Brevet FR2607920A1 — publié le 19880610

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le contrôle de l'intégrité des rou- leaux et des contre-rouleaux employés pour le traitement simultané de roulage sur une pluralité de surfaces annulai- res appartenant à un unique solide en rotation. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé et un dispositif aptes à contrôler l'intégrité des rouleaux et des contre-rouleaux au cours d'une opération de roulage d'un vilebrequin. Comme on le sait, les défauts susceptibles d'être rencontrés sur les vilebrequins soumis à un traite- ment de roulage sont essentiellement de deux types: a) déformation plastique insuffisante b) défauts de surface. Les défauts du premier type sont détectés de manière satisfaisante par des capteurs de position adéquats, disposés de manière à détecter, de façon conti- nue, la déformation subie par les surfaces annulaires du vilebrequin au cours du roulage et à générer un signal électrique dépendant de cette déformation et pouvant être mis en corrélation avec le changement de structure qui se produit dans le matériau soumis au roulage. Les défauts du second type sont actuellement détectés par examen visuel de la pièce à la fin de l'opération de roulage; examen qui, en raison de son ca- ractère essentiellement subjectif, n'est absolument pas satisfaisant et donne des résultats peu fiables. Du point de vue opérationnel, la solution actuellement adoptée pour réduire les défauts de surface cités plus haut consiste à remplacer le plus souvent possible les rouleaux de pression et les contre-rouleaux et à effectuer périodiquement un contrôle visuel de ceux-ci. Toutefois, le fréquent remplacement des rouleaux et (ou) des contrerouleaux ne résout pas complètement le problème etant donné que ces composants, tout en étant produits de la même manière et étant rigoureusement contrôlés, ne répondent pas uniformément aux sollicitations auxquelles ils sont soumis au cours des opérations de roulage. De même, le contrôle visuel effectué périodi- quement sur les composants indiqués se révèle inadéquat étant donné qu'il ne permet pas une évaluation exacte de l'état d'usure desdits composants. Le but de la présente invention est celui de proposer un procédé et un appareillage pour permettre, de façon automatique et précise, le contrôle de l'intégrité des rouleaux et des contre-rouleaux employés pour le trai- tement simultané de roulage sur une pluralité de surfaces annulaires appartenant à un solide en rotation, tel que par exemple un vilebrequin. Ledit but est atteint par la présente invention en ce que celle-ci a trait à un procédé de contrôle de l'intégrité des rouleaux et des contrerouleaux supportés par une pluralité de têtes de roulage au cours d'un traitement de roulage effectué simultanément sur une plu- ralité de surfaces annulaires appartenant à un solide unique en rotation, caractérisé en ce qu'il présente les opérations suivantes: a) détection d'un signal vibratoire généré, en ser- vice, par chacune des têtes de roulage par suite des vibrations produites par ledits rouleaux et (ou) contre- rouleaux, b) calcul de la valeur de la moyenne mobile entre tous les signaux vibratoires détectés et judicieusement élaborés et définition d'une valeur de seuil adéquate dé- pendant de ladite valeur moyenne mobile obtenue, c) comparaison de chaque signal avec ladite valeur de seuil et, d) émission d'un signal d'alarme spécifique chaque fois que le signal de vibration généré par une tête de roulage comportant des rouleaux et (ou) contre-rouleaux endommagés dépasse ladite valeur de seuil, afin de per- mettre l'identification de ladite tête de roulage endommagée. La présente invention concerne également un dispositif de contrôle de l'intégrité des rouleaux et des contre-rouleaux supportés par une pluralité de têtes de roulage durant un traitement de roulage effectué simultanément sur une pluralité de surfaces annulaires appartenant à un solide unique en rotation et est carac- térisée par le fait qu'il comprend: a) une pluralité de transducteurs de vibrations, chacun d'eux susceptible d'être fixe à l'une des têtes de roulage respectives, pour détecter un signal vibratoire généré, en service, par ladite tête de roulage par suite des vibrations produites par lesdits rouleaux et (ou) contre-rouleaux; b) des moyens de calcul de la valeur moyenne mobile entre tous les signaux de vibrations détectés et convena- blement traités, lesdits moyens de calcul définissant une valeur de seuil adéquate, dépendant de ladite valeur de moyenne mobile obtenue; c) des moyens de comparaison de chacun desdits signaux vibratoires convenablement traités avec ladite valeur de seuil; et d) des moyens de signalisation aptes à émettre une signalisation spécifique d'alarme chaque fois que le signal de vibration convenablement traité provient d'une tête de roulage à rouleaux et (ou) contre-rouleaux endommagés au delà de la valeur de seuil. