FR2547915A1 - Dispositif pour determiner l'alignement ou le defaut d'alignement correct de deux arbres a relier entre eux - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF POUR DETERMINER L'ALIGNEMENT OU LE DEFAUT D'ALIGNEMENT CORRECT DE DEUX ARBRES A RELIER ENTRE EUX. IL OPERE AVEC UN RAYON LUMINEUX S, S ET AVEC UN PRISME A MIROIR 6 POUR DETERMINER DIRECTEMENT L'ERREUR D'ALIGNEMENT PAR DECALAGE PARALLELE OU ANGULAIRE ET AFFICHAGE DE CETTE ERREUR. APPLICATION AU COUPLAGE MECANIQUE DE DEUX MACHINES.

Description

Dispositif pour déterminer l'alignement ou le défaut

d'alignement correct de deux arbres à relier entre eux.

L'invention se rapporte à un dispositif pour déterminer si, et dans quelle mesure les axes médians de deux arbres disposés l'un derrière l'autre sont alignés, sont décalés parallèlement et/ou angulairement, du type comportant un générateur de valeur de mesure susceptible d'étre fixé sur l'un des arbres (premier arbre), et possédant un indicateur de valeur 10 de mesure, rigide par rapport au premier arbre, s'étendant à peu près parallèlement et à distance de l'age médian de ce dernier et dirigé vers l'autre arbre (second arbre), et comportant en outre un récepteur de valeur de mesure susceptible d'être fixé rigi15 dement au second arbre qui fournit, lors de la rotation des deux arbres respectivement d'angles identiques dans des positions de mesure différentes, durant un tour complet, des signaux qui correspondent en valeur et

en sens à la modification de la position relative de 20 l'indicateur de valeur de mesure par rapport à lui.

Des dispositifs de ce genre sont principalement mis en oeuvre pour permettre d'aligner, avant de les relier, deux machines dont les arbres sont à

accoupler rigidement entre eux.

Des dispositifs connus pour déterminer le

genre ou l'importance de défauts d'alignements éven-

tuels opèrent de façon purement mécanique avec une tige en tant qu'indicateur de valeur de mesure et avec un dispositif de mesure mécanique, ou encore avec un dispositif inductif de mesure de l'écart, opérant sans contact, et fonctionnant en tant que récepteur de valeur de mesure qui, lors de la rotation commune des deux arbres, est activé par la tige et fournit une valeur de mesure qui correspond à l'erreur d'alignement des arbres La rotation commune des arbres peut être réalisée de telle façon que les deux arbres soient simultanément entraînés en rotation, avec une même vitesse, ou encore de façon que d'abord l'un des arbres et ensuite l'autre arbre soit respectivement entraîné en rotation d'un même angle, en sorte que dans chaque cas les deux arbres ont été déplacés d'une même valeur angulaire, à l'instant de chaque lecture de valeur de mesure,par rapport à la position angulaire qu'il y avait lors de la lecture antérieure Les valeurs de mesure des dispositifs connus sont affectées d'erreurs 20 qui sont dues au système et qui, par exemple, peuvent être dues à la pesanteur qui peut agir, de façon différente, pour des positions angulaires diverses, sur la tige ou éventuellement sur la tringlerie qui porte le dispositif de lecture des valeurs de mesure ou le dis25 positif inductif pour la mesure de l'écart Etant donné que l'alignement des arbres doit être très précis, les dispositifs connus entraînent des mises en oeuvre de moyens très onéreux pour maintenir les erreurs des

valeurs de mesure dans des plages de tolérances admis30 sibles de l'alignement.

L'invention a pour objet de réaliser un dispositif du type rappelé en tête du présent mémoire dans lequel on peut obtenir, avec des moyens de construction relativement faibles, une précision de mesure extrê35 mement élevée tout en autorisant, en plus, un mode opératoire rapide avec détermination directe de défauts éventuels concernant un décalage du parallélisme et/ou d'un décalage angulaire, et concernant l'importance éventuelle des erreurs L'affichage d'une erreur de l'alignement, pour laquelle les axes médians des arbres se croisent à distance, doit y avoir lieu d'une manière telle que l'erreur se décompose immédiatement en une composante de décalage purement parallèle et en une composante de décalage pure10 ment angulaire, en sorte que les deux genres d'erreurs soient reconnaissables séparément et avec une même opération de mesure, sous la forme d'une rotation des arbres de 360 et puissent être ensuite supprimées,

par une seule opération d'alignement, au niveau d'une 15 machine par rapport à l'autre.

