Brevet FR2595462A1 — publié le 19870911

DISPOSITIF POUR DETERMINER L'ANGLE DE CONTACT DANS LES ROULEMENTS A BILLES. L'invention se rapporte à un dispositif pour déterminer l'angle de contact dans les roulements à billes, en particulier dans les roulements à billes à contact oblique, l'un des côtés de l'angle étant disposé dans le plan radial du roulement et l'autre passant par les deux points de contact de l'une des billes sur les deux bagues, par mesure de la vitesse de rotation relative du jeu de billes ou de la cage par rapport à celle de la bague entraînée en cas de roulement à charge axiale, constitué par un outil soutenant le roulement au niveau de sa bague extérieure, par un outil soutenant le roulement au niveau de sa bague intérieure, les outils, disposés dans l'axe vertical pouvant être déplacés en rotation et axialement l'un par rapport à l'autre, par un calibre reposant librement sous l'effet de son propre poids sur la cage du roulement et par un dispositif pour déterminer avec un haut pouvoir de résolution le nombre de rotations de la bague entraînée et de la cage au moyen du calibre. L'angle de contact ou aussi angle de pression est une caractéristique spécifique, en particulier dans les roulements à billes à contact oblique, et indique, entre autres, la direction de la charge à l'intérieur du roulement, c'est-à-dire, sous charge axiale, la direction de la transmission de la force, par exemple de la bague intérieure à la bague extérieure en passant par les billes. Rapport& à une bille de l'ensemble du jeu de billes, l'angle de contact est formé par la ligne de raccordement passant par les points de contact bague intérieure-billesbague extérieure et par la direction radiale du roulement. Comme, le roulement étant monté, les points de contact précités ne peuvent pas être définis pour des raisons de place, on utilise, dans l'industrie concernée, des procédés de mesure dans lesquels on détermine la vitesse de rotation du jeu de billes, ou de la cage qui lui est raccordée, par rapport à la vitesse de rotation du système d'entraînement, par exemple de la bague intérieure, la bague extérieure étant arrêtée. Partant du principe que les rapports de multiplication obéissent à des lois géométriques et sont provoqu&s par le roulement des billes sur les chemins de roulement des bagues du palier, cette vitesse de rotation est un critère précis pour l'angle de contact. A cet effet, on fait décrire, par exemple à la bague intérieure, un nombre de rotations déterminé avec mesure aussi exacte que possible en pas angulaires dans la plage par exemple d'un degré. On mesure avec une aussi grande définition, le nombre de rotations du jeu de billes. A partir du rapport de ces valeurs et connaissant les dimensions des billes et des chemins de roulement des bagues du palier, on peut calculer l'angle de contact du roulement mesuré. Des bases de calcul appropriées sont publiées dans le Palmgren "Grundlagen der WXlzlagertechnik" pages 67 et suivantes. En raison de l'importance des moyens mis en oeuvre pendant la mesure, les appareils fonctionnant d'après ce procédé ne sont utilisés que pour la mesure d'échantillons pris au hasard. En particulier, la mise en place, la fixation et le réglage d'un capteur ou d'un calibre sur la cage nécessaires pour chaque roulement individuel nécessitent beaucoup de doigté et de minutie. On utilise déjà des calibres en forme de pots que l'on met en place, que l'on ajuste sur la cage et au niveau desquels on installe un capteur approprié pour la saisie des informations relatives aux rotations. L'objet de l'invention est de mettre au point un dispositif du type précité avec lequel on puisse obtenir des temps de cycle très courts et qui permette un déroulement des opérations à commande automatique. Ce résultat est atteint par le fait que, lorsque les outils sont écartés axialement l'un de l'autre, le calibre est disposé centré sur l'un de ceux-ci, tandis qu'à la position de mesure avec outils rapprochés l'un de l'autre et calibre appliqué sur la cage, il subsiste une fente séparant complètement celui-ci de l'outil correspondant, l'outil de la bague intérieure étant par exemple disposé verticalement au-dessus de l'outil de la bague extérieure et comportant une surface conique