Procédé pour mesurer le jeu radial entre deux pièces circulaires concentriques associées l'une
à Vautre, et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
L'invention comprend un procédé pour mesurer le jeu radial entre deux pièces circulaires concentriques, associées l'une à l'autre, telles que, par exemple, les bagues d'un roulement.
Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'on applique une force de compression radiale de valeur prédéterminée auxdites pièces dans une zone de mesure de manière à éliminer le jeu radial entre les deux pièces à cet endroit, ces pièces n'étant soumises à aucune autre force extérieure, qu'on mesure la distance radiale entre ces deux pièces à cet endroit, qu'on relâche cette force de compression et qu'on applique une autre force égale, mais de sens opposé aux deux pièces dans une zone qui est diamétralement opposée à ladite zone de mesure et en ce qu'on mesure de nouveau la distance radiale entre les deux pièces au même endroit.
L'invention comprend aussi un appareil pour la mise en oeuvre du susdit procédé, cet appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend un support pour supporter l'une des deux pièces, des moyens pour appliquer, dans une direction radiale, une force dans une zone de mesure, à l'autre pièce, des moyens pour appliquer une autre force égale, mais de sens opposé, dans une zone qui est diamétralement opposée à ladite zone de mesure et un dispositif, monté sur ce support, permettant de mesurer la distance radiale entre ces deux pièces.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil servant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une élévation de face de cet appareil.
La fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 sont des coupes à plus grande échelle montrant l'appareil de mesure en fonctionnement, le jeu entre les deux pièces associées ayant été fortement exagéré dans un but de clarté.
Sur le dessin, 10 désigne le socle de l'appareil de mesure portant un fiasque vertical - il présentant une ouverture 12. Un support 13, monté dans cette ouverture, est maintenu en place par des vis de fixation 14, le support présentant un passage pour recevoir l'extrémité 15 d'un arbre 16. Un anneau de support 17 et une vis de fixation 18 vissée à l'extrémité de l'arbre servent à fixer l'arbre en position, mais permettent d'enlever cet arbre pour le remplacer par d'autres arbres auxquels on peut adapter des roulements de diamètres différents.
L'arbre 16 est conçu pour recevoir sur une broche située à l'avant la bague intérieure de roulement 20 d'un roulement 21 à vérifier ayant une bague extérieure 22 et une série d'organes de roulement 23, qui sont constitués ici par des
billes. Le diamètre de l'arbre 16 dans le voisi
nage de la zone à vérifier est tel qu'il laisse un jeu de montage entre cet arbre et la bague
intérieure de manière à pouvoir placer et enlever
facilement le roulement 21.
Sur le flasque 11 du socle et espacé radialement de l'arbre 16 se trouve un organe immo
bile constitué par une console 25, munie de bras
latéraux 26 qui peuvent se déplacer dans des
guides 27 du flasque 11, de manière qu'on puisse ajuster rapidement la position de l'organe 25 par rapport à l'axe de l'arbre en tenant compte
du diamètre maximum du roulement. Les bras latéraux 26 présentent des fentes 28 et des vis 29 de fixation vissées dans le flasque 1 1 qui maintiennent la console 25 dans sa position convenable pour laquelle elle est légèrement écartée de la bague extérieure du roulement, dont on veut vérifier le jeu radial. La mise en position
de l'organe 25 est déterminée à l'aide d'une
bague d'appui 30, portée par l'arbre 16 au
voisinage de la zone à vérifier. On utilise de préférence comme bague d'appui un des roulements à vérifier.
La console 25 présente une
surface d'arrêt 31, qui touche la partie supérieure de la bague de mise en place, la surface 31 étant légèrement en relief par rapport à une
surface 32 de la console, comme on le voit sur la fig. 3, si bien que, lorsque l'opérateur règle la position de la console pour qu'elle touche la bague de mise en place, la surface 32 sera légèrement écartée de la bague extérieure du roulement à vérifier. On peut utiliser une cale plate 33 d'espacement entre la bague 30 et le roulement à vérifier pour mettre en position correcte le plan de symétrie du roulement.
La console 25 et la broche de l'arbre 16 sont pourvus d'ajutages jaugeurs 34 et 35 opposés
disposés pour coopérer respectivement avec la surface extérieure de la bague extérieure du roulement et avec la surface intérieure de la bague intérieure du roulement comme représenté sur la fig. 3, à l'endroit de la zone à vérifier.