Selon l'invention, ce problème est réalisé grace au fait que le dispositif est réalisé sous la forme d'un dispositif optique qui comporte, en tant que générateur de valeur de mesure une source de lumiè20 re, en tant qu'indicateur de valeur de mesure un rayon lumineux produit par la source de lumière et se présentant sous la forme d'un faisceau lumineux à faible divergence, et en tant que récepteur de valeur de mesure un prisme rectangle à miroir, ou système optique similaire, et dont le plan de l'hypoténuse est dirigé sensiblement perpendiculairement à l'axe médian de l'arbre associé, et que le prisme, ou similaire, renvoie le rayon lumineux en direction du premier arbre, sur un second récepteur de valeur de mesure qui y 30 est fixé rigidement, et qui produit deux signaux qui correspondent aux coordonnées de la distance entre le point d'incidence du rayon lumineux et un point de référence, fixe par rapport à l'arbre, dans un plan de

mesure qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe 35 médian du premier arbre.

Dans le dispositif conforme à l'invention, les éléments du dispositif qui sont à prévoir sur les différents arbres sont couplés optiquement entre eux, en sorte qu'il n'est pas besoin de prévoir de tringle5 rie en déport, qui, sous l'influence de la gravité pourrait être la cause d'erreurs de mesure Des erreurs d'alignement éventuelles des arbres se manifestent au niveau du second récepteur de valeur de mesure, au cours de la rotation des arbres sur 360 , réalisée 10 selon les alternatives mentionnées cidessus, et cette manifestation se traduit par une modification de la distance entre le point d'incidence du rayon lumineux et du point de référence fixe par rapport à l'arbre, étant noté que la composante de la variation de 15 la distance, radialement par rapport au premier arbre, correspond au décalage parallèle pur, alors que la composante perpendiculaire à la précédente, correspond au décalage angulaire pur Ce qui vient d'être indiqué résulte du fait que dans le cas de l'invention on met, en même temps, à profit trois propriétés particulières que présente un prisme rectangulaire à miroir Une propriété réside dans le fait qu'un basculement du prisme autour de son arête sommitale de son angle droit n'a aucune influence sur la réflexion du rayon 25 lumineux en direction du second récepteur de valeur de mesure La seconde propriété réside dans le fait qu'une rotation du prisme autour d'un axe qui est perpendiculaire à l'arête sommitale sus-mentionnée et parallèle au plan de son hypoténuse a pour conséquence, 30 du point de vue de l'angle de rotation autour de cet axe, une rotation angulaire double entre le rayon incident sur le prisme et le rayon réfléchi par celui-ci, en sorte que la composante de la variation de la distance, qui est perpendiculaire à la direction axiale, 35 correspond, au niveau du second récepteur de valeur de mesure, directement au décalage angulaire pur entre les deux arbres Et la troisième propriété réside finalement dans le fait qu'un déplacement du prisme parallèle à lui-même, dans le sens de l'axe mentionné en dernier lieu, qui est parallèle à la ligne sommitale et parallèle au plan de l'hypoténuse, a pour conséquence une modification de la distance, mesurée dans le sens du déplacement, entre le rayon incident et le rayon réfléchi, avec une valeur double par rapport à celle de ce déplacement, pour ainsi reproduire un décalage parallèle Dans le dispositif conforme à l'invention, on obtient de ce fait, dans le cours d'une rotation des arbres sur 360 0, et sous la forme des deux composantes de la variation de l'écart, deux groupes 15 de valeurs de mesure dont l'un, comprend la modification de la composante de l'écart du point d'incidence du rayon lumineux par rapport au point de référence, par exemple radialement par rapport au premier arbre, le décalage parallèle pur, alors que l'autre, qui com20 prend la modification de la composante de l'écart perpendiculaire à la précédente, représente le décalage angulaire pur On peut en déduire facilement les valeurs dont il faut déplacer une machine par rapport à l'autre, par exemple en hauteur et latéralement, éven25 tuellement de façon dissemblable au niveau des points d'appui antérieurs et postérieurs, afin de supprimer l'erreur d'alignement en une seule phase opératoire, c'est-à-dire sans qu'il soit besoin de procéder à une

nouvelle mesure après avoir opéré une correction 30 partielle.

