis à l'action d'une force magnétisante Les trajets suivis par ces lignes de flux sont déterminés pour une grande part par le degré de conti- nuité et l'homogénéité de l'article Si un article aimanté présente des solutions de continuité, des criques, des soufflures ou des défauts d'homogénéité d'un type quelconque, les lignes de flux à l'intérieur de l'article sont déformées par de tels défauts Donc, lorsqu'on dépose des particules magnétiques finement divisées sur la surface d'un article aimanté contenant un défaut, selon une technique qui est également connue, les particules, en raison des lignes de dispersion du flux, sont attirées de façon prédominante par la surface de l'article située directement au-dessus du défaut, rendant ainsi visible l'emplacement du défaut. Ce procédé de détection de défauts par particules magnétiques peut être utilisé, soit comme moyen de contrôle primaire, soit comme moyen de contrôle secondaire de pièces Dans le premier cas, les opérations d'aimantation et d'inspection s'effectueront souvent directement dans la ligne de fabrication de l'article (dans le parcours suivi par l'article au cours de sa fabrication) Dans le second cas, le contrôle par particules magnétiques fait habi- tuellement suite à un contrôle primaire de la pièce, effectué par exemple par une unité de contrôle non destructif ou unité CND qui pourrait contrôler l'article à l'aide de courants de Foucault induits dans l'article Si une telle unité détecte un défaut dans une pièce, celle-ci reçoit automatiquement une projection de peinture à l'endroit o se trouve le défaut Alors que la plupart des défauts superficiels peuvent ainsi être rendus visibles par un maquage à la pr Ln ir >, -réa ns dé'au ts ne sont pas visibles et leurs limites doivent être marquées davantage En pareil cas, un contrble secondaire par particules magnétiques est utile, spécia- lement dans une application comme celle décrite à titre d'exemple dans ce qui va suivre; L'opération critique et la plus difficile dans le procédé de contrôle par particules magnétiques est l'aimantation de l'article De nombreux équipements actuellement en service demandent, pour l'aimantation, la fixation manuelle ce qui prend beaucoup de temps de câbles électriques aux extrémités de la pièces pour y faire passer un courant de forte intensité Cette méthode d'aimantation est naturellement très dangereuse en raison du contact direct de l'homme avec la source de courant électrique. Différents dispositifs pour produire l'aimantation d'articles de forme allongée ont été mis au point Par exemple, les appareils décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 271 663 et 2 990 512 sont conçus pour le contrôle magnétique de billettes Chacun de ces appareils produit l'aimantation de la billette au moyen d'un dispositif d'aimantation appliqué contre les extrémités de la billette Pour cette raison, ces appareils demandent le déplacement transversal de la pièce hors de son parcours en ligne droite pour l'opération d'aimantation En fait, on ne connalt actuellement aucun appareil capable d'aimanter automatiquement une pièce de forme allongée sans que cela demande la déviation de la pièce de son parcours de fabrication normal - Selon l'invention, un appareil pour aimanter une pièce de forme allongée traversant l'appareil longitudinalement est caractérisé en ce qu'il comprend un support de pièce électriquement isolant, un chariot déplaçable longitudinalement le long d'un support primaire jusqu'à une position au-dessus d'une extrémité de la pièce, un dispositif de positionnement relié au chariot et servant au posi- tionnement du chariot par rapport à cette extrémité de la pièce, un premier dispositif de contact électrique relié au chariot et conçu pour être amené en contact avec et écarté de ladite extrémité de la pièce, un second dispositif de contact électrique conçu pour être amené en contact avec et écarté de l'autre extrémité de la pièce, ainsi qu'une source de ccurrnt électrique pour faire circuler un courant d'aimantation à travers la pièce entre le premier et le second dispsitif de contact. L'appareil selon l'invention peut être placé direc- tement à la suite d'une unité de contrôle non destructif dans la ligne de fabrication de la pièce Si une pièce ne demarde pas à être soumise à un contrôle magnétique, elle traverse directement l'appareil sur son parcours de fabrication habituel Par contre, si une pièce donnée doit être soumise à un contrôle supplémentaire à la suite de celui effectué par l'unité de contrôle non destructif, un arrêtoir mécanique éclipsable prévu à l'extrémité de sortie de l'appareil est introduit dans le parcours de défilement de la pièce pour l'arrêter. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale d'un appa- reil d'aimantation selon l'invention précédé d'une unité de contrôle non destructif; la figure 2 est une élévation latérale à plus grande échelle du chariot de cet appareil; la figure 3 est une vue en bout côté arrière du chariot de figure 2; la figure 4 est une vue en bout partielle du côté avant du chariot; la figure 5 est une vue en bout c 5 té arrière du second dispositif de contact électrique mais à plus grande échelle que sur figure 1; et la figure 6 est une représentation schématique du circuit d'aimantation de l'appareil. L'ensemble représenté figure 1 forme un système 10 de contrôle de pièces, comprenant une unité de contrôle non destructif (C>D) 12 et un anpareil automatique d'aimantation 14 selon l'invention. La figure 1 représente également une pièce 16 de forme allongée; il peut s'agir d'un tuyau, d'une tige, d'une barre, d'une billette ou de tout autre objet aimantable de forme allongée. L'appareil d'aimantation 14 comporte une structure de support pour un chariot 24 Cette structure est constituée de quatre montants 20, deux à chaque extrémité de l'appareil 14, qui supportent des poutres transversales 22 fixées aux sommets des montants 20 et orientées transversalement au parcours de défilement 18 de la piè^ce 16 La structure de support comporte en outre un chemin de roulement 23 installé au-dessus du parcours de défile- ment 18 et supporté aux extrémités par les poutres 22. Le chariot 24, mobile longitudinalement le long du chemin de roulement 23, est représenté plus en détail sur les figures 2, 3 et 4 Le chassis du chariot 24 est constitué essen- tiellement de quatre poutres horizontales en I, formant deux lon- gerons 25, une traverse avant 26 et une traverse arrière 27, qui forment un rectangle et sont soudées entre elles Lestermes "avant" et "arrière" désignent ici les cotés dirigés vers la sortie respectivement le point d'entrée de la pièce 16 dans l'appareil 14. Au milieu sur le dessus de la traverse arrière 27 est fixée rigi- dement une pièce de suspension 28, dont l'extrémité supérieure est attachée à un groupe moteur 30; Un groupe de roulement non commandé 32 est fixé à l'extrémité supérieure d'une pièce de suspension semblable 29 à l'avant du chariot 24 Les groupes 30 et 32 comportent des galets qui sont supportés par et peuvent rouler le long du chemin de roulement 23 Une butée 34 est disposée transversalement sur le milieu des longerons 25 pour empêcher tout mouvement accidentel du chariot 24 vers le haut, ce qui pourrait déloger le chariot du chemin de roulement 23 Des butoirs 35 empêchent le chariot 24 de heurter les poutres transversales 22 ou de sortir du chemin de rou- lerient 23. Le chariot 24 comprend en outre, à l'avant, une pièce de support verticale 36 constituée d'une plaque métallique 37 qui est rigidement f ixée sous la traverse avant 26 par des nervures 38 Des plaques verticales 40 sont fixées-sur les cotés opposés du support vertical 36 et s'étendent longitudinalement vers l' arrière du chariot 24 Sur les extrémités arrière des plaques verticales 40 sont fixées, transversalement à la direction de défilement 18, des glissières verticales 42 constituées par des barres avec des trous oblongs 43 De façon analogue, la partie arrière du chariot 24 comprend un support vertical 44 constitué d'une plaque verticale 45 finée rigidement sous la traverse arrière 27 par des nervures 46 28178 soudées Sur le cfté avant du support vertical 44 est fixée rigide- ment une embase de réglage 48 formée par une plaque verticale paral- lèle à la plaque 45 Des barres d'appui 49 sont fixées sur la plaque et le long des bords supérieur et inférieur de l'embase 48 comme éléments de support supplémentaires de celle-ci Les quatre angles de l'embase 48 portent des pattes horizontales 50, 52 qui sont dirigées vers l'avant et servant à supporter deux vis de réglage 70. Le chariot 24 est renforcé par deux entretoises latérales 53 formées par des barres horizontales fixées rigidement entre les supports verticaux 36 et 44 sur chaque côté du chariot. Un dispositif de réglage en hauteur 54 