Les conduits 36 et 37 conduisant aux ajutages jaugeurs communiquent respectivement avec des tuyaux 38 et 39, qui se rejoignent et s'étendent jusqu'à un dispositif de jaugeage par fluide, représenté sous la forme d'un tube tronconique évasé vers le haut, ayant un flotteur dont la position le long du tube est fonction du débit de fluide, débit qui a lieu suivant un taux déterminé par l'importance du jeu entre les extrémités des ajutages jaugeurs et les portions voisines du roulement, jeu qui limite le débit de fluide. On amène de l'air sous pression par un tube d'amenée 42 à travers une soupape 43 régulatrice de pression, cet air circule en montant dans le tube 40 et le flotteur prend une position repérée par une échelle graduée 44.
En notant la variation du niveau du flotteur produit par les changements des distances entre les bagues extérieure et intérieure dans la zone de vérification, pendant cette vérification, l'opérateur peut ainsi déterminer la variation de la distance vérifiée. La distance vérifiée avec l'appareil représenté est la distance d'un côté de l'axe du roulement entre la surface extérieure de la bague extérieure et la surface intérieure de la bague intérieure dans un plan légèrement déplacé dans le sens axial par rapport au plan de symétrie du roulement. On pourrait utiliser tout autre dispositif convenable sensible au débit de la fuite de fluide qui a lieu à l'ajutage jaugeur.
Pendant une opération de calibrage, l'opérateur applique d'abord une force sur la bague extérieure pour rattraper le jeu du roulement dans la zone à vérifier en tournant un volant de commande 46, qui est maintenu contre tout déplacement axial par des organes d'appui 47 portés par le flasque 11. Le volant 46 est vissé sur unè vis de réglage 49, qui ne peut pas tourner et qui agit contre un bras 50 articulé autour d'un axe 48, sur la paroi 11, pour déplacer ce bras 50. Le bras 50 porte une console 51 présentant une fente 52 pour recevoir des vis de fixation 53 vissées dans le bras 50 et pour permettre un réglage pour placer des roulements de différents diamètres.
La console 51 présente des prolongements 54, qui supportent les bouts d'un câble ou d'une courroie flexible 55 assez longue, comme on le voit sur la fig. 1, de manière à ce qu'on puisse faire appliquer ce câble 55 sur une portion de la bague extérieure du roulement pour lui faire transmettre une force dans une direction générale radiale vers le bas. La courroie 55 peut être assez large pour s'étendre sur toute la largeur de la bague en présentant un orifice par lequel passe l'ajutage jaugeur 34; sur la fig. 3 un câble 55 agit dans le plan moyen du roulement sur un côté de l'ajutage jaugeur 34.
Le poids du bras 50 et des pièces qu'il porte est tel qu'une force prédéterminée est appliquée sur la bague extérieure du roulement quand la vis de réglage 49 est complètement libérée du bras 50, de manière à rattraper tout le jeu radial du roulement dans la zone où ce roulement est vérifié. L'opérateur note la lecture de la mesure obtenue dans ces conditions, puis il tourne le volant 46 en sens opposé, de sorte que la vis de réglage s'élève en relâchant la tension du câble 55 sur le roulement; en même temps l'extrémité inférieure de la vis 49 abandonne un bras 58 soumis à l'action de la pesanteur et articulé sur le flasque 1 1; ce bras 58 porte une console 60, qui supporte un câble 61 d'une manière semblable à celle déjà décrite pour le bras 50.
Le bras 58 est fixé sur un arbre 62, qui peut tourner dans les roulements 59, et il porte un pignon 63 en prise avec un pignon 64, qui est fixé sur un bras taré 65 de dimensions et de poids tels, qu'il transmette vers le haut sur le câble 61 une force égale à la force appliquée vers le bas par le bras 50 sur le câble 55 quand le bras 50 est abaissé.
Quand le câble 61 est appliqué sur la partie inférieure de la bague extérieure du roulement, comme représenté sur la fig. 4, le jeu est complètement rattrapé à la partie inférieure du roulement du côté diamétralement opposé à la zone en vérification et tout le jeu existe dans cette zone, si bien que la fuite d'air entre les ajutages jaugeurs et les parties voisines des bagues intérieure et extérieure dans la zone en vérification se trouve réduite comparativement aux résultats obtenus dans la première opération de vérification. L'opérateur détermine simplement la valeur de cette réduction en observant le changement de position du flotteur. L'échelle 44 peut être convenablement étalonnée, afin que l'opérateur puisse déterminer le jeu réel du roulement en 1/100 ou en 1/10 de mm.