La mise en oeuvre de prismes à miroirs avec un rayon lumineux dirigé sur le prisme, en tant qu'indicateur de valeur de mesure et avec un récepteur de valeur de mesure qui reçoit le rayon réfléchi par le 35 prisme et qui est déplacé en fonction du déplacement du prisme, est connue dans le domaine de la technique des mesures de précision Toutefois, parmi les trois propriétés sus-mentionnées, seules ont été utilisées pour des mesures la propriété qui donne la variation de l'écart du parallélisme entre le rayon lumineux incident et le rayon lumineux réfléchissant et celle qui concerne l'insensibilité du prisme par rapport au basculement autour d'un axe qui est parallèle au sommet, alors que la troisième propriété mentionnée ci10 dessus et concernant la modification de l'angle entre le rayon lumineux incident et le rayon lumineux réfléchi, lors de la rotation du prisme autour d'un axe perpendiculaire à l'arête sommitale et parallèle au

plan de l'hypoténuse a été considérée comme gênante et 15 supprimée par des moyens auxiliaires appropriés.

Traité: Kurt Rântsch, Editeur Carl Hanser, "Die Optik in der Feinmesstechnik", en particulier pages 233 et 234). D'autres particularités de l'invention sont 20 caractérisées par le fait que: l'arête sommitale du prisme, ou similaire, est sensiblement parallèle à une tangente à l'arbre associé; le second récepteur de valeur de mesure est 25 un détecteur de positions à semiconducteurs du type photoélectrique, analogique et à deux axes; en amont du second récepteur de valeur de mesure est disposé un système optique réduisant le diamètre du rayon lumineux; la source de lumière est une diode à laser; au niveau de la source lumineuse est prévu, dans la trajectoire lumineuse du rayon lumineux un diviseur de rayons qui dévie latéralement un rayon partiel sous un angle de 90 ; les signaux produits par le second récepteur de valeur de mesure correspondent aux coordonnées rectangulaires de la distance entre le point d'incidence du rayon lumineux et le point de référence, dans un système de coordonnées rectangulaires dont un axe de coordonnées coincide avec la droite radiale du premier arbre, sur laquelle se situe le point d'intersection de l'axe optique médian du générateur de valeur de mesure avec le plan de mesure; les signaux produits par le second récepteur 10 des valeurs de mesure correspondent aux coordonnées rentangulaires de la distance entre le point d'incidence du rayon lumineux et le point de référence, dans un système de coordonnées rectangulaires dont un axe de coordonnées coincide avec la ligne radiale du premier 15 arbre et sur laquelle se situe le point de rencontre de l'axe optique médian du générateur de valeurs de mesure avec le plan de mesure; pour assurer un contrôle permanent de l'état d'alignement des arbres, après la réalisation de l'alignement initial correct des machines, les signaux qui sont produits par le second récepteur de valeur de mesure sont transmis, pendant le fonctionnement des machines et par l'intermédiaire de bagues de frottement et d'un transducteur rotatif, ou similaire, à un dispositif d'évaluation qui, en liaison avec un générateur de signaux de cadence opérant en synchronisme avec la vitesse de rotation et caractérisant des positions angulaires instantanées et déterminées à l'avance, détermine et affiche à partir de ces signaux la valeur actuelle du décalage du parallélisme ou du décalage angulaire et fournit un signal d'alerte en cas de dépassement d'une plage admise pour les erreurs de l'alignement. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et 35 représenté au dessin annexé différentes formes de

réalisation de l'objet de l'invention.

Dans le dessin: la figure 1 montre en vue élévation schématique le dispositif monté sur les arbres de deux machines à aligner, les machines étant vues de côté, la figure 2 montre, avec plus de détails et également en vue élévation latérale, le dispositif selon la figure 1, à l'état monté sur les arbres, la figure 3 a représente, en vue en plan schéma10 tique, une réalisation préférée du générateur de valeurs de mesure, la figure 3 b montre la vue frontale correspondant à la figure 3 a (vue de droite pour l'observateur de la figure 3 a), la figure 4 a montre, en vue élévation latérale, le prisme agissant comme récepteur de valeurs de mesure sur le second arbre de la machine, ainsi que différentes positions angulaires pour une ligne sommitale perpendiculaire au plan du dessin, dans le cas d'un 20 angle de 90 , la figure 4 b représente le prisme de la figure 4 a, en vue en plan et dans deux positions angulaires différentes par rapport à un axe de rotation qui est perpendiculaire à la ligne sommitale et parallèle au 25 plan de l'hypoténuse du prisme, la figure 5 a montre, pour expliciter le principe du fonctionnement, la coupe d'un détecteur analogique de position à semiconducteurs, du type photoélectrique, et mis en oeuvre, dans le cadre de l'invention, 30 comme second récepteur de valeurs de mesure, la figure 5 b représente, vue de l'avant, le détecteur de fonction selon la figure 5 a, dans une réalisation à deux axes, la figure 5 c représente la section transversale le long de la ligne de coupe Vc-Vc, du détecteur selon la figure 5 b, la figure 6 a est une vue frontale d'une autre forme de réalisation du second récepteur de valeurs de mesure, la figure 6 b représente en coupe, le long de la ligne de coupe V Ib-V Ib de la figure 6 a, le récepteur ae valeurs de mesure selon cette dernière figure, la figure 6 c représente la coupe transversale 10 du récepteur de valeurs de mesure selon la figure 6 a, coupe qui est réalisée le long de la ligne de coupe V Ic-V Ic de la figure 6 a, et la figure 7 est une vue schématique et en perspective du processus de mesure et montre les valeurs 15 des dérives qui apparaissent, sur une plage angulaire de 360 , lors de la rotation des arbres, avec un écart