est disposé par une poutre verticale en I 56 entre les glissières 42 et l'embase 48, avec l'âme de la poutre sur l'axe longitudinal de l'appa- reil d'aimantation 14 Sur la semelle (les ailes) arrière de la poutre verticale 56 est fixée une plaque verticale 58 qui s'étend pratiquement sur toute la largeur du chariot 24 et présente des lumières verticales 60 près de ses bords verticaux Le dispositif de ré lage 54 est supporté en partie par une série de boulons 62 qui traversent les lumières 60, l'embase 48 et la plaque verticale 45. Les boulons 62 sont entourés d'entretoises 64 maintenant l'écarte- ment voulu entre la plaque verticale 58 et l'embase 48 Les bords latéraux opposés de la plaque verticale 58 portent des blocs 66 de réglage en hauteur, qui sont dirigés vers l'embase 48 et pré- sentent des trous taraudés 68 Les deux vis de réglage 70 déjà mentionnées traversent les trous 68 des blocs 66 et leur rotation permet de varier la hauteur de l'ensemble comprenant les blocs 66, la poutre verticale 56 et tous les éléments portés par elle, y compris le premier dispositif de contact électrique décrit dans ce qui va suivre Le mouvement des vis 70 est synchronisé par un méca- nisme 72 comprenant une chaîne et des pignons sur les vis, de sorte que la rotation de l'une d'elles fait tourner l'autre vis 70 de la même quantité Le dispositif de réglage en hauteur 54 est supporté à l'avant par des boulons 74 qui traversent des plaques verticales 76 soudées à la semelle avant de la poutre 56, de même que les trous oblongs 43 des glissières verticales 42. Sur l'avant de la poutre 56 est monté un ensemble de support rétractable 78 qui est pointé vers le bas Cet ensemble comprend un premier support verticalement rétractable 82 qui est fixé à la partie supérieure de la semelle avant de la poutre 56. Le support 82 est formé par un vérin pneumatique dont le piston 84 possède une course suffisante pour qu'un dispositif de positionne- ment qui y est attaché et qui sera décrit ci-après puisse venir buter contre l'extrémité arrière de la pièce 16 et puisse arrêter ainsi le chariot 24 sur le chemin de roulement 23 au-dessus de cette extrémité Plus précisément, le vérin 82 est fixé à la poutre ver- ticale 56 par son cylindre et avec la tige de piston 84 dirigée vers le bas A l'extrémité inférieure de la tige de piston est fixée une pièce de suspension 86 Cette pièce possède une partie longitudinale fixée à la chape de la tige de piston et une plaque verticale orien- tée transversalement, qui est fixée au côté arrière de cette partie longitudinale Pour que le mouvement du piston 84 soit parfaitement vertical, la pièce de suspension 86 porte à l'arrière un guide 88 qui est verticalement mobile sur la semelle avant de la poutre 56. Le dispositif de positionnement, désigné par 90, est fixé rigidement sur l'arrière de l'extrémité inférieure de la pièce de suspension 86. Le dispositif de positionnement 90 est formé de préférence d'un interrupteur de fin de course dirigé vers le bas, mais il est pos- sible d'utiliser n'importe quel autre dispositif de positionnement à la place Il peut s'agir notamment d'un capteur photoélectrique. Le dispositif de positionnement 90 est relié à l'organe de commande pour le groupe moteur 30 en vue de l'arrêt de l'avance longitudinale du chariot 24 au-dessus de la pièce 16 au moment o le chariot se trouve au-dessus de l'extrémité arrière de la pièce. Un second support vertical rétractable 92 est fixé sur la face avant de la partie en forme de plaque verticale de la pièce de suspension 86 Comme le premier support 82, ce second support 92 est formé de préférence d'un vérin pneumatique monté avec la tige de piston 94 dirigée vers le bas L'extrémité inférieure de cette tige porte un support 96 électriquement isolant Un premier dispositif de contact 98 est fixé au support 96 par un axe 100 Le dispositif de contact 98 est de préférence un bloc de cuivre formant un patin de contact Il est cependant possible d'utiliser n'importe quel autre dispositif convenable pour établir un bon contact élec- trique avec la pièce 16. Pendant l'opération d'aimantation, la pièce 16 est supportée par des rouleaux de transport 102 qui sont électriquement isolants Un arrêtoir 104 qui peut être escanoté sélectivement est installé à proximité et entre les montants 20 à l'extrémité avant de l'appareil 14 Près de cette même extrémité de l'appareil 14 et directement à