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, il est décrit ci-après une forme de réalisation preféree, essentiellement à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins joints, dans lesquels: Fig.l illustre une machine de roulage en cours de travail, pourvue d'un détecteur faisant partie d'un dispositif réalisé selon la présente invention; et Fig.2 est une coupe suivant-un plan de traçage II- II de Fig.l, complétée par un schéma en forme d'organigramme d'une partie électronique du dispositif en question. En se référant en particulier aux Figs.l et 2, il est désigné d'une façon générale par 1 une machine de roulage comportant un socle 2 et une tête 3, entre lesquels est interposé un vilebrequin 4. Plus particulièrement, le vilebrequin 4 porte sur une paire de rouleaux de réaction 6 montés parallèles et tournant autour des axes respectifs 7 supportés par le socle 2. En faisant référence à Fig.2 en particulier, on peut voir que la machine de roulage 1 présente une plura- lité de têtes de roulage 3, chacune d'elles agissant sur une partie correspondante du vilebrequin 4. Chaque tête 3 comporte une paire de rouleaux de pression 8, aptes à appuyer sur les surfaces correspondantes 9 des gorges annulaires des manetons 10 du vilebrequin 4. Les rouleaux sont supportés par un contre-rouleau 11 à montage rotatif par l'intermédiaire d'un roulement 12, autour d'un axe 13 supporté, de son côté, par une enveloppe 14. Il est précisé que l'on n'a représenté dans la machine de roulage 1 que les principaux organes, ladite machine étant en fait amplement connue. Selon la présente invention, le contrôle de l'intégrité des rouleaux 8 et des contre-rouleaux 11 est effectué par l'intermédiaire d'un dispositif 20 pourvu d'une pluralité de transducteurs de vibrations 21 (convenablement de type piézoélectrique), chacun d'eux étant fixe à la tête correspondante 3, de manière à dé- tecter les signaux de type sonore-mécanique générés en service par cette dernière, pour les convertir en signaux électriques. Chaque transducteur 21 est relié électriquement à l'entrée d'un amplificateur de charge correspondant 22 dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande correspondant 23, à l'entrée d'un circuit correspondant 24, de type connu, apte à extraire la valeur efficace (RMS ou "root mean square") de chaque signal O10 présent à l'entrée même. La sortie de chaque circuit 24 est reliée à une entrée correspondante d'un convertisseur analogique- numérique unique 25, dont la sortie est connectée à l'entrée d'une unité de traitement 26 apte à effectuer un traitement numérique des signaux provenant du conver- tisseur 25, selon les modalités décrites ci-après. L'unité de traitement 26, comprenant avanta- geusement un microprocesseur, a une sortie reliée à une unité de visualisation 27, laquelle, en service, fournit une signalisation relative à la tête de roulage 3 éventuellement anormale et au degré d'anomalie. Au cours de l'opération de roulage, les rouleaux 8 et les contre-rouleaux 11 appuient contre les surfaces 9 présentées par les différents manetons 10 du vilebrequin 4, de manière à définir une déformation plastique progressive et prédéterminée de la couche superficielle dudit maneton 10. L'opération de roulage comporte également une usure des rouleaux 8 et des contre-rouleaux 11, qui se manifeste sous forme d'une déformation de leur surface de travail; cette usure peut déterminer l'apparition d'un défaut sur la surface du maneton correspondant 10 et peut comporter également la mise au rebut du vilebrequin correspondant 4. Le procédé proposé selon la présente invention pour contrôler l'intégrité des rouleaux 8 et des contre- rouleaux 11 prévoit le déroulement des opérations suivantes: - mesure par les transducteurs 21 du signal vibra- toire provenant de chaque tête 3 de roulage et essen- tiellement généré par suite des vibrations provenant des rouleaux 8 et contre-rouleaux 11 respectifs au cours de l'opération de roulage, conditionnement de chaque signal de vibration à l'aide de l'amplificateur correspondant 22; - filtrage du signal de sortie de chaque amplifi- cateur 22 par le filtre correspondant 23; - extraction de la valeur efficace (RMN) de chaque signal de sortie de chaque filtre 23 par le circuit correspondant 24; - conversion des signaux analogiques de sortie des circuits 24 en signaux numériques correspondants par l'intermédiaire du convertisseur analoglque-numérique 25; - calcul de la moyenne mobile de tous les signaux numériques détectés, définition d'un seuil prédéterminé par rapport à une valeur moyenne obtenue par le précédent calcul et localisation de la tête de roulage éventuelle 3 présentant des anomalies lorsque le signal provenant de cette tête dépasse ledit seuil prédéterminé; le tout étant effectué automatiquement par l'intermédiaire de l'unité de traitement 26; - détection du type d'anomalie, quantification de l'importance relative et signalisation par l'intermédiaire de l'unité de visualisation 27. L'examen des caractéristiques du procédé et de dispositif - réalisé