FR2649483A1 - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE GAP OF THE TRACKS OF A CROSSBUTTON OF AN ARTICULATED JOINT - Google Patents
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Abstract
Procédé de mesure du jeu des tourillons d'un croisillon d'un joint d'arbre 9, montés dans les trous de palier des fourches. On mesure les moments fléchissants s'opposant à la déflexion d'une fourche par rapport à l'autre fourche maintenue fixe, en présence d'un angle de flexion déterminé. Le dispositif comporte : un logement 28 pour mettre à une position fixe désirée la fourche à maintenir fixe; une barre de flexion 17 dont une extrémité peut être solidarisée à la fourche mobile et dont l'autre extrémité est liée à une rotule 21 ayant une partie 23 apte à une déflexion, conjuguée à un dispositif d'entraînement 25 et déplaçable en translation dans un guide radial 24; des jauges extensométriques 18a-d disposées sur la surface extérieure 30 de la barre de flexion 17; et un circuit de mesure de tension 20.Method for measuring the clearance of the pins of a crosspiece of a shaft seal 9, mounted in the bearing holes of the forks. The bending moments opposing the deflection of one fork relative to the other fork kept fixed, in the presence of a determined bending angle, are measured. The device comprises: a housing 28 for placing the fork to be fixed in a desired fixed position; a bending bar 17, one end of which can be secured to the movable fork and the other end of which is linked to a ball joint 21 having a part 23 capable of deflection, combined with a drive device 25 and displaceable in translation in a radial guide 24; strain gauges 18a-d disposed on the outer surface 30 of the bending bar 17; and a voltage measurement circuit 20.
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesure du jeu desThe invention relates to a method and a device for measuring the clearance of
tourillons d'un croisillon de joint articulé, ce croisillon présentant quatre tourillons orthogonaux constituant deux paires de tourillons coaxiaux, lesdits tourillons étant montés, avec interposition de corps roulants, notamment aiguilles ou rouleaux, et avec interposition d'une douille de palier, dans les trous de palier d'une fourche. Le jeu dans le joint articulé est une mesure essentielle pour la qualité du fonctionnement de l'arbre à joints d'articulation, et notamment pour la qualité de sa régularité de rotation. A cette fin, on utilise des anneaux d'arrêt d'épaisseurs différentes pour arrêter les douilles de palier dans les trous de palier des fourches, afin de régler le jeu entre les surfaces terminales des tourillons et les surfaces de fond des douilles de paiier. Ce réglage est déterminé par l'impression subjective de la personne qui l'effectue avant le montage. Il s'agit journals of an articulated joint spider, this spider having four orthogonal journals constituting two pairs of coaxial journals, said journals being mounted, with the interposition of rolling bodies, in particular needles or rollers, and with the interposition of a bearing bush, in the bearing holes of a fork. The play in the articulated joint is an essential measure for the quality of the functioning of the joint joint shaft, and in particular for the quality of its regularity of rotation. To this end, stop rings of different thicknesses are used to stop the bearing sleeves in the bearing holes of the forks, in order to adjust the clearance between the end surfaces of the trunnions and the bottom surfaces of the bearing sleeves. This setting is determined by the subjective impression of the person who performs it before mounting. It's about
essentiellement d'une mesure reposant sur l'habileté de l'opérateur. essentially a measure based on the skill of the operator.
Lorsque l'opérateur a le sentiment d'un réglage trop raide ou trop lâche, il doit choisir un anneau d'arrêt correspondant, plus mince ou When the operator feels that the adjustment is too stiff or too loose, he must choose a corresponding, thinner or
plus épais.thicker.
Cette procédure a l'inconvénient de reposer à chaque fois sur les personnes et sur leur expérience pour obtenir un comportement de guidage suffisant du joint articulé. On ne dispose alors pas de grandeur de mesure et, en outre, c'est de l'expérience de la personne exécutant le montage que dépend le choix de l'anneau d'arrêt correct à This procedure has the disadvantage of relying each time on people and on their experience to obtain sufficient guiding behavior of the articulated joint. There is then no measurement variable and, moreover, it is the experience of the person carrying out the assembly that depends on the choice of the correct stop ring to
chaque fois, afin d'accélérer le montage. each time to speed up the assembly.