de 90 .

Dans les figures 1 et 2 du dessin, on a représenté deux machines 1 et 2 qui sont à assembler et qui ont, 20 avant l'accouplement des arbres, été alignées de telle façon que les axes médians des arbres soient dans le prolongement l'un de l'autre Pour déterminer les erreurs de l'alignement qui peuvent se présenter ultérieurement, on contrôle en permanence les machines 1 et 2, ce pourquoi on a monté sur les arbres 3 et 4 des machines un dispositif optique qui est constitué par une source lumineuse 5 fixée rigidement sur l'arbre 3 et agissant comme générateur de valeurs de mesure, par un prisme à angle droit 6 qui est fixé rigidement 30 sur l'autre arbre 4 et qui agit comme récepteur de valeurs de mesure et par un second récepteur de valeurs de mesure 7 qui est fixé rigidement, comme la source

lumineuse 5, sur l'arbre 3.

La source lumineuse 5 comporte, selon les figures 3 a et 3 b, un cristal de laser 8 et une lentille de collimation 9, et produit un rayon lumineux S de divergence extrêmement faible, de l'ordre de

grandeur de moins de 1 mrad, qu'il envoie, parallèle5 ment à l'axe médian de l'arbre 3 et à une certaine distance de celui-ci, en direction de la machine 2.

Sur l'arbre 4, le rayon lumineux S tombe sur le prisme rectangle 6, qui, à une distance correspondante de l'axe médian de la machine 2, est positionné de telle façon que le plan 6 a de son hypoténuse se situe perpendiculairement à l'axe médian de l'arbre 4 de la machine 2, la ligne sommitaie du prisme à 90 s'étendant perpendiculairement au plan radial de l'arbre 4, qui

coupe le prisme sensiblement en son milieu.

Le prisme réfléchit le rayon lumineux S de la source lumineuse 5 en direction de la machine 1 sous la forme d'un rayon lumineux S', et ce rayon lumineux

S' y tombe sur le second récepteur de valeurs de mesure.

7 qui, selon les figures 5 a, 5 b et 5 c, peut être cons20 titué par un détecteur analogique de position à semiconducteurs de type photoélectrique et à deux axes, ou qui peut également être constitué par la combinaison de lentilles et de photodétecteurs, combinaison qui est

représentée dans les figures 6 a-6 c.

Dans le cas de la forme de réalisation comme détecteurs à semiconducteurs du type photoélectrique et analogique, selon les figures 5 a-5 c, le second récepteur des valeurs de mesure 6 comporte une couche de couverture 10 en or, en-dessous de celle-ci une zone 30 d'appauvrissement 11 et à nouveau sous cette dernière, un substrat fortement ohmique 12, la couche de couverture en or, 10, étant alimentée avec un courant Ior alors que le substrat fortement ohmique est pourvu, latéralement ainsi que dans le haut et dans le bas, de 35 bandes de contact 13 qui s'étendent le long de la 1 1 section transversale, sensiblement carrée, du substrat, et par l'intermédiaire desquelles le courant d'alimentation Io peut s'écouler suivant des courants partiels La subdivision du courant Io O dépend de 5 l'emplacement du point d'incidence de la lumière, avec lequel un rayon lumineux frappe, sensiblement

dans le sens vertical, la couche de couverture en or.

