FR2565693A1 - Ultrasonic workpiece testing arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
Appareil de contrôle d'une pièce par ultra-sons
L'invention concerne un appareil de contrôle d'une piece par ultra-sons.Ultrasonic room control device
The invention relates to a device for controlling a room by ultrasound.
Elle peut stappliquer à tous les domaines de l'industrie dans lesquels on utilise les ultra-sons pour contrôler la qualité d'une pièce et plus particulièrement au domaine nucléaire dans lequel les exigences de qualité sont très grandes. It can be applied to all areas of industry in which ultrasound is used to control the quality of a part, and more particularly to the nuclear field where the quality requirements are very high.
Le contrôle des équipements internes d'un réacteur nucléaire est déjà effectué couramment par ultra-sons, lorsque ceux-ci sont stockés dans la piscine du réacteur. On peut se référer par exemple à la demande de brevet français n" 80-25865 déposée le 5 décembre 1980 par la Demanderesse et concernant une machine pour le contrôle sur leur poste de stockage des équipements internes d'un réacteur nucléaire. Cette machine permet en particulier de contrôler l'état des broches élastiques qui assurent la liaison des tubes guides et de la plaque supérieure de coeur : la figure 10 de ce brevet montre que l'on peut amener, par manoeuvre du vérin 67, les outils de contrôle par ultra-sons 65 qu'au contact des broches 86 à contrôler.Après vérification des deux broches élastiques d'un tube guide le chariot porteoutil 61 peut être déplacé d'un pas dans une direction ou dans une autre pour procéder au même examen pour le tube guide suivant. The internal equipment of a nuclear reactor is already routinely checked by ultrasound, when it is stored in the reactor pool. Reference may be made, for example, to French patent application No. 80-25865 filed on December 5, 1980 by the Applicant and relating to a machine for checking the internal equipment of a nuclear reactor on their storage station. particular to control the state of the elastic pins which ensure the connection of the guide tubes and the upper core plate: FIG. 10 of this patent shows that it is possible, by operating the jack 67, to control the tools by ultra -sons 65 only in contact with the pins 86 to be checked. After checking the two elastic pins of a guide tube the tool carriage 61 can be moved one step in one direction or in another to carry out the same examination for the tube next guide.
Le contrôle des broches élastiques 86 au moyen des outils 65 amenés en position de contrôle par la machine selon la demande de brevet précitée donne de très bons résultats. Toutefois on a constaté que les conditions difficiles de fonctionnement des réacteurs nucléaires à eau sous pression, tels que les gros écarts de température ou de pression qui peuvent exister au cours du fonctionnement du réacteur, peuvent faire apparattre des défauts dans les broches élastiques telles que les broches 86. En particulier, ces broches peuvent être inclinées par rapport au plan de la plaque supérieure de coeur ; elles peuvent par exemple avoir subi un léger mouvement de rotation parallèlement au plan de la fente dont elles sont munies. The control of the elastic pins 86 by means of the tools 65 brought into the control position by the machine according to the aforementioned patent application gives very good results. However, it has been found that the difficult operating conditions of pressurized water nuclear reactors, such as the large temperature or pressure differences which may exist during the operation of the reactor, can cause defects in the elastic pins such as the pins 86. In particular, these pins can be inclined relative to the plane of the upper heart plate; they may for example have undergone a slight rotational movement parallel to the plane of the slot with which they are provided.
Quand les outils 65 doivent contrôler de telles broches, le contrôle effectué est moins bon que dans le cas de broches en position correcte car l'outil 65 se trouve moins bien appliqué contre la broche et le signal obtenu se distingue mal du bruit de fond que l'on ne peut éviter.When the tools 65 have to check such spindles, the check performed is less good than in the case of spindles in the correct position because the tool 65 is less applied against the spindle and the signal obtained is not clearly distinguished from the background noise than one cannot avoid.
D'autre part, pour effectuer un contrôle correct d'une broche 86, on doit effectuer successivement le contrôle de chaque moitié de la broche, la broche étant partagée en deux branches au niveau de la fente. La machine décrite dans la demande de brevet précitée effectue donc successivement le contrôle de l'une des branches pour l'ensemble des broches avant de procéder au contrôle de la deuxième branche de ces mêmes broches. Toutefois, ceci oblige à un grande nombre de déplacements de la machine-. On the other hand, to carry out a correct control of a spindle 86, one must successively carry out the control of each half of the spindle, the spindle being divided into two branches at the level of the slot. The machine described in the aforementioned patent application therefore successively checks one of the branches for all of the pins before proceeding to check the second branch of these same pins. However, this requires a large number of movements of the machine.