allant en se rétrécissant vers le haut, tandis que le calibre comporte un alésage conique correspondant. Lorsque l'outil de la bague intérieure se trouve en position de repos, c'est-à-dire est soulevé du roulement et est écarté verticalement vers le haut, le calibre repose par son alésage conique sur la surface conique correspondante de l'outil de la bague intérieure. Sous l'effet de son propre poids, il prend appui sur cette surface conique et, de ce fait, se centre de lui-même. Lors de l'abaissement de l'outil de la bague intérieure et du calibre, le bord de celui-ci vient tout d'abord au contact de la cage. Ce bord est adapté à la surface latérale de la cage, ce qui garantit un appui précis et sûr. L'abaissement de l'outil de la bague intérieure se poursuivant, le calibre conserve sa position sur la cage. C'est uniquement l'outil de la bague intérieure, avec par exemple une surface conique s'engageant dans l'alésage de la bague intérieure, qui continue à descendre jusqu'à ce qu'il soit appliqué contre celle-ci avec la charge axiale prédéterminée. Le déplacement axial relatif entre l'outil de la bague intérieure et le calibre engendre une fente annulaire entre leurs surfaces coniques opposées. Dans cette position, le calibre est complètement séparé de l'outil de la bague intérieure et par conséquent de son système d'entraînement, si bien qu'il peut être entraîné en toute liberté par la cage et tourner en même temps que celle- ci. La mesure peut maintenant être effectuée de façon connue, mais, ce faisant, il y a lieu de veiller à ce que la saisie des informations concernant la rotation soit opérée absolument sans réaction par des capteurs sans contact. Après la mesure, l'outil de la bague intérieure est à nouveau soulevé de telle sorte que le calibre est repris par les surfaces coniques et à nouveau centré. En plus de son adaptation géométrique à la cage, la surface marginale du calibre peut également être recouverte de matériaux consolidant la liaison par friction, par exemple de caoutchouc. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'outil de la bague extérieure peut être déplacé verticalement par un cylindre de travail et l'outil de la bague intérieure peut être déplacé axialement et verticalement à l'encontre de la force d'un ressort par rapport à une broche qui l'entraîne. Cette disposition constitue un avantage supplémentaire permettant l'automatisation du dispositif. L'outil de la bague extérieure est en pareil cas raccordé au piston d'un vérin, par exemple hydraulique, et peut être déplacé verticalement sur une longueur de course réglable. L'outil de la bague intérieure peut lui aussi être déplacé verticalement par un ressort dont la force correspond à la charge désirée pour le roulement à mesurer. De cette façon, il est possible de placer automatiquement le roulement sur l'outil de la bague extérieure au moyen de dispositifs d'amenée selon l'invention, de démarrer ensuite le cycle de mesure, puis d'extraire à nouveau le roulement après abaissement de l'outil de la bague extérieure. Dans un exemple de réalisation avantageux de l'invention, sur le calibre est installé un disque de grand diamètre par rapport à celui du roulement et comportant, comme on le sait, un grand nombre de repères répartis sur la périphérie pour le comptage sans réaction des pas angulaires au moyen de capteurs sans contact, les capteurs, disposés de façon connue pour la saisie des impulsions des pas angulaires au niveau de la broche ou de l'outil de la bague intérieure et du calibre ou du disque, pouvant être reliés à un mini-ordinateur calculant à partir de celles-ci l'angle de contact, l'affichant ou le traitant ultérieurement. Le grand disque pr6cité est par exemple muni sur son bord d'une multitude de fentes radiales qui produisent respectivement une impulsion en liaison avec une barrière photo-électrique correspondante. Grâce au grand diamètre du disque, des fentes extrêmement nombreuses peuvent être réparties sur sa périphérie, si bien qu'une impulsion est produite même en cas de très petits pas angulaires. Grace à cela, on augmente consid6rablement la résolution et on obtient un résultat précis de la mesure. L'information concernant la rotation de l'outil de la bague intérieure peut être saisie de