côté du parcours de défilement 18 se trouve le second dispositif de contact électrique 106 (cf figure 5) formé dans l'exemple représenté par des mâchoires de contact qui sont supportées par deux dispositifs de déplacement jumelés 108 dont les mâchoires sont isolées électriquement constitués par exemple par deux vérins pneumatiques montés sur un socle commun 109. Le circuit d'aimantation utilisé dans l'appareil est représenté schématiquement sur la figure 6 Le courant électrique d'aimantation est fourni par une source 110 Il peut s'agir de n'importe quelle source capable de fournir, sous basse tension, un courant continu ou un courant redressé pleine onde d'intensité élevée et convenant à des fins de magnétisation Il est préférable, quoique cela ne soit pas indispensable, que la source soit capable de fournir un courant d'une intensité maximale de 10 000 ampères Une borne de sortie de la source de courant 110 est connectée à un câble 112 menant au patin de contact 98, tandis que l'autre borne de sortie est connectée par un câble 114 au second dispositif de contact élec- trique 106 Lorsque le circuit est fermé et alimenté, le courant d'aimantation passe de la source 110 par le câble 112 et le patin de contact 98 à travers la pièce 16 et retourne ensuite par le second dispositif de contact électrique 106 et le câble 114 à la source 110. Le fonctionnement de l'appareil d'aimantation 14 demande certains réglages préalables Le dispositif de positionne- ment 90 et le patin de contact 98 sont d'abord réglés à une hauteur de départ par le réglage en hauteur de la poutre verticale 56. La hauteur de départ du patin 98 est à environ 5 cm au-dessus de la surface de la pièce 16 à aimanter et l'opération commence par l'excitation du vérin pneumatique 82 pour abaisser le patin 98. Ensuite, on desserre les boulons 62 et 74 pour que la poutre 56 puisse glisser dans les lumières 60 et les trous oblongs 43 Après cela, on déplace la poutre 56 par rapport au chariot 24 au moyen des vis de réglage 70, lesquelles tournent conjointement en raison du mécanisme de synchronisation 72 Lorsque le patin de contact 98 a été réglé à environ 5 cm au-dessus de la pièce 16, on serre de nouveau les boulons 74 et 62 pour bloquer la poutre 56. Ensuite, le chariot 24 est amené à sa position de départ lcngitudinaiem ent derrière la position prévue de l'extrémité arrière de la pièce 16, position qui dépend bien entendu de la longueur de la pièce 16 à contrôler Généralement, la possibilité de choisir entre trois positions de départ suffira pour permettre l'aimantation de pièces d'une grande variété de longueurs au mcoyen de l'appareil d'aimantation 14 Le nctionnement de l'appareil est déclenché par les résultats du contrôle non destructif de la pièce 16 lors de son passage à travers de l'unité CND 12 Un signal de cette uni té commande le butoir 104 à l'extrémité avant de l'appareil 14. Si la pièce 16, un tuyau par exemple, ne présente aucun défaut, le butoir éclipsable 104 est automatiquement abaissé, de sorte que le tuyau peut poursuivre son chemin sur le parcours 18 vers la partie consécutive du processus de fabrication. Par contre, si l'unité CND 12 détecte un défaut dans la pièce 16, le butoir 104 reste en position haute ou relevée, de sorte qu'il arrête la pièce 16 sur le parcours 18 dans l'appareil d'aimantation 14 Dès qu'une pièce 16 présentant un défaut vient en contact avec le butoir 104, la partie du système de transport de pièces comprenant les rouleaux 102 dans l'appareil d'aimantation est automatiquement arrêtée, de sorte que la pièce est correctement positionnée pour l'aimantation Les vérins pneumatiques 108 du second dispositif de contact électrique 106 sont automatiquement alimentés, de sorte que les mâchoires de contact sont amenées de leurs positicns en dehors du parcours 18 à leurs positions en contact électrique avec la pièce 16 Pendant que le second dispcsitif de' contact 106 se fer e le groupe moteur 30 produit le déplacement du chariot 24 sur le chemin de roulement 23, à partir de sa posi- tion de départ présélectionnée derrière l'extrémité arrière de la pièce 16 en direction de l'extrémité avant de la pièce Le premier support récractable 82 est excité simultanément, de sorte que le patin de contact 98 est amené à proximité de la pièce 16 Il est 2 528178 à noter que, à ce stade, le second support rétractable 92 reste désexcité, c'est-à-dire reste à sa