selon la présente invention fait ressortir les avantages que ceux-ci permettent d'obtenir. Le contrôle de l'intégrité des rouleaux et des contre-rouleaux s'effectue donc de manière totalement auto- matique et précise, essentiellement grâce aux transducteurs 21 positionnés dans les têtes de roulage correspondantes 3; en fait, on peut noter que les vibrations générées par les rouleaux et les contre-rouleaux au cours du roulage sont en relation directe avec l'intégrité de ceux-ci, de sorte que leur dimension peut être exploitée pour décider quand ceux- ci doivent être remplacés pour prévenir les défauts de surface sur les pièces soumises à un roulage. Il est en outre évident que le procédé et le dispositif proposés par la présente invention, tout en fournissant des informations absolument objectives sur l'intégrité des rouleaux et des contre-rouleaux, permet également de réduire les frais inhérents à l'emploi du personnel spécialisé actuellement affecté à l'exécution manuelle de ces opérations de contrôle. Il résulte enfin clairement que le procédé et le dispositif 20 décrits plus haut peuvent faire l'objet de modifications et de variantes sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour contrôler l'intégrité des rouleaux et des contre-rouleaux supportés par une pluralité de têtes de roulage durant un traitement de roulage effectué simultanément sur une pluralité de surfaces annulaires appartenant à un solide unique en rotation, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes: (a) détection d'un signal de vibration généré, en service, par chacune des têtes de roulage à la suite des vibrations produites par lesdits rouleaux et (ou) contre- rouleaux; (b) calcul de la valeur de la moyenne mobile entre tous les signaux de vibration détectés et conve- nablement élaborés, et définition d'une valeur de seuil adéquate dépendant de ladite valeur de moyenne mobile obtenue; (c) comparaison de chaque signal avec ladite valeur de seuil; et (d) émission d'un signal d'alarme spécifique chaque fois que le signal de vibration généré par une tête de roulage avec des rouleaux et (ou) des contre-rouleaux endommagés dépasse ladite valeur de seuil, afin de per- mettre l'identification de cette tête de roulage endommagée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de calcul de la valeur de la moyenne mobile est effectuée sur les signaux obtenus desdits signaux de vibration au moyen d'un traitement approprié consistant essentiellement dans l'amplification de chaque signal de vibration détecté, le filtrage de chaque signal amplifié ainsi obtenu et la déduction de la valeur efficace de chaque signal filtré. 3 DisDositif - pour contrôler l'intégrité des rou- leaux et des contre-rouleaux supportés par une pluralité de têtes de roulage durant un traitement de roulage effectué simultanément sur une pluralité de surfaces annulaires appartenant à un solide unique en rotation, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une pluralité de transducteurs de vibrations (21), chacun d'eux apte à être fixé à l'une des têtes respectives (3) de roulage, pour détecter un signal de vibration généré en service par cette tête de roulage (3) par suite des vibrations produites par lesdits rouleaux (8) et contre-rouleaux (11); (b) des moyens de calcul (26) de la valeur de la moyenne mobile de tous les signaux de vibration détectés et convenablement traités, lesdits moyens de calcul (26) définissant une valeur de seuil adéquate dépendant de ladite valeur de moyenne mobile obtenue; (c) des moyens de comparaison (26) de chacun desdits signaux vibratoires convenablement traités avec ladite valeur de seuil; et (d) des moyens de signalisation (27) aptes à émettre une signalisation spécifique d'alarme chaque fois que le signal de vibration convenablement traité provient d'une tête de roulage (3) à rouleaux (8) et (ou) contre- rouleaux (11) détériorés au delà de ladite valeur de seuil. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'il comprend des moyens de traitement (22, 23, 24) dudit signal vibratoire détecté par chacun des transducteurs (21), essentiellement interposé entre lesdits transducteurs et lesdits moyens de calcul (26). 5. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que lesdits moyens de traitement comprennent, pour chacun des transducteurs (21), un amplificateur (22), un filtre (23) et un circuit (24) d'extraction de la valeur ef- ficace. 6.Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit filtre est du type passe-bande. 7.Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur analogique-numérique uni- que (25) interposé entre lesdits moyens de traitement (22, 23, 24) et lesdits moyens de calcul (26). 8.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul (26) et lesdits moyens de comparaison (26) sont réalisés par un compo- sant unique, avantageusement un microprocesseur. 9.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que chacun desdits transducteurs de vi- brations (21) est de type piézoélectrique.