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La Société dite : ALUMINIUM SUISSE S. A. à Chippis
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(Suisse) (Suisse) "Appareil destiné à la détermination et/ou à la mesure de la forme d'une pièce d'oeuvre"
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- : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - C. I. : Demande de brevet suisse no 7410/82 déposée le 20 décembre 1982
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La présente invention concerne un appareil destiné à la détermination et/ou à la mesure de la forme d'une pièce d'oeuvre, en particulier de la dimension et de la forme de la surface d'une pièce d'oeuvre, ou l'équivalent, à l'aide d'au moins une jauge montée dans un boîtier fixe et dirigée vers la pièce d'oeuvre, jauge qui est percée d'un passage axial que traverse du gaz sous pression par lequel la pièce d'oeuvre peut être chargée ;
la présente invention concerne également un procédé permettant d'effectuer une telle détermination et/ou une telle mesure.
Il existe déjà, pour la mesure de la forme d'une pièce d'oeuvre, c'est-à-dire pour la mesure de l'épaisseur ou de la forme de la surface de la pièce d'oeuvre, par exemple, des instruments pouvant en particulier être actionnés mécaniquement.
Ces instruments sont par exemple des compas d'épaisseur, des calibres ou jauges de mesure ou des pieds à coulisse. Abstraction faite du manque de précision qui leur est propre, ces instruments mécaniques présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir être utilisés pour la mesure de pièces en mouvement. De plus, ils ne permettent que très difficilement de relever la forme ou la planéité de surfaces, de multiples mesures devant à cet effet être effectuées. Il existe d'autre part des appareils électroniques compliqués qui comportent une sonde, montée fixe dans un boîtier, de laquelle s'écoule de l'air sous pression.
Selon la distance qui sépare la pièce d'oeuvre de la sortie de la sonde, il se produit, en ce qui concerne l'air sous pression, une pression de refoulement dont la valeur doit être mesurée par des moyens électroniques compliqués et doit être convertie en indications de mesure. La part d'erreurs de ces appareils est relativement élevée, pour la raison que les résultats de la mesure de la pression de refoulement sont fonction de la constance de l'amenée d'air, d'une part, et de la vitesse de passage de la pièce d'oeuvre, d'autre part, et qu'en outre, il n'existe aucun rapport linéaire entre la distance et la pression de refoulement.
Les inventeurs se sont. proposé de mettre au point un
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appareil du genre indiqué dans le préambule de ce mémoire, ainsi qu'un procédé correspondant qui n'exige l'emploi que d'un appareil de montage extrêmement simple, dont les applications soient multiples et qui permette cependant d'obtenir des résultats de mesure extrêmement précis et corrects. Les résultats des mesures seront en particulier indépendants, dans de larges limites, des variations de la pression de gaz.
Pour que le but qui vient d'être énoncé puisse être atteint, il est prévu que la jauge soit montée mobile dans le boîtier et que, par suite d'une dépression du courant produite par le gaz sous pression entre la jauge et la surface de la pièce d'oeuvre, la jauge soit maintenue à une distance déterminée stable par rapport à la surface de la pièce d'oeuvre.
Pour le fonctionnement de cet appareil est mis à profit l'effet du phénomène hydrodynamique paradoxal connu, selon lequel un courant de gaz sortant d'une buse ne repousse pas l'une à l'écart de l'autre deux faces prévues à une distance déterminée l'une de l'autre, mais les attire l'une vers l'autre. Ceci signifie que la jauge suit la surface de la pièce d'oeuvre sans entrer en contact avec elle et que même les irrégularités les plus faibles sont relevées.
De plus, il a pu être établi, par la pratique, que lors de l'addition de gaz sous pression, la distance entre la surface de la pièce d'oeuvre et la jauge pouvait être augmentée jusqu'à une valeur déterminée par accroissement de la pression, mais que cette distance n'était plus modifiée lorsqu'une valeur limite de pression déterminée était atteinte, même dans le cas d'un accroissement de pression considérable.
C'est pourquoi la pression de gaz peut être réglée de telle façon que la distance reste indépendante de la vitesse à laquelle la pièce d'oeuvre passe devant la jauge. De même, une modification de la pression de gaz qui charge la pièce d'oeuvre n'a pas, dans une certaine gamme, d'effet désavantageux sur le résultat de la mesure.
Afin que l'effet du phénomène hydrodynamique paradoxal soit amélioré, la jauge est munie d'une base sous forme
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de disque dont le diamètre est tel qu'il existe un rapport déterminé entre lui et le diamètre du passage axial. Si ce rapport est trop faible, il se présente entre deux faces une zone trop faible dans laquelle peut s'établir une dépression. Si, au contraire, ce rapport est trop fort, l'air sous pression se perd dans la zone des faces, ce qui a pour effet que le niveau de la dépression est réduit.