Dans le cas de la réalisation, selon les figures 5 b et 5 c, sous la forme d'un détecteur de positions à deux axes, le courant d'alimentation IO O est subdivisé en quatre courants partiels qui passent par les différentes bandes de contact 13 et qui du point de vue de leurs intensités dépendent de la distance entre le point d'incidence-de la lumière et le centre Si donc 15 le rayon vient frapper exactement le milieu de la couche de couverture en or, de forme carrée et qui coincide avec la zone d'appauvrissement et le substrat, les quatre courants partiels ont la même intensité Une différence éventuelle dans l'intensité du courant, au niveau de paires de bandes de contact 13 qui se situent les unes en face des autres, permet la lecture des composantes rectangulaires de la distance entre un point d'incidence excentré de la lumière et le centre des coordonnées. Les détecteurs de positions du genre mentionné ci-dessus, sont connus et peuvent être obtenus dans le commerce. Le détecteur de positions selon les figures 5 a5 c est, en tant que second récepteur de valeurs de me30 sure 7, est disposé de telle façon sur lvarbre 3 que l'ur 14, des plans de symétrie (les figures 5 b) coincide avec un plan radial de l'arbre 3 alors que l'autre

plan de symétrie, 15, y est perpendiculaire et se situe parallèlement à l'axe médian de l'arbre 3.

Le même résultat que l'on obtient avec le détecteur de position selon les figures 5 a-5 c peut aussi être obtenu avec le détecteur selon les figures 6 a-6 c qui est constitué par quatre lentilles cylindriques 15 a- 15 d et par quatre photodétecteurs 16 a, 16 d qui sont disposés en aval et à une distance f desdites lentilles cylindriques Les quatre lentilles cylindriques 15 a-15 d sont disposées par paires l'une à côté de l'autre et les paires disposées l'une derrière l'autre, l'agencement étant tel que les axes médians d'une paire 10 s'étendent parallèlement entre eux; mais se coupentk de paire à paire, suivant un angle droit, les lentilles plans convexes se touchant dos à dos par leurs côtés plans Les deux lentilles 15 a, 15 b qui se situent du côté de l'incidence du rayon lumineux focalisent la lumière qu'elles reçoivent, respectivement sur la ligne médiane des photodétecteurs 16 a, 16 c et 16 b, 16 d qui se trouvent derrière elles,alors que les lentilles cylindriques 15 d, 15 c qui se trouvent derrière focalisent la lumière incidente sur la ligne médiane commune 20 des photodétecteurs 15 a, 15 b et 15 c, 15 d qui se trouvent derrière elles La lumière qui arrive par l'avant sur le dispositif à lentilles est donc concentrée par les lentilles sur les quatre points des diodes, étant noté que l'intensité du courant et, par voie de conséquence le signal de sortie des photodétecteurs, dépend de la répartition du rayon incident sur les différents quadrants des lentilles constitués respectivement par deux demi-lentilles croisées Ces

quadrants sont repérés par la référence 17 dans la 30 figure 6 a.

Cette forme de réalisation du second récepteur de valeurs de mesure 7 fournit donc également des courants à partir des diodes 16 a-16 d, courants qui sont

identiques entre eux si la lumière incidente est svmé35 trique par rapport au dispositif à lentilles cylindri-

ques, alors que dans le cas d'une incidence non symétrique de la lumière on a, par paires, des différences d'intensités qui sont caractéristiques pour l'écart de l'incidence lumineuse par rapporta la position média5 ne, vers les coordonnées qui se situent dans la direction des axes des cylindres.

Le détecteur selon les figures 6 a-6 c est également disposé de telle manière sur l'arbre 3 que l'une des directions de détection en fonction de l'une des 10 coordonnées de décalage de l'incidence de la lumière,

soit dans le sens radial de l'arbre, et l'autre perpendiculaire à la précédente.

Les figures 4 a-4 b montrent le prisme dans différentes positions Il est à noter que le plan du dessin de la figure 4 a coincide avec un plan radial de l'arbre 4 et que la ligne sommitale 6 b, pour un prisme

à angle droit, ou est perpendiculaire.

Si donc le rayon lumineux S qui est issu de la source lumineuse tombe perpendiculairement sur le plan 20 6 a de l'hypoténuse du prisme, il ressort sous la forme d'un rayon lumineux S' qui y est également perpendiculaire, mais avec une distance prédéterminée Si le prisme est basculé autour d'un axe qui est parallèle à sa droite sommitale 6 b, ceci ne change en rien les 25 conditions de réflexion Une modification de l'angle d'incidence de la lumière dans le plan radial de l'arbre 4 qui est le plan du dessin de la figure 4 a, n'a donc aucune influence sur les conditions de la réflexion Un déplacement du prisme parallèlement au 30 plan de l'hypoténuse 6 a se manifeste, par contre,

avec une double grandeur sur la distance entre le rayon incident S et le rayon lumineux sortant S'.