la même façon. Les signaux de ces deux capteurs sont introduits dans un appareil électronique, par exemple un mini-ordinateur, qui, sur la base d'un programme mis en mémoire et des diverses dimensions des chemins de roulement du palier y compris des billes, calcule puis affiche, mémorise, imprime, etc., une valeur pour l'angle de contact du roulement concerné. Ce mini-ordinateur peut aussi commander de façon connue les cycles des phases de travail du dispositif mécanique selon l'invention. Grâce aux caract6ristiques selon l'invention, il est possible de mettre au point un dispositif avantageux qui, travaillant rapidement et surtout automatiquement, fonctionne de façon sûre et fiable sans intervention manuelle. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé. La figure unique est une coupe longitudinale partielle représentant, pendant la phase de mesure, un dispositif pour mesurer l'angle de contact d'un roulement à billes à contact oblique. Le dessin est fortement simplifié. Un mini-ordinateur, qui est en plus nécessaire en pareil cas pour traiter l'information concernant la vitesse de rotation ou analogue, n'est pas représenté. La partie mécanique du dispositif se compose d'une broche d'entraînement 1 montée sur roulements et comportant un outil de bague intérieure 2, d'un cylindre de travail 3 comportant un outil de bague extérieure 4 pour le roulement à billes à contact oblique 5 et de deux disques à fente 6,7 pour les barrières photoélectriques respectives 8. Tous les éléments précités, y compris un moteur non représenté pour la broche d'entraînement 1, sont fixés sur un bâti 9 simplement schématisé. Tandis que la broche d'entraînement 1 est fixée axialement, l'outil 2 de la bague intérieure peut être déplacé axialement, c'est-à-dire verticalement, par rapport à celle-ci à l'encontre de la force d'un ressort 10. La course est limitée, dans un sens, par une cheville 11 qui fait aussi office d'arrêtoir dans le sens périphérique. Dans l'autre sens, cette fonction est assurée par la tête d'une vis de fixation 12 par laquelle l'outil 2 de la bague intérieure et le ressort 10 peuvent être changes lorsque d'autres types et dimensions de palier doivent être mesurés. L'outil 2 de la bague intérieure est muni à son extrémité libre inférieure d'une surface conique 13 qui, A la position représent6e, s'engage dans l'alésage de la bague intérieure 14 du roulement à billes à contact oblique 5. De ce fait, celui-ci reposant sur l'outil 4 de la bague extérieure, d'une part, est centré par déplacement radial et, d'autre part, il se produit une liaison par friction dans la zone marginale de l'alésage pour la rotation de la bague intérieure 14. A cette surface conique se raccorde directement une autre surface conique 15 de l'outil 2 de la bague intérieure qui se rétrécit verticalement vers le haut et se transforme en une surface de guidage cylindrique 16. Un calibre en forme de pot comporte un alésage conique 17 de même inclinaison et repose par une surface marginale inférieure 19 sur la cage 20 du roulement 5. La position représentée correspond à la phase de mesure pendant laquelle entre la surface conique 15 de l'outil 2 de la bague intérieure et l'alésage conique 17 du calibre 18, il subsiste une fente annulaire 21 par laquelle le calibre 18 est libéré de toute autre réaction et suit exclusivement la rotation de la cage 20 lorsque la bague intérieure 14 est mise en rotation par le moteur non représenté agissant par l'intermédiaire de la broche d'entraînement 1 et de l'outil 2 de la bague intérieure. Sur le calibre 18 est fixé le disque à fentes précité 6 comportant une multitude de fentes ou de languettes 22 qui s'étendent dans la barrière photo- électrique 8. Celle-ci, à chaque rotation du calibre 18, délivre par exemple 36 impulsions au mini-ordinateur non représenté. Comme déjà décrit, le roulement 5 repose par sa bague extérieure 23 sur l'outil 4 qui, pour le précentrage, comporte une saillie annulaire 24 ayant un alésage de diamètre plus grand que le diamètre extérieur de la bague extérieure 23. L'outil 4 de la bague extérieure est raccordé de façon amovible au piston 25 du cylindre de travail 3 qui, grâce à deux ouvertures d'entrée 26 pour l'huile hydraulique, peut occuper deux positions finales