Le passage axial est avantageusement relié par un passage transversal que présente la jauge à une chambre annulaire que comporte le boîtier. Dans ce cas, une arrivée de gaz sous pression débouche dans la chambre annulaire. Un tel montage aura en particulier pour effet d'assurer que la même quantité de gaz sous pression sera toujours amenée au passage axial et à la base de la jauge. La chambre annulaire jouera donc le rôle de chambre de compensation.
Pour que des mesures puissent être effectuées, le déplacement relatif entre la jauge mobile et le boîtier fixe doit être relevé. Dans le cadre de la présente invention entrent des appareils de mesure tant mécaniques qu'électroniques, ainsi qu'au besoin, des appareils indicateurs visuels ou acoustiques. A la jauge sera avantageusement adjoint un noyau magnétique qui fera partie d'un indicateur de déplacement linéaire. Cet indicateur de déplacement linéaire permettra de relever la modification de position la plus infime de la jauge. L'indicateur de déplacement envoie ses signaux à un appareil enregistreur, qui peut éventuellement renforcer ces signaux et les rendre visibles ou audibles.
Afin que le jeu de mouvement de la base de la jauge ne puisse être dépassé, le boîtier comporte un trou borgne dans lequel la base peut être abaissée. Cette particularité de réalisation a également pour effet d'assurer la protection mécanique de la base, dont la semelle sera aussi lisse que possible afin qu'une formation uniforme et régulière de la dépression ne soit pas perturbée.
Pour permettre l'accès à l'indicateur de déplacement, par exemple dans le cas où un indicateur de déplacement endommagé
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doit être remplacé, le boîtier ou la chambre annulaire que comporte le boîtier est fermé par un couvercle, que traverse, approximativement axialement, une partie d'extrémité de la jauge, maintenue dans un palier. Le dépassement de cette partie d'extrémité de la jauge du boîtier s'est avéré avantageux pour la raison qu'il permet de ramener la jauge vers la surface de la pièce d'oeuvre lors de pannes, quand le phénomène hydrodynamique paradoxal ne se produit plus.
Afin qu'une action extérieure intempestive ou non voulue ne puisse toufefois être exercée sur la jauge, le couvercle est avantageusement surmonté d'un chapeau ou d'un cylindre présentant une chambre interne ou une chambre de pression dans laquelle la partie d'extrémité de la jauge pourra se déplacer librement. Pour que la partie d'extrémité de la jauge, c'est-à-dire la jauge elle-même soit cependant accessible, cette partie d'extrémité est chargée par une broche qui est soumise à la pression exercée par un organe d'emmagasinage de forces. Cette broche prend appui dans une douille qui traverse le chapeau et qui présente une ouverture destinée à recevoir un outil de pression. Cet outil de pression peut être un simple mandrin.
L'organe d'emmagasinage de forces lui-même, qui peut par exemple être un simple ressort hélicoïdal, empêche déjà dans une certaine mesure un rebondissement de la jauge au-dessus de la valeur limite d'écoulement de rupture pour le phénomène hydrodynamique paradoxal. Selon la présente invention, il peut déjà suffire qu'un organe d'emmagasinage de forces soit adjoint à la partie d'extrémité de la jauge, sans broche additionnelle.
Il entre également dans le cadre de la présente invention que la chambre de pression qui entoure la partie d'extrémité de la jauge soit éventuellement reliée par une valve à une source de pression. Ceci permet une commande à distance de l'appareil de mesure. Si, par exemple, la jauge saute au-dessus de la valeur limite d'écoulement de rupture du phénomène hydrodynamique paradoxal, elle peut être ramenée vers la surface à mesurer par accroissement de la pression régnant dans la chambre de pression. La chambre de pression jouera en même temps le rôle
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de chambre de compensation pour le gaz sous pression à amener au passage axial, le jeu de palier entre le couvercle et la jauge pouvant par exemple laisser passer de l'air.
Dans le cas d'un procédé de détermination et/ou de mesure de la forme d'une pièce d'oeuvre, en particulier de la dimension et de la forme de surface d'une pièce d'oeuvre, à l'aide d'au moins une jauge montée dans un boîtier fixe et dirigée vers la pièce d'oeuvre, jauge percée d'un passage axial par lequel la pièce d'oeuvre est chargée de gaz sous pression, une dépression est créée entre la jauge et la surface de la pièce d'oeuvre par le gaz sous pression et la jauge est ainsi maintenue à une distance déterminée de la surface de la pièce d'oeuvre. De plus, la jauge est montée mobile dans le boîtier.
