Brevet FR2566115A1 — publié le 19851220

- l - 2566115 La présente invention concerne un procédé pour le contrôle de l'épaisseur d'une couche, cette épaisseur étant déterminée en différents points de la couche par l'obtention de la distance d'un objet portant la couche à la surface accessible de la couche, les maxima et minima de la valeur mesurée étant dé- tectés. Un procédé connu de ce genre repose sur la saisie et la mémorisation kides maxima et du minima de l'épaisseur de paroi et l'indication des valeurs maximales et/ou minimales, ainsi qu'éventuellement le déclenchement d'une alarme lorsque des valeurs limites sont dépassées. La mesure de l'épaisseur de paroi intervient au moyen d'un capteur inductif. Une mesure absolue est rendue difficile en raison de la relation de dépendance entre la mesure et la température, ainsi que d'autres facteurs influents. L'on sait d'autre part que la ou les têtes de mesure doivent être périodiquement dégagées de l'objet à mesurer, par exemple un câble ou un fil, pour effectuer un alignement du zéro. Mais cette procédure est compliquée et, dans certaines circonstances, l'on perd à cette occasion des valeurs d mesure importantes. L'on sait également que l'épaisseur de couche doit être déterminée sur quatre points, respectivement décalés de 900 et que l'excentricité doit pouvoir être évaluée à partir des valeurs de mesure. Il est d'autre part prévu d'obtenir l'épaisseur de couche locale à partir de l'excentricité, ainsi que des diamètres de la couche et du noyau revêtu, ainsi que d'une fonction angulaire (US-PS 3 426 437). Cependant, a cette occasion, l'on ne recherche et n'obtient aucun avantage sur le plan de la précision de mesure. L'invention a pour but de déterminer l'épaisseur Ipar de la couche, de même que des valeurs de mesure plus précises de l'excentricité, sans prendre les mesures compliquées mentionnées et sans perte de valeurs de mesure. Pour atteindre ce but, le procédé est caracterisé en ce qu'en plus de la me- sure des maxima et minima de l'épaisseur de la couche, au moins une dimension extérieure est simultanément mesurée et qu'une autre grandeur est déduite à partir de la différence entre les maxima et minima de l'épaisseur de la couche et de la dimension extérieure. Alors que les valeurs absolues de la mesure de l'épaisseur de paroi sont soumises, consécutivement à une variation des conditions de mesure, à - 2 l'insécurité mentionnée, les différences de ces valeurs de mesure, malgré une certaine non-linéarité de la fonction de mesure, le sont à de très faibles influences dues aux modifications des conditions de mesure. Etant donné que seuls lesmaxima et le minima sont les valeurs de mesure saisies, le point de ces valeurs extrêmes sur l'objet ne doit pas nécessairement être observé. En conséquence on peut travailler pour le contr8le de fils avec un dispositif de mesure fixe et une torsion régulière peut artificiellement être imposée aux fils, dans la mesure o ceux-ci ne subissent pas à priori une torsion suffisante dans un dispositif de refroidissement par pulvérisation en amont. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Ce dispositif est caracterisé par un instru- ment de mesure pour la saisie de l'épaisseur de paroi et du dic,.tire extérieur, ainsi que par un calculateur pour le calcul de l'excentricité et/ou de l'épaisseur de paroi minimale à l'aide de la différence entre une épaisseur maximale et minimale mesurée de paroi. D'autres détails et avantages de l'invention sont décrits ci-dessous en se référant aux dessins dans lesquels la figure 1 représente le point de mesure du dispositif, la figure 2 représente une coupe par un fil isolé ou un câble, l'épaisseur de paroi de l'isolation étant fortement exagérée pour permettre une représentation plus claire, la figure 3 représente schématiquement le contrôle d'un fil isolé dans une ligne de production, les figures 4 et 5 représentent schématiquement un dispositif de torsion du dispositif de mesure dans une vue latérale et d'en haut, les figure 6 et 7 représentent une variante du dispositif de mesure. - 3 - Le dispositif de mesure représenté figure 1 pour le contrôle de l'isolation d'un fil ou d'un câble (1) avec un conducteur (la), une