Par ailleurs, lors d'un basculement du prisme autour d'un axe qui est perpendiculaire à la ligne sommitale 6 b et parallèle au plan de l'hypoténuse 6 a, l'angle de réflexion change en direction perpendiculairement au plan du dessin de la figure 4 d'une valeur qui est double de celle de l'angle de basculement Ceci signifie qu'un déplacement du point d'incidence A du rayon lumineux S' sur le second récepteur de valeurs de mesure 6 en direction radiale par rapport à l'arbre 3 ne peut provenir qu'un décalage parallèle des arbres 3-et 4, alors qu'un déplacement dans la direction qui

lui est parallèle ne peut provenir que d'un décalage 10 angulaire entre les arbres 3 et 4.

Lorsqu'on est en présence d'un tel décalage parallèle et angulaire, on a ce déplacement du point d'incidence A dans les directions mentionnées cidessus, si les deux arbres ne sont pas complètement ali15 gnés et tournent d'un tour complet de 360 Il suffit alors d'enregistrer des paires de valeurs, données en positions angulaires qui sont respectivement différentes de 190 , à partir d'une position de départ La position de départ et d'autres positions de mesure durant les différentes rotations sont repérées par un générateur de positions angulaires, non représenté et

opérant en synchronisme avec la vitesse de rotation.

Dans la figure 7 on a indiqué schématiquement et en vue perspective un cycle de mesures qui est accompli pour une opération de mesure qui s'étend sur 360 , par les éléments du dispositif optique qui sont disposés sur les arbres des machines, étant noté que l'on présuppose qu'une machine présente par rapport à l'autre aussi bien un décalage parallèle qu'un décala30 ge angulaire Les composantes qui sont désignées par y sont les composantes du décalage parallèle et elles sont mesurées respectivement dans le sens radial de

l'arbre, alors que les composantes x qui y sont perpendiculaires représentent les composantes du décalage 35 angulaire.

Les indices pour les valeurs x et y correspondent à la position de mesure qui, rapportée aux positions des aiguilles d'une montre sont désignées par 0 heure (position de départ), 3 heures, 6 heures et 9 heures, ce qui correspond à une rotation des arbres de respectivement 900, 180 et 270 par rapport à la

position de départ à O .

On peut montrer que le décalage parallèle dans le sens du plan radial qui se situe dans la position 10 O est Po = (y 6)/4 et le décalage parallèle dans la direction qui est 15 perpendiculaire à la précédente est 3 = (Y 3 Yg)/4 Pour le décalage angulaire dans la direction 20 O donc perpendiculairement au plan radial de l'arbre qui se trouve dans la position de départ et qui contient la,source de lumière on a Wo = (x 3 x) /4 a et pour le décalage angulaire dans la direction perpendiculaire à la précédente on a la relation

W = (x x 6)/4 a.

3 O A partir de ces valeurs qui ont été obtenues par la mesure on pourrait facilement calculer, selon ce qui suit, des corrections à opérer pour ce qui concerne la position des machines, par soulèvement ou par 35 abaissement ou par déplacement vers la gauche ou vers la droite, étant noté que les valeurs indiquées sont prises dans la figure 2 et dans la figure 7: F =-P -W b o o o F 3 = P 3 W 3 b B O Po W O (b + d) B 3 P 3 W 3 (b + d); dans ces relations: la valeur Fo représente le déplacement en direction verticale de la machine 2, au niveau de ses pieds 15 antérieurs, la valeur F 3 représente le déplacement de la machine dans le sens latéral, au niveau des pieds antérieurs, la valeur BO représente le déplacement vertical 20 de la machine 2, au niveau des pieds arrière, et la valeur B 3 représente le déplacement latéral de la machine 3 au niveau des pieds arrière; il convient de noter que l'on a supposé que le plan radial de la machine 1, dans lequel se trouve

la source lumineuse, est en position de mesure verticale de " O heure".

Etant donné que pour déterminer les valeurs-de la correction on a besoin de connaître la distance b entre le plan de mesure M et le centre des pieds anté30 rieurs de la machine 2, on a disposé, pour faciliter cette détermination, dans la trajectoire du rayon S, et devant la source lumineuse 5, une lame séparatrice 21 qui dévie, à partir du rayon lumineux S et perpendiculairement à celui-ci, un rayon partiel S", déviation 35 qui est opérée latéralement pour passer devant des éléments d'accouplements éventuels ou autres éléments semblables, l'agencement étant tel que le point d'incidence de ce rayon lumineux S" sur le socle puisse être utilisé comme repère pour procéder à la mesure. 5 Afin d'exclure des erreurs qui seraient dues à des variations naturelles de la lumière environnante, il est conseiller de moduler avec une haute fréquence

le rayon lumineux S qui est émis par la source lumineuse 5.