L'invention remédie aux inconvénients précités. The invention overcomes the aforementioned drawbacks.
Elle permet- un très bon contrôle des broches élastiques même lorsque celles-ci sont inclinées par rapport à la plaque supérieure de coeur. It allows very good control of the elastic pins even when they are inclined relative to the upper heart plate.
Elle permet en outre de contrôler les deux branches de chaque broche en évitant des déplacements de la machine.It also makes it possible to control the two branches of each spindle while avoiding movement of the machine.
Plus généralement, l'invention a pour but un appareil de contrôle d'une pièce par ultra-sons permettant d'obtenir de bons résultats quelle que soit l'inclinaison de la pièce par rapport à la sonde au moment où celle-ci est amenée au contact de la pièce. More generally, the object of the invention is an apparatus for controlling a part by ultrasound, making it possible to obtain good results whatever the inclination of the part relative to the probe at the moment when the latter is brought in. in contact with the part.
Elle a également pour but le contrôle aisé de la pièce dans deux directions à 180 . It also aims to easily control the part in two directions at 180.
L'invention concérne un appareil de contrôle d'une pièce par ultra-sons, comportant au moins une sonde ultrasonique portée par un bâti susceptible d'être déplacé de façon à ce que la sonde vienne en contact avec la pièce avec l'un des plans de symétrie de la sonde perpendiculaire à la surface de la pièce. The invention relates to a device for controlling a room by ultrasound, comprising at least one ultrasonic probe carried by a frame capable of being moved so that the probe comes into contact with the room with one of the planes of symmetry of the probe perpendicular to the surface of the part.
Selon l'invention, la sonde est solidaire d'un porte-sonde mobile en rotation parallèlement audit plan et muni de moyens pour le faire tourner jusqu'à ce que les deux plans de symétrie de la sonde soient perpendiculaires à la surface de la pièce. According to the invention, the probe is secured to a probe holder movable in rotation parallel to said plane and provided with means for rotating it until the two planes of symmetry of the probe are perpendicular to the surface of the part. .
Dans un mode préféré de réalisationde l'appareil de contrôle selon l'invention, le porte-sonde est placé sur un support, mobile autour de l'axe du bâti et muni de moyens pour le faire tourner et pour l'arrenter dans deux positions à 180 . In a preferred embodiment of the monitoring device according to the invention, the probe holder is placed on a support, movable around the axis of the frame and provided with means for rotating it and for stopping it in two positions at 180.
L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés. The invention will be better understood by reference to a preferred embodiment given by way of example and represented by the accompanying drawings.
La figure 1 est une coupe axiale de l'appareil selon l'invention amené en position de contrôle d'une broche élastique destinée à la liaison d'un tube guide avec la plaque supérieure de coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Figure 1 is an axial section of the apparatus according to the invention brought into the control position of an elastic pin intended for the connection of a guide tube with the upper core plate of a pressurized water nuclear reactor.
La figure 2 est une coupe suivant A-A de la figure 1. Figure 2 is a section along A-A of Figure 1.
La figure 3 est une coupe suivant B-B de la figure 1. Figure 3 is a section along B-B of Figure 1.
La figure 4 est une coupe partielle suivant C-C de l'appareil de la figure 1 ne montrant que la partie haute de l'appareil. Sur la figure 4, la broche n'est pas inclinée par rapport à la plaque supérieure de coeur et le porte-sonde n'a donc pas subi de rotation. Figure 4 is a partial section along C-C of the device of Figure 1 showing only the upper part of the device. In Figure 4, the spindle is not inclined relative to the upper core plate and the probe holder has therefore not been rotated.
La figure 5 est une figure semblable à la figure 4 mais dans laquelle la broche est inclinée par rapport à la plaque supérieure de coeur et le porte-sonde a par conséquent subi une légère rotation d'une inclinaison égale à l'inclinaison de la broche. Figure 5 is a figure similar to Figure 4 but in which the spindle is inclined relative to the upper heart plate and the probe holder has therefore undergone a slight rotation of an inclination equal to the inclination of the spindle .