isolation (lb), présente un instrument de mesure (2) avec une partie émetteur (2a) et une partie récepteur (2b) pour la mesure optique du diamètre extérieur ( D) et de la position du fil (1) ou de son isolation (lb). Des instruments de mesure de cette nature sont disponibles et les mesures qu'ils fournissent peuvent être considérées comme absolues. Un second instrument de mesure (3) sert à la mesure de l'épaisseur de paroi W de l'isolation l(1b). Des instruments de cette nature, en particulier des instruments qui mesurent la distance au conducteur (la) du fil (1) et en conséquence l'épaisseur locale de l'isolation, sont également connus. Les mesures fournies doivent être considérées comme "relatives", car leur valeur est fonction de conditions extérieures, en particulier de la température, ainsi que du diamètre du conducteur d et de sa structure (toron, câble). Comme évoqué, l'invention a pour objet d'obtenir de façon simple une indépendance élevée de la sensibilité de mesure de l'épaisseur de paroi. L'on admet pour les considérations suivantes que le diamètre d du conducteur (la) est constant et connu, mais cependant qu'il peut également être dans certains cas mesuré comme expliqué ultérieurement. Comme mentionné ci-dessus, l'on recherche à arrêter toutes les mesures sur la différence Wmax - Wmin entre le minima et le maxima de l'épaisseur de paroi mesurée. Les différentes valeurs jusqu'à présent évoquées sont représentées fig. 2. Il en résulte les relations suivantes pour la plupart des valeurs intéressantes d'une épaisseur de paroi WBmin minimale à calculer et l'excentricité E du conducteur dans l'isolation: in "2.... z11 -4- %,, -d sB = D _D 2 d _I) Min 22 /2 -) w w. E M max min -IX) Si E de II est reporté dans I, on obtient pour W -W. nW D- d max min i Les deux valeurs intéressantes, mais en particulier l'épaisseur de paroi minimale calculée WBmin, ne sont alors plus fonction d'une "mesure absolue" de l'épaisseur de paroi, mais seulement encore d'une différence des maxima et minima obtenus. Il ne s'agit donc plus que d'amener dans la bonne relation l'importance de la différence Wmax - Wmin avec les grandeurs "absolues" D et d, par ex. par le choix de l'amplification dans le canal de mesure de l'instrument de mesure (3). Par rapport a une mesure directe jusqu'à présent usuelle de l'épaisseur de paroi, on peut en conséquence, pour une différence d'épaisseur de paroi de 10 %, diminuer l'écart de la valeur calculée par rapport à la valeur réelle d'un facteur de 20. Le diamètre extérieur D des fils et câbles est, par expérience, soumis à des variations. En conséquence il peut être correct de constituer une valeur moyenne entre les valeurs extrêmes Dmax et Dmin de D et de corriger éqalement la différence des maxima et minima de l'épaisseur de paroi, ce qui conduit aux formules complétées suivantes: -- 5 6--11 - Dmax - Dmin max min 2 E= max m (w w Di Dmin) WB max min max mi min 2 2 4 On peut faire appel à un microprocesseur pour ces calculs ou ceux cidessus. Dans ce cas les valeurs sont saisies, mémorisées et ensuite traitées pendant des périodes de mesure déterminées ou des tronçons de mesure de longueur déterminée. Cependant une installation de mesure à fonctionnement analogique est également possible. Certaines possibilités de saisie pratique des valeurs de mesure minimales et maximales souhaitées sont expliquées ci-dessous. La figure 3 représente une installation de gainage d'un fil (la) avec une enveloppe d'isolation en matière plastique. Le fil (la) entrant, qui peut directement provenir d'une étireuse en amont, passe tout d'abord dans un dispositif de mesure (4) pour la détermination du diamètre du fil d. Le fil nu entre ensuite dans l'extrudeuse (5), dans laquelle il est gainé avec une enveloppe d'isolation en matière plastique.' Le produit passe alors dans un bain de refroidissement (6) et ensuite dans un refroidisseur par pulvérisation (7) dans lequel le fil (1) est guidé plusieurs fois autour de rouleaux (8). On trouve ensuite le dispositif de mesure comportant l'instrument de mesure d'épaisseur (3) et l'instrument de mesure (2) du diamètre extérieur, après quoi le fil (1) est bobiné sur un enrouleur (9). Les valeurs obtenues W et D sont