Le socle de l'appareil de vérification est muni d'un vibrateur mécanique de tout type convenable, commandé de préférence électriquement, de façon que le flasque 1 1 du socle puisse vibrer rapidement pendant l'opération de vérification, afin d'assurer aux billes une position centrale dans les bagues de roulement; un tel vibrateur est indiqué en 69.
On doit noter spécialement que, lorsque le câble 61 agit et que le jeu est rattrapé dans un emplacement opposé à la zone en vérification, il n'y a ni pression vers le haut, ni pression vers le bas sur l'une ou l'autre des bagues dans la zone même en vérification, en sorte qu'il n'y a aucune tendance à une ovalisation de ces bagues. Le dispositif de vérification agit alors dans la zone en cours de vérification sans qu'on applique une pression de contrôle sur l'une ou l'autre des bagues qui puisse provoquer une ovalisation de ces bagues.
La position horizontale de l'axe du roulement donne l'assurance que les billes se centrent d'elles-mêmes dans le plan de symétrie des bagues et chemins de roulement, lorsque le flasque 11 du socle est soumis à une vibration. I1 convient aussi de noter que le jeu qui existe entre l'arbre 16 et la bague intérieure du roulement n'a aucune importance puisque c'est la distance réelle entre la surface extérieure de la bague extérieure du roulement et la surface intérieure de la bague intérieure que l'on mesure en réalité, avec les ajutages 34 et 35 qui agissent conjointement directement sur les deux parties du roulement situées entre eux.
On voit que l'appareil de vérification peut être réglé pour des roulements de différentes dimensions et de différents diamètres. Par exemple, si un roulement de plus grand diamètre que celui représenté doit être mis en place, on enlève l'arbre 16 après avoir enlevé la vis 18 et on le remplace par un autre arbre, qui présente une portée du diamètre requis.
Tous ces arbres sont munis d'ajutages de jaugeage et de conduits pour le fluide semblables à ceux qui sont représentés, mais dans tous ces arbres, les extrémités des conduits 37 sont à la même distance de l'axe de l'arbre, de manière à communiquer avec l'extrémité du conduit 67 du support 13, un joint convenable placé entre les extrémités de ces conduits agissant efficacement grâce à une bague d'étanchéité en caoutchouc 68 pour éviter toute fuite.
Lorsque l'arbre est remplacé, l'opérateur dispose la bague de mise en place 30, qui a un diamètre convenable, en utilisant de préférence un des roulements à vérifier et il règle la position de la console 25 pour qu'elle vienne en contact avec la surface extérieure de la bague de mise en position, puis il serre les vis de réglage 29. I1 place ensuite un des roulements à vérifier, applique une force prédéterminée sur la bague extérieure en abaissant le câble 55, note la lecture de la position du flotteur, puis soulève le câble et applique le câble 61 avec la même force et de nouveau note la position du flotteur et détermine la différence de niveaux du flotteur qui donne la grandeur du jeu radial existant.
REVENDICATIONS:
I. Procédé pour mesurer le jeu radial entre deux pièces circulaires concentriques associées l'une à l'autre, notamment entre les bagues intérieure et extérieure d'un roulement, caractérisé en ce qu'on applique une force de compression radiale de valeur prédéterminée auxdites pièces dans une zone de mesure de manière à éliminer le jeu radial entre les deux pièces à cet endroit, ces pièces n'étant soumises à aucune autre force extérieure, on mesure la distance radiale entre ces deux pièces à cet endroit, on relâche cette force de compression et on applique une autre force égale, mais de sens opposé aux deux pièces dans une zone qui est diamétralement opposée à ladite zone de mesure, et en ce qu'on mesure de nouveau la distance radiale entre les deux pièces au même endroit.
Method for measuring the radial clearance between two concentric circular parts associated with one
to the other, and apparatus for carrying out this method
The invention comprises a method for measuring the radial clearance between two concentric circular parts, associated with one another, such as, for example, the rings of a bearing.
According to the invention, this method is characterized in that a radial compressive force of predetermined value is applied to said parts in a measurement zone so as to eliminate the radial play between the two parts at this location, these parts not being subjected to no other external force, measure the radial distance between these two parts at this location, release this compressive force and apply another equal force, but in the opposite direction to the two parts in a zone which is diametrically opposed to said measuring zone and in that the radial distance between the two parts is measured again at the same location.