Il est particulièrement avantageux que l'ensemble de l'appareil soit d'une construction et d'un montage extrêmement simple. L'appareil se compose d'un nombre relativement faible d'éléments, qui, en outre, subissent très peu d'usure.
L'emploi d'un appareil du genre indiqué plus haut est avantageux pour la détermination de la planéité de la surface d'une pièce d'oeuvre. Dans la pratique, deux formes d'emploi déterminées se sont toutefois avérées d'une utilité particulière.
Dans le premier cas, il s'agit de l'emploi de l'appareil placé à la face supérieure et à la face inférieure d'une bande de métal coulée en continu sur une coquille à bande ou à cordon, pour la détermination de l'épaisseur de cette bande directement à l'extrémité de la coquille. Des conclusions peuvent ainsi être tirées quant à l'endroit où commence la solidification du métal liquide. Ces conclusions permettent à leur tour de régler le refroidissement. Malgré la température relativement élevée que présente la bande coulée à l'endroit de la mesure, l'appareil ne subit aucun endommagement pour la raison que la base de mesure qui se trouve au-dessus de la bande n'est pas en contact avec celle-ci et est, de plus, refroidie par l'air sous pression. Tout endommagement de la bande est en même temps exclu.
Une autre application avantageuse est celle qui
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consiste à utiliser plusieurs appareils proposés par la présente invention pour la mesure d'un profil de cylindre pendant l'opération de laminage dans un train de laminoir. A l'aide de ces appareils peuvent entre autres être réglés le refroidissement et, par conséquent, la forme du cylindre sur toute sa longueur. C'est pourquoi les appareils sont avantageusement placés au voisinage des tuyères de refroidissement et sont accouplés à la commande de la quantité d'agent de refroidissement. De cette manière, il est possible de relever des variations de la section transversale des cylindres, même dans des zones partielles déterminées et de les éliminer en diminuant ou en augmentant l'alimentation en agent de refroidissement.
D'autres avantages, caractéristiques et particularités de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation, à laquelle la préférence est accordée, du dispositif qui fait l'objet de cette invention, description qui est illustrée par les dessins annexés à ce mémoire ; dans ces dessins, la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un appareil faisant l'objet de la présente invention qui est destiné à la détermination de la forme d'une pièce d'oeuvre ;
la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un appareil du genre de celui que représente la figure 1 qui répond à un autre exemple de réalisation de la présente invention, et la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un appareil du genre de celui que représente la figure 1 qui répond à un autre exemple de réalisation encore de la présente invention.
Un appareil, désigné par la lettre de référence R sur la figure 1 des dessins ci-annexés, qui est destiné à la détermination et/ou à la mesure de la forme d'une pièce d'oeuvre, par exemple de la planéité d'une surface 1 d'une pièce d'oeuvre 2, comporte un boîtier cylindrique 3, que traverse une jauge 4, pouvant se déplacer dans la direction indiquée par la double flèche x.
Par un conduit d'arrivée 5, de l'air sous pression ou
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un autre agent du même genre est amené dans une chambre annulaire 6 du boîtier 3, chambre qui, par des passages transversaux 8, est en communication avec un passage axial 7 prévu dans la jauge 4.
Par ce passageaxial 7, l'air sort à la base 9, se présentant sous la forme d'un disque épais, de la jauge 4 et, l'appareil se trouvant dans la position d'emploi, dans laquelle il est représenté dans le dessin, cet air balaie la surface 1 de la pièce d'oeuvre 2. De plus, la base 9 de la jauge 4 se trouve à une distance s de la surface 1 pour laquelle il se produit un phénomène hydrodynamique paradoxal, en ce sens que la base 9 est attirée vers la surface 1 par suite d'une dépression produite par l'air qui s'écoule. Ceci est encore favorisé par le rapport du diamètre D1 du passage axial 7 au diamètre D2 de la base 9.
Le trajet de l'air est indiqué par des flèches sur la figure 1 des dessins ci-annexés.
Comme le boîtier 3 est fixe par rapport à la pièce d'oeuvre 2, la jauge 4 réagit à toute irrégularité que présente la surface 1, en se déplaçant quasi sans effort, dans le sens x, à l'intérieur du boîtier 3. Pour ne pas limiter son jeu de déplacement, la base 9 peut glisser dans un trou borgne 10 formé dans le boîtier 3.