amenées à un calculateur (10), dont la sortie est reliée à un appareil d'indication (11). - 6 - Par expérience le fil subit dans le refroidisseur par pulvéristion (7,) dans lequel il est plusieurs fois guidé autour des rouleaux (8), une torsion telle que, même dans les domaines des instruments de mesure (2) et (3), subsiste une torsion suffisante pour la mesure de l'épaisseur de paroi ou du diamètre sur la totalité de la périphérie du fil. Ces valeurs sont traitées dans le calculateur (10) conformément à ce qui a été mentionné ci-dessous et l'affichage (11) indique par exemple en permanence l'excentricité en valeurs absolues ou relatives et l'épaisseur de paroi minimale. En cas de dépassement d'une excentricité déterminée et/ou du franchissement d'une épaisseur de paroi définie, une alarme peut également être déclenchée et/ou une régulation mise en oeuvre pour remédier à l'insuffisance se présentant. Si l'installation ne présente pas de refroidisseur par pulvérisation (7), ou si la torsion du fil dans le refroidisseur par pulvérisation est trop incertaine, ou insuffisante, une torsion forcée du fil peut être obtenue. Les figures 4 et 5 représentent schématiquement un dispositif supplémentaire de torsion du fil. Le fil, guidé au moyen des barres (20), défile entre deux rouleaux (12) et (13), qui peuvent être inclinés alternativement dans une direction opposée par rapport à l'axe du fil comme représenté figure 5. Comme l'indique également la figure 5, les deux rouleaux (12) et (13) sont respectivement supportés dans une fourchette de support, qui peut pivoter autour d'un axe vertical (14). Chaque fourchette de support présente un bras (15) pourvu d'une fente à une extrémité. Un plateau supérieur et un autre inférieur (16) sont attribués à chacun de ces bras, lesquels sont disposés aux extrémités d'un arbre vertical entraînable. Le plateau supérieur présente un goujon (17) faisant librement saillie vers le haut et le plateau inférieur un autre vers le bas et chacun de ces goujons s'engage dans la fente de l'un - 7 - des bras (15). Lors de la rotation commune des plateaux (16), les bras (15) et en conséquence les roul>eaux (12) et (13) sont basculés alternativement en opposition et sont en conséquence périodiquement inclinés par rapport à l'axe du fil dans la direction représentée ou dans celle opposée. Le fil qui défile subit alors alternativement une torsion dans l'une ou l'autre direction et passe dans cet état devant le dispositif de mesure, de manière que le maxima et le minima de l'épaisseur de paroi soient saisis sur la totalité de la périphérie. Dans le cas de fils ou de câbles plus épais, sur lesquels aucune torsion automatique n'est escomptable dans l'installation et o également aucune torsion, ou seulement une torsion insuffisante, pourrait être obtenue avec un dispositif conforme aux figures 4 et 5, l'instrument de mesure (2, 3) doit être disposé de manière qu'il puisse exécuter au minimum une rotation autour du câble. On a représenté schématiquement figure 6 un dispositif sur lequel les instruments de mesure (2) et (3) sont fixés sur un anneau (18), qui est disposé de façon pivotable dans un boîtier (19). L'anneau est, soit périodiquement déplacé de façon alternée suivant un angle d'au minimum 360 , auquel cas une liaison qalvanique directe des instruments de mesure est possible avec l'alimentation en énergie et le calculateur (10), soit l'anneau (18) avec les instruments (2) et (3) est entraîné uniformément dans une direction déterminée, auquel cas les liaisons à l'extérieur doivent intervenir par des bagues collectrices ou des transformateurs à rotation. Comme déjà ci-dessus mentionné, l'instrument de mesure du diamètre d du conducteur peut être éliminé lorsque ce diamètre peut être admis comme constant et donné, ce qui est fréquemment le cas. On peut alors introduire dans le calculateur une valeur fixe pour ce diamètre. - 8 - Il a été rappelé ci-dessus que les modifications du diamètre extérieur D de l'isolation sont saisies et prises en considération dans la direction longitudinale du fil. Des différences de diamètre apparaissent naturellement aussi lorsque la surface extérieure de l'isolation n'est pas strictement cylindrique, mais