The invention also comprises an apparatus for carrying out the aforesaid method, this apparatus being characterized in that it comprises a support for supporting one of the two parts, means for applying, in a radial direction, a force in a measurement zone, to the other part, means for applying another equal force, but in the opposite direction, in a zone which is diametrically opposed to said measurement zone and a device, mounted on this support, making it possible to measure the radial distance between these two parts.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus used for carrying out the method according to the invention.
Fig. 1 is a front elevation of this apparatus.
Fig. 2 is a vertical section taken along line 2-2 of FIG. 1.
Figs. 3 and 4 are sections on a larger scale showing the measuring apparatus in operation, the play between the two associated parts having been greatly exaggerated for the sake of clarity.
In the drawing, 10 denotes the base of the measuring device carrying a vertical flask - it having an opening 12. A support 13, mounted in this opening, is held in place by fixing screws 14, the support having a passage to receive the end 15 of a shaft 16. A support ring 17 and a fixing screw 18 screwed to the end of the shaft serve to fix the shaft in position, but allow to remove this shaft for the replace with other shafts to which bearings of different diameters can be fitted.
The shaft 16 is designed to receive on a spindle located at the front the inner bearing race 20 of a bearing 21 to be checked having an outer ring 22 and a series of rolling members 23, which here are constituted by
balls. The diameter of the shaft 16 in the neighbor
swimming of the area to be checked is such that it leaves an assembly clearance between this shaft and the ring
interior so that it can be placed and removed
easily the bearing 21.
On the flange 11 of the base and spaced radially from the shaft 16 is an immo
bile consisting of a console 25, provided with arms
26 which can move in
guides 27 of the flange 11, so that the position of the member 25 can be quickly adjusted with respect to the axis of the shaft, taking into account
maximum diameter of the bearing. The side arms 26 have slots 28 and fixing screws 29 screwed into the flange 11 which maintain the console 25 in its suitable position for which it is slightly spaced from the outer ring of the bearing, which we want to check the radial play. Positioning
of organ 25 is determined using a
support ring 30, carried by shaft 16 at
neighborhood of the area to be checked. One of the bearings to be checked is preferably used as the support ring.
Console 25 has a
stop surface 31, which touches the upper part of the positioning ring, the surface 31 being slightly raised in relation to a
surface 32 of the console, as seen in fig. 3, so that when the operator adjusts the position of the console to touch the setting ring, the surface 32 will be slightly away from the outer ring of the bearing to be checked. It is possible to use a flat spacer 33 between the ring 30 and the bearing to be checked in order to put the plane of symmetry of the bearing in the correct position.
Console 25 and shaft spindle 16 are provided with opposed gauging nozzles 34 and 35
arranged to cooperate respectively with the outer surface of the outer ring of the bearing and with the inner surface of the inner ring of the bearing as shown in FIG. 3, at the location of the area to be checked.
The conduits 36 and 37 leading to the gauging nozzles communicate respectively with pipes 38 and 39, which meet and extend to a fluid leveling device, shown in the form of a frustoconical tube flared upwards, having a float whose position along the tube is a function of the fluid flow rate, a flow which takes place at a rate determined by the size of the clearance between the ends of the gauging nozzles and the adjacent portions of the bearing, clearance which limits the fluid flow rate . Pressurized air is brought in through a supply tube 42 through a pressure regulating valve 43, this air circulates upward in tube 40 and the float takes a position marked by a graduated scale 44.
By noting the variation in float level produced by changes in the distances between the outer and inner rings in the verification zone, during this verification the operator can thus determine the variation in the verified distance. The distance verified with the device shown is the distance on one side of the bearing axis between the outer surface of the outer ring and the inner surface of the inner ring in a plane slightly displaced axially from the plane of bearing symmetry. One could use any other suitable device sensitive to the flow rate of the fluid leak which takes place at the gauge nozzle.
During a calibration operation, the operator first applies a force on the outer ring to take up the clearance of the bearing in the area to be checked by turning a handwheel 46, which is held against any axial displacement by means of support 47 carried by the flange 11. The flywheel 46 is screwed onto an adjusting screw 49, which cannot turn and which acts against an arm 50 articulated around an axis 48, on the wall 11, to move this arm 50 The arm 50 carries a console 51 having a slot 52 to receive fixing screws 53 screwed into the arm 50 and to allow adjustment to place bearings of different diameters.