Sur les figures, on a représenté une broche 1 vissée à l'extrémi- té d'un tube guide non représenté, au moyen d'un filetage 2 pour servir de liaison entre le tube-guide et la plaque supérieure 3 de coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. La broche 1 est divisée par une fente 4 en deux branches 5 et 6. In the figures, there is shown a pin 1 screwed to the end of a guide tube not shown, by means of a thread 2 to serve as a connection between the guide tube and the upper plate 3 of heart a pressurized water nuclear reactor. Pin 1 is divided by a slot 4 into two branches 5 and 6.
L'appareil de contrôle selon l'invention est destiné à contrôler des défauts tels que les défauts 7 à 450 ou les défauts 8 situés dans les branches de la broche 1 mais aussi les amorces de rupture 9 à la base de la partie filetee 2 de la broche 1. The control device according to the invention is intended to control faults such as faults 7 to 450 or faults 8 located in the branches of the spindle 1 but also the fracture initiators 9 at the base of the threaded part 2 of pin 1.
L'appareil de contrôle selon l'invention est constitué d'un bâti 10 susceptible d'être déplacé, par exemple au moyen de la machine décrite dans la demande de brevet français n" 80-25865 citée plus haut, d'un support 11 mobile en rotation autour d'un axe 12 du bati 10, d'un porte-sonde 13 susceptible de se mouvoir dans un berceau 14 du support 11 et sur lequel est articulée une sonde ultrasonique 15. The control device according to the invention consists of a frame 10 capable of being moved, for example by means of the machine described in French patent application No. 80-25865 cited above, of a support 11 movable in rotation about an axis 12 of the frame 10, of a probe holder 13 capable of moving in a cradle 14 of the support 11 and on which an ultrasonic probe 15 is articulated.
La sonde 15 comporte un émetteur et un récepteur d'ultra-sons dont les axes sont situés dans un même plan ; la sonde 15 a ainsi deux plans de symétrie : le plan des axes de l'émetteur et du recepteur et le plan perpendiculaire à ce plan, passant par l'axe de la sonde 15. The probe 15 comprises a transmitter and a receiver of ultrasound, the axes of which are located in the same plane; the probe 15 thus has two planes of symmetry: the plane of the axes of the transmitter and of the receiver and the plane perpendicular to this plane, passing through the axis of the probe 15.
Dans le cas que nous décrivons, la sonde 15 est munie d'une lame 16 située dans l'un des plans de symétrie de la sonde et susceptible de tourner autour d'un axe 17 du porte-sonde 13. Le mouvement de rotation de la lame 16 autour de l'axe 17 est limité par deux butées 18 et 18' ; le montage de la lame 16 sur le porte-sonde 13 est donc un montage flottant qui permet l'introduction de la lame 16 dans la fente 4 de la broche 1 même si l'appareil de contrôle n'a pas été amené exactement dans l'axe de la fente 4, en particulier si la broche 1 se trouve dans une position légèrement décalée ou inclinée par rapport à la position qu'elle devrait avoir. In the case that we are describing, the probe 15 is provided with a blade 16 located in one of the planes of symmetry of the probe and capable of turning around an axis 17 of the probe holder 13. The rotational movement of the blade 16 around the axis 17 is limited by two stops 18 and 18 '; the mounting of the blade 16 on the probe holder 13 is therefore a floating assembly which allows the introduction of the blade 16 into the slot 4 of the spindle 1 even if the control device has not been brought exactly into the 'axis of the slot 4, especially if the pin 1 is in a slightly offset or inclined position relative to the position it should have.
L'émetteur et le récepteur d'ultra-sons sont placés dans un cadre 21 solidaire de la lame 16 et au fond duquel sont placés deux ressorts 22 et 22' qui assurent un effort de plaquage sur les deux branches 5 et 6 de la broche 1. Les transmissions des données électriques sont assurées au moyen de câbles 23 et 23'. The transmitter and receiver of ultrasound are placed in a frame 21 integral with the blade 16 and at the bottom of which are placed two springs 22 and 22 'which ensure a pressing force on the two branches 5 and 6 of the spindle 1. The transmission of electrical data is ensured by means of cables 23 and 23 '.