par contre ovale ou elliptique. Il n'en résulte aucun défaut fondamental en ce qui concerne la mesure de l'épaisseur de paroi minimale. Par contre des défauts peuvent apparaître lorsque la direction de l'excentricité du conducteur dans l'isolation ne coincide pas avec l'axe longitudinal de l'ovale de la surface extérieure. Si dans ce cas l'on souhaite éviter des imprécisions et créer toute la clarté sur la forme de la surface extérieure, ainsi que la position du conducteur dans l'isolation, on peut prévoir un second dispositif de mesure pour la détermiation du diamètre extérieur D dans une direction située, conformément à la figure 1, d'équerre par rapport au dispositif de mesure. Dans ce cas l'on mesurerait simultanément le diamètre dans la direction X et dans la direction Y et, à partir de ces valeurs, l'on pourrait déterminer toutes les grandeurs intéressantes avec une grande précision. Dans le cas d'une mesure conforme au dispositif de la figure 6, il est possible d'amener la position absolue de l'anneau intérieur (18) et en conséquence également des instruments de mesure (2 et3) au calculateur à l'aide d'un capteur spécial. Toutefois une telle procédure n'est judicieuse -que lorsque le câble défile dans une position tout à fait déterminée dans le dispositif de mesure sans torsion propre. Il a ci-dessus été question d'un étalonnage de l'instrument de mesure (3) pour la saisie de l'épaisseur de paroi de l'isolation. Cet étalonnage peut intervenir de manière que, soit un conducteur nu, soit un fil ou un câble normalisé avec précision soit rapproché du dispositif de mesure (3), la position du fil conducteur ou du câble et en conséquence la distance du dispositif de mesure (3) pouvant à tout moment être déterminée à l'aide de l'instrument de mesure (2) et de la valeur de mesure du dispositif de mesure (3). -9- L'étalonnage peut intervenir, par exemple par une modification d'un facteur d'amplification. En cas de traitement numérique de la valeur de mesure au moyen d'un microprocesseur, il est aussi possible, lors de cet étalonnage, de mémoriser des valeurs de mesure échelonnées de façon suffisamment fine, auquel cas la non-linéarité de la courbe des valeurs de mesure par rapport à la distance est encore prise en considération et l'on peut ainsi obtenir une linéarisation de la mesure qui accroît encore sa précision. L'invention est d'une importance particulière pour le contrôle de l'isolation de fils et câbles isolés, qui quittent une extrudeuse comme présenté ci-dessus. Cependant d'autres applications sont également possibles. L'on pourrait par exemple déterminer l'épaisseur de paroi de tubes extrudés en matière plastique en déterminant la distance par rapport a une partie conductrice placée a l'intérieur du tube. Mais il serait également imaginable de contr8ler l'uniformité d'une couche isolante sur d'autres objets qui ne soient pas ronds. Dans le cas o l'analyse des valeurs de mesure intervient au moyen d'un microprocesseur, des dispositions particulières sont possibles pour éliminer les valeurs de mesure erronées et par conséquent ne pas en tenir compte pour le calcul de l'excentricité et/ou de l'épaisseur de paroi minimale. Ceci peut d'une part être réalisé par le fait que les valeurs de mesure s'écartant inconsidérément d'une moyenne préalablement déterminée sont tout simplement éliminées. Un avantage particulier de la combinaison des deux instruments de mesure (2) et (3) résulte également du fait que l'instrument de mesure (2) peut être utilisé pour la détermination de la position relative du fil ou du câble (1) et de l'instrument de mesure (3). - 10 - Comme indiqué fig. 7, le fil ou le câble (1) peut être guidé une distance définie d'une bobine de mesure (3) de l'instrument de mesure (3) par des éléments de glissement (3b), ceux-ci étant réalisés dans une matière résistant à l'usure. Une partie du faisceau lumineux (2c) de l'instrument de mesure (2), qui est signalée par un rectangle hachuré fig. 7, passe entre le fil ou le câble (1) et la face supérieure de l'instrument de mesure (3). L'instrument de mesure (2) peut ainsi être conçu pour détecter aussi bien le diamètre D du fil ou du câble que la distance entre celui-ci et l'instrument de mesure (3). Dans le cas o le fil ou le cable (1) viendrait à être soulevé des pièces de glissement (3b), il pourrait en résulter des erreurs de mesure relatives ou bien la distance mesurée pourrait être corrigée de façon correspondante. 