prédéterminées. Le groupe hydraulique nécessaire, avec commande correspondante du piston 25, n'est pas représenté. Pour la saisie de la vitesse de rotation du système d'entraînement, on utilise l'autre disque à fentes 7 monté sur la broche d'entraînement 1 et coopérant avec la barrière photo-électrique 8 qui est également raccordée au mini-ordinateur. Après la détermination, effectuée de la façon connue, de la valeur de l'angle de contact, on abaisse le piston 25 du cylindre de travail 3 et par conséquent aussi l'outil 4 de la bague extérieure avec le roulement à billes 5. Le calibre 18 en forme de pot vient alors se placer, de façon non représentée, par son alésage conique 17 sur la surface conique correspondante 15 de l'outil 2 de la bague intérieure, la fente annulaire 21 disparaissant et un nouveau centrage s'opérant automatiquement. Le roulement 5 est ensuite enlevé et un nouveau mis en place, après quoi un autre cycle de mesure peut commencer. Le mode de réalisation représenté ne constitue qu'un exemple. En particulier, la disposition de la broche, la cinématique en ce qui concerne la prise en charge des roulements et la nature et la fixation des capteurs de mesure peuvent être modifiées dans de larges limites. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour déterminer l'angle de contact dans les roulements à billes, en particulier dans les roulements à billes à contact oblique (5), l'un des côtés de l'angle étant disposé dans le plan radial du roulement (5) et l'autre passant par les deux points de contact de l'une des billes sur les deux bagues (14,23), par mesure de la vitesse de rotation relative du jeu de billes ou de la cage (20) par rapport à celle de la bague entraînée (14) en cas de roulement (5) à charge axiale, constitué par un outil (4) soutenant le roulement (5) au niveau de sa bague extérieure (23), par un outil (2) soutenant le roulement (5) au niveau de sa bague intérieure (14), les outils (2,4) disposés dans l'axe vertical, pouvant être déplacés en rotation et axialement l'un par rapport à l'autre, par un calibre (18) reposant librement sous l'effet de son propre poids sur la cage (20) du roulement (5) et par un dispositif pour déterminer avec un haut pouvoir de résolution le nombre de rotations de la bague entraînées (14) et de la cage (20) au moyen du calibre (18), caractérisé par le fait que, lorsque les outils (2,4) sont écartés axialement l'un de l'autre, le calibre (18) est disposé centré sur l'un de ceux-ci, tandis qu'à la position de mesure avec outils (2,4) rapprochés l'un de l'autre et calibre (18) appliqué sur la cage (20), il est prévu une fente (21) séparant complètement celui-ci de l'outil correspondant (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'outil (2) de la bague intérieure est placé verticalement au-dessus de l'outil (4) de la bague extérieure et comporte une surface conique (15) allant en se rétrécissant vers le haut, tandis que le calibre (18) comporte un alésage conique (17) correspondant. 3. Dispositif selon la revendication i ou 2, caractérisé par le fait que l'outil (4) de la bague extérieure peut être déplacé verticalement par un cylindre de travail (3) et que l'outil (2) de la bague intérieure peut être déplacé axialement et verticalement a l'encontre de la force d'un ressort (10) par rapport à une broche (1) qui l'entraîne. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que des dispositifs d'amenée et d'extraction commandés par cycles sont prévus pour le roulement (5) dans la zone de l'outil (4) de la bague extérieure. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que, sur le calibre (18), est installé un disque (6) de grand diamètre par rapport à celui du roulement et comportant, de façon connue, un grand nombre de repères (22) répartis sur la périphérie pour le comptage sans réaction des pas angulaires au moyen de capteurs sans contact (8). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les capteurs (8), disposes de façon connue pour la saisie des impulsions des pas angulaires au niveau de la broche (1) ou de l'outil (2) de la bague intérieure et du calibre (18) ou du disque (6), sont reliés à un miniordinateur calculant aà partir de celles-ci l'angle de contact, l'affichant ou le traitant ultérieurement.