A la place d'un prisme on pourrait, bien sûr, mettre en oeuvre un système optique ayant une fonction similaire, ou encore un dispositif correspondant à

miroir ou similaire.

Afin d'accroître la précision de la mesure du 15 second récepteur de valeurs de mesure 6, il est conseillé de disposer, en avant de celui-ci, une lentille

de réduction 20 qui réduit le diamètre du rayon lumineux S, dans l'exemple d'exécution à un quart.

Le dispositif conforme à l'invention peut être 20 mis en oeuvre suniquement pour l'alignement initial de deux machines tournantes accouplées par leurs arbres, et avant leur mise en service, mais également et éventuellement ensuite, pour le contrôle permanent

de l'état de l'alignement.

Dans le premier cas, et après la mise en place du dispositif, on fait tourner les arbresd'une autre manière que par l'intermédiaire de la machine,d'un tour complet pour une opération de mesure selon l'une des deux alternatives décrites, en déterminant, dans 30 les différentes positions angulaires, les paires de valeurs de mesure, ce qui peut, par exemple, être réalisé automatiquement et éventuellement avec un enregistrement simultané dans un ordinateur, pour ensuite calculer, à partir des valeurs de mesure trou35 vées, les valeurs de correction que l'on peut afficher de façon appropriée afin que l'on puisse procéder, au niveau de la machine, aux corrections nécessaires pour l'alignement Après réalisation de la correction, on démonte le dispositif dont on peut alors disposer pour une opération d'alignement d'autres machines. Si l'on souhaite par contre procéder à un contrôle permanent des machines, il est bien entendu que le dispositif doit rester en permanence sur les arbres, même pendant le fonctionnement des machines, et le calcul permanent des valeurs de correction éventuelles n'est pas nécessaire après la réalisation de l'alignement initial; il suffit plutôt d'afficher en permanence les données des mesures et/ou en déduire un signal d'alarme lors d'un dépassement d'une plage admissible 15 d'erreurs de l'alignement A cet effet, les signaux électriques qui sont produits dans le second récepteur de valeurs de mesure 7, et qui correspondent aux coordonnées éventuelles de l'écart entre le point d'incidence de la lumière et le centre du détecteur, et qui peuvent se présenter dans les différentes position, sont transmis, de façon permanente, par l'intermédiaire de bagues de frottement, d'un transducteur tournant ou similaire 22, indiqué de façon schématique seulement dans la figure 1, à une calculatrice 23 qui 25 peut éventuellement également comporter un dispositif d'affichage et y être utilisés, avec la coopération d'un générateur de positions angulaires,pour produire, de la manière connue par l'homme de l'art, un affichage ou un signal d'alarme Le générateur de positions 30 angulaires n'est indiqué que schématiquement dans la

figure 1 dans laquelle il y est repéré par la référence 24.

Des balourds qui ont été compensés initialement peuvent réapparaître au niveau des éléments tour35 nants, tout comme des erreurs de l'alignement qui peuvent ultérieurement intervenir lors du fonctionnement des machines De tels balourds nouveaux conduisent à des oscillations des arbres qui se manifestent habituellement de façon différente au niveau des deux ar5 bres et se traduisent ainsi par des signaux d'écarts qui, il est vrai, possèdent un caractère particulier que l'on peut de ce fait distinguer de ceux qui résultent d'erreurs d'alignement, lesdites oscillations pouvant éventuellement être repérées comme des signaux

superposés Ceci permet d'assurer l'apparition de dangers, y compris leurs causes.

Ce genre de suveillance permanente ne constitue pas seulement un équivalent complet pour les genres actuellement connus de la surveillance permanente de 15 machines tournantes accouplées par leurs arbres et dans lesquelles on saisit de façon alternée des oscillations au niveau des paliers, on observe le jeu de ceux-ci, on mesure la température des paliers, etc, ce qui constitue un mode opératoire dans lequel des 20 états critiques ne se manifestent qu'après l'apparition de dommages certains Elle est plutôt supérieure au genre connu de surveillance permanente, en raison de la capacité de différenciation des différentes causes pour des états de fonctionnement dangereux et 25 en raison de l'affichage toujours actuel de l'état