The console 51 has extensions 54, which support the ends of a cable or a flexible belt 55 long enough, as seen in FIG. 1, so that this cable 55 can be applied to a portion of the outer race of the bearing to cause it to transmit a force in a general downward radial direction. The belt 55 may be wide enough to extend over the entire width of the ring by having an orifice through which the gauge nozzle 34 passes; in fig. 3 a cable 55 acts in the middle plane of the bearing on one side of the gauge nozzle 34.
The weight of the arm 50 and the parts it carries is such that a predetermined force is applied to the outer race of the bearing when the adjusting screw 49 is completely released from the arm 50, so as to take up all the radial play of the bearing. in the area where this bearing is verified. The operator notes the reading of the measurement obtained under these conditions, then he turns the flywheel 46 in the opposite direction, so that the adjustment screw rises by releasing the tension of the cable 55 on the bearing; at the same time the lower end of the screw 49 abandons an arm 58 subjected to the action of gravity and articulated on the flange 11; this arm 58 carries a console 60, which supports a cable 61 in a manner similar to that already described for the arm 50.
The arm 58 is fixed on a shaft 62, which can rotate in the bearings 59, and it carries a pinion 63 in mesh with a pinion 64, which is fixed on a calibrated arm 65 of such dimensions and weight, that it transmits upward on the cable 61 a force equal to the force applied downward by the arm 50 on the cable 55 when the arm 50 is lowered.
When the cable 61 is applied to the lower part of the outer race of the bearing, as shown in fig. 4, the play is completely taken up at the lower part of the bearing on the side diametrically opposite the zone being checked and all the play exists in this zone, so that the air leak between the gauging nozzles and the neighboring parts of the inner rings and outside in the zone under verification is reduced compared to the results obtained in the first verification operation. The operator simply determines the value of this reduction by observing the change in position of the float. The scale 44 may be suitably calibrated, so that the operator can determine the actual bearing clearance in 1/100 or 1/10 of a mm.
The base of the verification device is provided with a mechanical vibrator of any suitable type, preferably electrically controlled, so that the flange 11 of the base can vibrate rapidly during the verification operation, in order to ensure the balls a central position in the bearing rings; such a vibrator is indicated at 69.
It should be especially noted that, when the cable 61 acts and the play is taken up in a location opposite to the zone being checked, there is neither upward pressure nor downward pressure on one or the other. another of the rings in the area even during verification, so that there is no tendency for these rings to ovalize. The checking device then acts in the zone being checked without applying a check pressure to one or the other of the rings which could cause these rings to ovalize.
The horizontal position of the axis of the bearing gives the assurance that the balls are self-centered in the plane of symmetry of the rings and raceways, when the flange 11 of the base is subjected to vibration. It should also be noted that the clearance which exists between the shaft 16 and the inner race of the bearing is irrelevant since it is the actual distance between the outer surface of the outer race of the bearing and the inner surface of the ring. internal which is actually measured, with the nozzles 34 and 35 which act jointly directly on the two parts of the bearing located between them.
It can be seen that the tester can be adjusted for bearings of different sizes and different diameters. For example, if a larger diameter bearing than the one shown is to be fitted, the shaft 16 is removed after removing the screw 18 and replaced with another shaft, which has a seat of the required diameter.
All these shafts are fitted with gauging nozzles and conduits for the fluid similar to those shown, but in all these shafts the ends of the conduits 37 are at the same distance from the axis of the shaft, so communicating with the end of the conduit 67 of the support 13, a suitable seal placed between the ends of these conduits acting effectively by virtue of a rubber sealing ring 68 to prevent any leakage.
When the shaft is replaced, the operator places the positioning ring 30, which has a suitable diameter, preferably using one of the bearings to be checked and he adjusts the position of the console 25 so that it comes into contact. with the outer surface of the positioning ring, then tightens the adjustment screws 29. Then places one of the bearings to be checked, applies a predetermined force on the outer ring by lowering the cable 55, notes the position reading of the float, then lifts the cable and applies the cable 61 with the same force and again notes the position of the float and determines the difference in levels of the float which gives the magnitude of the existing radial clearance.
CLAIMS:
I. Method for measuring the radial clearance between two concentric circular parts associated with one another, in particular between the inner and outer rings of a bearing, characterized in that a radial compressive force of predetermined value is applied to said parts in a measurement zone so as to eliminate the radial play between the two parts at this location, these parts not being subjected to any other external force, the radial distance between these two parts is measured at this location, this force is released compression and another equal force is applied, but in the opposite direction to the two parts in a zone which is diametrically opposite to said measurement zone, and in that the radial distance between the two parts is measured again at the same place.