Dans le boîtier 3 se trouve, séparé de la chambre annulaire 6 par un joint d'étanchéité 11, un indicateur de déplacement linéaire 12 auquel est adjoint un noyau magnétique 14 monté sur la jauge 4. La position de la jauge 4 est transmise par des conducteurs 15 à un appareil enregistreur-qui n'est pas représenté dans le dessin. Du côté opposé à celui où est prévu l'indicateur de déplacement 12, la chambre annulaire est fermée par un couvercle 16.
Etant donné qu'après dépassement d'une pression d'air déterminée, la base 9 se maintient toujours à la même distance s de la surface 1 de la pièce d'oeuvre 2, même les plus faibles irrégularités de la surface 1 de la pièce d'oeuvre 2 peuvent être relevées. De plus, il s'est révélé que même une augmentation sensible de la pression d'air au-delà d'une valeur limite
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déterminée ne donnait pas lieu à un soulèvement de la base 9, mais que la distance s restait inchangée.
Dans le cas d'un exemple de réalisation, illustré par la figure 2 des dessins ci-annexés, de l'appareil, désigné par la lettre de référence Ri'le couvercle 16 est surmonté d'un cylindre 18 qui est muni d'un raccord 19, second raccord de l'appareil, qui le relie à une source de pression-non représentée dans le dessin. L'air sous pression arrive, par une valve à étranglement 20, dans une chambre 21 que comporte le cylindre 18 et, par une seconde valve, la valve 22, dans une chambre de pression 23. Dans cette chambre de pression 23 pénètre une partie d'extrémité 24 de la jauge 4 qui est opposée à la base 9 de celle-ci. Cette partie d'extrémité 24 de la jauge 4 est soumise à l'action de forces d'un ressort hélicoïdal 25, lequel prend appui, d'une part, sur un disque annulaire 26 et, d'autre part, sur le couvercle 16.
Ce montage donne une stabilité accrue à la jauge. En règle générale, la force engendrée par le phénomène hydrodynamique paradoxal dont il a été question plus haut suffit à maintenir constamment la base 9 à la même distance s de la surface 1. Toutefois, en raison d'une secousse ou sous l'effet d'une modifiction brusque de la surface 1, il peut se produire un dépassement d'une valeur limite pour le phénomène hydrodynamique paradoxal, de telle sorte que la jauge 4 peut être repoussée de la surface 1. A ceci s'oppose le montage que représente la figure 2 des dessins ci-annexés, en ce sens que la jauge peut, sous l'effet d'une augmentation de la pression régnant dans la chambre de pression 23, être ramenée à sa position d'emploi.
Le réglage de la pression régnant dans la chambre de pression peut même être effectué d'une distance relativement grande, ce qui est très précieux, en particulier, dans les cas où l'appareil est placé en des endroits difficilement accessibles.
D'autre part, dans le cas de ce montage, la distance s peut-si on le désire-être réduite. Etant donné la présence d'un palier 27 qui entoure sans étanchéité la partie d'extrémité 24 de la jauge 4, il se produit un équilibre de pression entre la chambre annulaire 6 et la chambre de pression 23. De cette façon,
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lors de l'amenée d'air sous pression dans la chambre annulaire 6, des irrégularités peuvent être relevées. Une surpression ou une dépression pouvant se produire est compensée par une commande des valves 22 et 20.
Dans le cas d'un autre exemple de réalisation, illustré par la figure 3 des dessins ci-annexés, de l'appareil qui fait l'objet de la présente invention, désigné par la lettre de référence R2'le couvercle 16 est surmonté d'un chapeau cylindrique 30 dans la chambre interne 31 duquel pénètre, au moins en partie, une extrémité 32 de la jauge 4. Cette extrémité 32 de la jauge 4 est creusée, à la face supérieure 33, d'une encoche circulaire 34, dans laquelle s'engage une pointe 35 d'une broche 36. Cette broche 36 est soumise à la pression d'un ressort hélicoïdal 37 qui prend appui, d'une part, sur un disque d'arrêt 38 prévu au voisinage de la pointe 35 et, d'autre part, sur un fond 39 de la chambre interne 31 que comporte le chapeau 30.
La broche 36 est logée dans une douille 40 traversant le chapeau cylindrique 30, douille qui présente une ouverture 41, tournée vers le haut, dans laquelle peut éventuellement être introduite une tige de pression - qui n'est pas représentée dans le dessin. De cette manière, la jauge 4 pourrait être ramenée à la main dans sa position d'emploi, si une panne,. telle que celle que l'on a décrite plus haut en se référant à la figure 2 des dessins ci-annexés, devait se produire.