2 2566 1 1 5 - il - Revendications 1. Procédé pour le contrôle de l'épaisseur d'une couche, cette épaisseur étant déterminée en différents points de la couche par l'obtention de la distance d'un objet portant la couche à la surface accessible de la couche, les maxima et minima de la valeur mesurée étant détectés, caractérisé en ce qu' en plus de la mesure des maxima et minima de l'épaisseur de la couche, au moins une dimension extérieure est simultanément mesurée et qu'une autre grandeur est déduite à partir de la difference entre les maxima et minima de l'épaisseur de la couche et de la dimen- sion extérieure. 2..Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans un et même procédé ou instrument de mesure une dimension exterieure et la position de l'instrument de mesure de l'épaisseur de la couche est détectée à partir de la surface extérieure de la couche. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre extérieur d'un objet, par exemple d'un câble ou d'un fil isolé, est déterminé et est utilisé conjointement avec le diamètre prescrit ou déterminé d'une partie interne, par exemple du conducteur du câble ou du fil et de la différence entre le maxima et le minima de l'épaisseur de paroi de la couche, par exemple de l'isolation, pour la détermination de l'excentricité et/ou de l'épaisseur de paroi minimale. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de différents points successifs ou de différentes positions du câble ou du fil est déterminé et qu'une moyenne est constituée entre les maxima et minima obtenus. - 12 - 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'excentricité E du maxima et du minima de l'épaisseur de paroi (Wmax, Wmin) et du diamètre extérieur (Dmax, Dmin) est déterminée d'après la formule - W(Dmax DMin) (W - D -Dw (W-max min) 2 E =- 2 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une épaisseur de paroi calculée minimale WBmin est calculée à partir du maxima et du minima du diamètre extérieur (Dmax, Dmin), du diamètre du conducteur d, ainsi que de la différence des épaisseurs de paroi mesurées (Wmax - Wmin) déterminée d'après la formule ci-dessous: Dmax + Din max on _d (w -W. D - D.\ WB max min max m min 2 - 2 4 7. Procédé, en particulier selon l'une quelconque des revendications 1-6, caractérisé en ce que les fils pour le contrôle de l'épaisseur de paroi ou de l'excentricité de son isolation subissent une torsion alternée par rapport à un dispositif de mesure fixe. 8. Procédé selon l'une des revendications 1-7, caractérisé en ce que le diamètre extérieur est simultanément déterminé dans deux directions, en particulier deux directions perpendiculaires (X, Y). 9. Procédé selon l'une des revendications 1-8, caractérisé en ce que le dispositif de mesure d'épaisseur de paroi est étalonné par rapprochement calculé d'un échantillon, par exemple de câble ou de fil, ou d'un conducteur nu contre celui-ci. - 13 - 10. Dispositif de mesure, en particulier pour la réalisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1-9, caractérisé e..pes..e.tivemen par un instrument de mesure (2,3) pour la saisie de l'épaisseur de paroi /dc ato (W) et du diamètre extérieur (D), ainsi que par un calculateur (10) pour le calcul de l'excentricité (E) et/ou de l'épaisseur de paroi minimale (WB) à l'aide de la différence entre une épaisseur Ide-pazomanma-e- mesu minimale t un autrc xmae mesurs(Wmax, Wmin). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par un dispositif de torsion (12-17) des fils ou cables (1) défilant à mesurer, placés en amont des points de mesure. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par des moyens (18, 19) pour la rotation alternée ultérieure des points de mesure (2, 3) sur au minimum 360 . 13. Dispositif selon l'une des revendications 10-12, caractérisé par une mémoire des valeurs de mesure pour la mémorisation des valeurs de mesure attribuées aux épaisseurs de parois données pour la linéarisation de la mesure de l'épaisseur de paroi. J44 AR 8 pt. A 8s