de l'alignement.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Dispositif pour déterminer si, et dans quelle mesure les axes médians de deux arbres disposés l'un derrière l'autre sont alignés, sont décalés parallèlement et/ou angulairement, du type comportant un générateur de valeur de mesure susceptible d'être fixé sur l'un des arbres (premier arbre), et possédant un indicateur de valeur de mesure, rigide par rapport au premier arbre, s'étendant à peu près parallèlement 10 et à distance de l'axe médian de ce dernier et dirigé vers l'autre arbre (second arbre), et comportant en outre un récepteur de valeur de mesure susceptible d'être fixé rigidement au second arbre qui fournit, lors de la rotation des deux arbres respectivement 15 d'angles identiques dans des positions de mesure différentes, durant un tour complet, des signaux qui correspondent en valeur et en sens à la modification de la position relative de l'indicateur de valeur de mesure par rapport à lui, caractérisé par le fait que 20 le dispositif est réalisé sous la forme d'un dispositif optique qui comporte, en tant que générateur de valeur de mesure une source de lumière, en tant qu'indicateur de valeur de mesure un rayon lumineux (S) produit par la source de lumière ( 5) et se présentant sous la forme d'un faisceau lumineux à faible divergence, et en tant que récepteur de valeur de mesure un prisme rectangulaire à miroir, ou système optique similaire, et dont le plan de l'hypoténuse ( 6 a) est dirigé sensiblement perpendiculairement à l'axe médian de l'arbre associé ( 4), et que le prisme ( 6), ou similaire, renvoie le rayon lumineux (S) en direction du premier arbre ( 3), sur un second récepteur de valeur de mesure ( 7) qui est fixé rigidement, et qui produit deux signaux qui correspondent aux coordonnées (x, y) de la distance entre le point d'incidence (A) 10 du rayon lumineux et un point de référence (O), fixe par rapport à l'arbre, dans un plan de mesure (M) qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe médian du

premier arbre ( 3).

2 Dispositif selon la revendication 1, carac15 térisé par le fait que l'arête sommitale ( 6 d) du prisme ( 6), ou similaire, est sensiblement parallèle

à une tangente à l'arbre associé ( 4).

3 Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le

second récepteur de valeur de mesure ( 7) est un détecteur de positions à semiconducteurs du type photoélectrique, analogique et à deux axes.

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'en amont du second récepteur de

valeur de mesure ( 7) est disposé un système optique réduisant le diamètre du rayon lumineux (S').

Dispositif selon l'une quelconque des revendications antérieures, caractérisé par le fait que la

source de lumière ( 5) est une diode à laser.

6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au niveau de la source lumineuse ( 5) est prévu, dans la

trajectoire lumineuse du rayon lumineux ( 6),un diviseur

de rayons ( 21) qui dévie latéralement un rayon partiel 35 (S") sous un angle de 9 o O .

7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les

signaux produits par le second récepteur de valeur de mesure ( 7) correspondent aux coordonnées rectangulai5 res (x, y) de la distance entre le point d'incidence (A) du rayon lumineux et le point de référence (E), dans un système de coordonnées rectangulaires dont un axe de coordonnées coincide avec la droite radiale (R) du premier arbre, sur laquelle se situe le point d'in10 tersection de l'axe optique médian du générateur de

valeurs de mesure ( 5) avec le plan de mesure (M).

8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les

signaux produits par le second récepteur des valeurs de mesure correspondent aux coordonnées rectangulaires (x, y) de la distance entre le point d'incidence (A) du rayon lumineux et le point de référence ( 0), dans un système de coordonnées rectangulaires dont un axe de coordonnées coïncide avec la ligne radiale (R) du 20 premier arbre ( 3) et sur laquelle se situe le point de rencontre de l'axe optique médian du générateur de

valeurs de mesure avec le plan de mesure (M).

9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que pour 25 assurer un contrôle permanent de l'état d'alignement

des arbres ( 3, 4), apr s la réalisation de l'alignement initial correct des machines ( 1, 2), les signaux qui sont produits par le second récepteur de valeur de mesure ( 7) sont transmis, pendant le fonctionnement des machines ( 1, 2) et par l'intermédiaire de bagues de frottement ( 22) et d'un transducteur rotatif, ou similaire, à un dispositif d'évaluation ( 23) qui, en liaison avec un générateur de signaux de cadence ( 24) opérant en synchronisme avec la vitesse de rotation et caractérisant des positions angulaires instantanées et déterminées à l'avance, détermine et affiche à partir de ces signaux la valeur actuelle du décalage

du parallélisme ou du décalage angulaire et fournit un signal d'alerte en cas de dépassement d'une plage admi5 se pour les erreurs de l'alignement.