position haute o le patin de contact 98 est prépositionné à environ 5 cm au-dessus de la pièce 16. Lorsque le dispositif de positionnement 90 vient en contact avec l'extrémité arrière de la pièce 16, il se passe simultanément deux choses: le groupe moteur 30 du chariot 24 est arrêté et le second support 92 est excité, de sorte que le patin 98 est abaissé à une position o il est en contact électrique intime avec la surface de la pièce 16 à proximité immédiate de l'extrémité arrière de la pièce. Lorsque à la fois le second dispositif de contact 106 et le patin 98 sont en contact intime avec la pièce 16, la source 110, commandée automatiquement, fait circuler le courant d'aimantation dans la pièce 16 et produit ainsi un champ magnétique résiduel sur toute la longueur de celle-ci L'aimantation de la pièce est suivie de plusieurs opérations simultanées: primo, le butoir 104 est éclipsé, secundo, le second dispositif de contact 106 est ramené à la posi- tion de départ en dehors du parcours 18, tertio, le premier 82 et le second support 92 sont désexcités, de sorte que la pièce aimantée peut être transférée transversalement à l'appareil 14 par exemple - des rouleaux de transport 102 à l'endroit voulu en vue de l'appli- cation de la poudre magnétique Lorsque la pièce suivante traverse l'unité CND 12, le chariot 14 retourne à sa position de départ présélectionnée et l'appareil 14 est prêt à effectuer une nouvelle opération d'aimantation Il est prévu que tout le cycle de position- nement et d'aimantation puisse se dérouler en 10 secondes environ. R E V E N D I C A T I O N S 1 Appareil pour aimanter une pièce de forme allongée traversant l'appareil longitudinalement, caractérisé en ce qu'il comprend un support de pièce électriquement isolant ( 102), un chariot ( 24) déplaçable longitudinalement le long d'un support primaire ( 23) jusqu'à une position au-dessus d'une extrémité de la pièce ( 16), un dispositif de positionnement ( 78) relié au chariot ( 24) et servant au positionnement du chariot ( 24) par rapport à cette extrémité de la pièce ( 16), un premier dispositif de contact électrique ( 98) relié au chariot ( 24) et conçu pour être amené en contact avec et écarté de ladite extrémité de la pièce ( 16), un second dispositif de contact électrique ( 106) conçu pour être amené en contact avec et écarté de l'autre extrémité de la pièce ( 16), ainsi qu'une source ( 110) de courant électrique pour faire circuler un courant d'aimantation à travers la pièce ( 16) entre le premier ( 98) et le second ( 106) dispositif de contact. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement ( 78) est déplaçable par rapport au chariot ( 24) pour pouvoir être amené dans le parcours de la pièce ( 16) et pour pouvoir être sorti de ce parcours. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement comporte un premier support rétractable ( 82) prévu sur le chariot ( 24) et un interrup- teur de fin de course ( 90) prévu sur l'extrémité rétractable ( 84) de ce premier support ( 82). 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier dispositif de contact électrique ( 98) comporte un second support rétractable ( 92) prévu sur le chariot ( 24) et un patin de contact ( 98) prévu sur l'extrémité rétractable ( 94) de ce second support rétractable ( 92). Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second support rétractable ( 92) est supporté par l'extrémité rétractable ( 84) du premier support rétractable ( 82). 2 5 2 8 1 7 8 1.1 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier ( 82) et le second ( 92) support rêtractables sont formés chacun d'un vérin mû par un fluide. 7 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le support primaire ( 23) comporte un chemin de roulement et en ce que le chariot ( 24) com- porte une première ( 28) et une seconde ( 29) partie de châssis orientées verticalement et solidaires d'extrémités opposées d'un châssis ( 25, 26, 27) du chariot, un groupe moteur ( 30) attaché à la première partie -du châssis ( 28) et destiné à propulser le chariot ( 24) le long du chemin de roulement ( 23) ainsi qu'un groupe de roulement ( 32) non commandé qui est attaché à ladite seconde par- tie du châssis ( 29) et qui roule comme le groupe moteur ( 30) sur le chemin de roulement ( 23). 8 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une liaison réglable ( 54) entre le chariot ( 24) et le dispositif de position- nement ( 78).