Le porte-sonde 13 peut être entrainé en rotation grâce à un moteur 24 et à un réducteur 25. Ce dernier engrène sur un axe 26 muni d'un pignon 27 qui à son tour entraine une crémaillère 28. La crémaillère 28 est usinée à la partie inférieure du porte-sonde 13 qui peut ainsi glisser dans le berceau 14. L'écartement de ce dernier est ajusté par une cale 29 afin de limiter l'usure des billes latérales 30. Un potentiomètre 31 permet la co-ande du moteur 24. The probe holder 13 can be rotated by means of a motor 24 and a reduction gear 25. The latter meshes with an axis 26 provided with a pinion 27 which in turn drives a rack 28. The rack 28 is machined in the lower part of the probe holder 13 which can thus slide into the cradle 14. The spacing of the latter is adjusted by a shim 29 in order to limit the wear of the lateral balls 30. A potentiometer 31 allows the motor 24 to be co-operated .
Les moyens que nous venons de décrire pour faire tourner le portesonde 13 sont placés sur le support 11, mobile autour de l'axe 12 et muni de moyens pour le faire tourner et pour l'arrêter dans deux positions à 180 '. Les moyens de mise en rotation du support 11 sont des moyens pneumatiques représentés à la figure 2 : un piston 32 muni à ses deux extrémités de joints à lèvres 33 assurant l'étanchéité peut se déplacer en translation longitudinale quand on envoie un fluide comprimé en 34 ou en 34'. Lors de son mouvement de translation, le piston 32 entraine en rotation l'axe 12 au moyen d'une crémaillère 35. L'axe 12 est monté sur deux roulements à billes 36 et 36'.La course du piston est telle qu'elle correspond à une rotation de 1800 et, puisque cette commande hydraulique à tiroirs ne fonctionne qu'en tout ou rien, le support 11 peut prendre deux positions à 180e qui correspondent à un retournement à 1800 de la lame 16. Ce retournement permet d'émettre sur chacune des branches 5 et 6 de la broche 1, c'est à dire de placer l'émetteur 19 successivement sous l'une des branches 5 et 6 de la broche 1. The means that we have just described for rotating the probe holder 13 are placed on the support 11, movable around the axis 12 and provided with means for rotating it and for stopping it in two positions at 180 '. The means for rotating the support 11 are pneumatic means shown in FIG. 2: a piston 32 provided at its two ends with lip seals 33 ensuring sealing can move in longitudinal translation when a compressed fluid is sent at 34 or in 34 '. During its translational movement, the piston 32 rotates the axis 12 by means of a rack 35. The axis 12 is mounted on two ball bearings 36 and 36 ′. The stroke of the piston is such that it corresponds to a rotation of 1800 and, since this hydraulic control with drawers works only in all or nothing, the support 11 can take two positions at 180th which correspond to a reversal at 1800 of the blade 16. This reversal makes it possible to emit on each of the branches 5 and 6 of the pin 1, that is to say of placing the transmitter 19 successively under one of the branches 5 and 6 of the pin 1.
Le fonctionnement de l'appareil de contrôle selon l'invention est le suivant
On approche l'appareil de la broche 1 que l'on veut contrôler au moyen d'une machine telle que décrite dans la demande de brevet français n" 80-25865. Le montage flottant de la lame permet la pénétration de la lame 16 dans la fente 4 dans tous les cas même si la fente 4 est légèrement décalée ou inclinée par rapport à sa position correcte. Le plan de symétrie de la sonde-passant par la lame 16 est donc perpendiculaire aux surfaces extrêmes 5' et 6' des deux branches 5 et 6 contre lesquelles la sonde 15 vient s'appliquer.The operation of the control apparatus according to the invention is as follows
We approach the apparatus of spindle 1 which we want to control by means of a machine as described in French patent application No. 80-25865. The floating mounting of the blade allows the penetration of the blade 16 into the slot 4 in all cases even if the slot 4 is slightly offset or inclined with respect to its correct position. The plane of symmetry of the probe passing through the blade 16 is therefore perpendicular to the extreme surfaces 5 ′ and 6 ′ of the two branches 5 and 6 against which the probe 15 is applied.
Toutefois, si la broche 1 est inclinée de sorte que le deuxième plan de symétrie de la sonde, c'est à dire le plan perpendiculaire au plan de la lame 16 n'est pas perpendiculaire aux surfaces extrêmes 5' et 6' des branches 5 et 6 de la broche, émetteur et le récepteur sont mal appliqués contre ces surfaces: l'émission et par conséquent la réception des ultrasons n'est pas parfaite et les signaux qui nous intéressent peuvent se confondre avec le bruit de fond. However, if the spindle 1 is inclined so that the second plane of symmetry of the probe, that is to say the plane perpendicular to the plane of the blade 16 is not perpendicular to the end surfaces 5 'and 6' of the branches 5 and 6 of the pin, transmitter and receiver are badly applied against these surfaces: the emission and therefore the reception of ultrasound is not perfect and the signals that interest us can be confused with the background noise.
Afin de régler l'incidence de la sonde 15 sur la broche 1, on agit sur le moteur 24 au moyen du potentiomètre 31 pour faire tourner le porte-sonde 13 jusqu'à ce que le deuxième plan de symétrie de la sonde soit lui aussi perpendiculaire aux surfaces extrêmes 5' et 6' des branches 5 et 6 de la broche : l'émetteur et le récepteur sont alors parfaitement appliqués contre ces surfaces. Pendant le fonctionnement du moteur on peut surveiller le signal reçu par le récepteur sur un oscilloscope afin d'arrêter le moteur au moment où ce signal apparait être le meilleur c'est à dire le plus distinct du bruit de fond. In order to adjust the incidence of the probe 15 on the spindle 1, one acts on the motor 24 by means of the potentiometer 31 to rotate the probe holder 13 until the second plane of symmetry of the probe is also perpendicular to the extreme surfaces 5 ′ and 6 ′ of the branches 5 and 6 of the spindle: the transmitter and the receiver are then perfectly applied against these surfaces. While the engine is running, you can monitor the signal received by the receiver on an oscilloscope in order to stop the engine when this signal appears to be the best, ie the most distinct from background noise.
Une fois la sonde bien appliquée contre la broche, on peut procéder au contrôle de celle-ci et plus précisément au contrôlede la branche contre laquelle est appliqué l'émetteur. Once the probe is properly applied against the spindle, you can check it and more precisely check the branch against which the transmitter is applied.
Pour contrôler l'autre branche, il faut, après avoir préalable- ment descendu légèrement l'appareil pour dégager la lame de la broche, effectuer un retournement à 1800 de la sonde en agissant sur le piston 32 au moyen de la commande pneumatique décrite plus haut, puis remonter la sonde pour réengager la lame dans la fente. To check the other branch, you must, after having lowered the device slightly to release the blade from the spindle, turn the probe back to 1800 by acting on the piston 32 by means of the pneumatic control described more high, then reassemble the probe to re-engage the blade in the slot.
Une fois que l'on a effectué le contrôle de la seconde branche, on retire l'appareil et on le place en position de contrôle d'une broche voisine. Once the second branch has been checked, the device is removed and placed in the checking position of a neighboring spindle.
L'appareil que l'on vient de décrire permet de contrôler avec grande précision une pièce telle qu'une broche élastique. La tres bonne qualité du contrôle permet de détecter des défauts que l'on ne détectait pas auparavant tels que les défauts 7 et 9. On peut donc grâce à l'appareil selon l'invention effectuer des contrôles très fiables de pièces, en particulier dans le domaine nucléaire. The apparatus which has just been described makes it possible to control with great precision a part such as an elastic pin. The very good quality of the control makes it possible to detect faults which were not previously detected such as faults 7 and 9. It is therefore possible, thanks to the device according to the invention, to carry out very reliable checks of parts, in particular in the nuclear field.
La possibilité de retourner la sonde à 1800 permet de contrôler la totalité de la pièce sans effectuer un retournement de la totalité de l'appareil et entraine un gain de temps très appréciable. The possibility of returning the probe to 1800 makes it possible to control the whole of the part without carrying out a reversal of the whole of the apparatus and leads to a very appreciable saving of time.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit uniquement à titre d'exemple mais elle couvre également les autres modes qui n'en diffèreraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents dans le cadre des revendica tions. Of course, the invention is not limited to the embodiment described only by way of example, but it also covers the other modes which would only differ in details, in variant embodiments or in the use of equivalent means in the context of claims.
En particulier l'invention peut s'appliquer au contrôle d'une pièce quelconque non munie de fente. Dans ce cas, la sonde ne comporte pas de lame. In particular the invention can be applied to the control of any part not provided with a slot. In this case, the probe does not have a blade.
D'autre part, si la sonde est munie d'une lame, celle-ci peut être montée fixe sur le porte-sonde ; l'émetteur et le récepteur peuvent en outre être placés à l'intérieur de la lame, dans des logements prévus à cet effet. On the other hand, if the probe is provided with a blade, this can be fixedly mounted on the probe holder; the transmitter and the receiver can also be placed inside the slide, in housings provided for this purpose.
Claims (2)
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Family Applications (1)
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| JPS614957A (en) | 1986-01-10 |
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