Partant de cela, l'invention a pour but de parvenir à un procédé et à un dispositif avec lesquels on obtiendra des grandeurs mesurables pour le réglage du jeu et, en outre, en tenant compte des valeurs mesurées, on obtiendra une détermination simple de l'épaisseur des On the basis of this, the invention aims to arrive at a method and a device with which we will obtain measurable quantities for the adjustment of the clearance and, moreover, taking account of the measured values, we will obtain a simple determination of the thickness
anneaux d'arrêt.stop rings.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'on mesure les moments fléchissants s'opposant à la déflexion d'une fourche par rapport à l'autre fourche maintenue fixe, en présence d'un angle de flexion ou cintrage déterminé, lesdits moments fléchissants étant According to the invention, this object is achieved by the fact that the bending moments opposing the deflection of a fork with respect to the other fork kept fixed, in the presence of a bending or bending angle, are measured. determined, said bending moments being
formés autour des axes des deux paires de tourillons. formed around the axes of the two pairs of trunnions.
La mesure des moments fléchissants s'opposant à la déflexion permet d'obtenir une mesure objectivable concernant la dureté ou la facilité de fonctionnement, et par conséquent une mesure concernant les conditions de jeu. Il est alors possible de déterminer exactement les jeux nécessaires. Le choix des anneaux d'arrêt est déterminé par le moment fléchissant mesuré à chaque fois pour les deux paires de tourillons. Au total, le procédé de mesure permet d'obtenir une grande répétabilité et, en outre, une constance indépendante des personnes, The measurement of the bending moments opposing the deflection makes it possible to obtain an objectifiable measurement concerning the hardness or the ease of operation, and consequently a measurement concerning the playing conditions. It is then possible to determine exactly the necessary clearances. The choice of stop rings is determined by the bending moment measured each time for the two pairs of journals. All in all, the measurement process makes it possible to obtain high repeatability and, moreover, consistency independent of the people,
cela en même temps qu'une exécution plus rapide du montage. this at the same time as a faster execution of the assembly.
Dans un développement de l'invention, il est prévu que, pendant le processus de mesure, la fourche mobile est déplacée, sur le rayon donné par l'angle de flexion eu cintrage, d'un angle de rotation de 90S, autour de l'axe de rotation de la fourche fixe. Grâce au guidage sur le rayon, on obtient un mouvement continu des Oaiiers du joint à croisillon, ce qui est souhaitable pour une mesure continue. La piage de mouvement de 90- est suffisante pour obtenir une saisie univoque de la valeur, puisque ie signal d'ô mesure se répéterait périodiquement à In a development of the invention, it is provided that, during the measurement process, the movable fork is moved, over the radius given by the bending angle during bending, by a rotation angle of 90S, around the axis of rotation of the fixed fork. Thanks to the guidance on the radius, a continuous movement of the Oaiiers of the cross joint is obtained, which is desirable for a continuous measurement. The movement range of 90- is sufficient to obtain a one-to-one input of the value, since the signal measurement signal would be repeated periodically at
i'intérieur d'une plage plus importante. inside a larger range.
Pour mettre en oeuvre:e procédé, l'invention propose un dispositif qui se distingue -- Par un logement pour mettre a une position fixe désirée la fourche a maintenir fixe, - Par une barre de flexion dont une extrémité peut être soiidarisée a ia fourche mobile et dont l'autre extrémité est liée à une rotule dont une partie est conjuguée à la barre de flexion et dont l'autre partie apte a une déflexion est conjuguée à un dispositif d'entrainement et est déplaçable en translation dans un guide radial, par des jauges extensométriques qui sont disposées sur la surface extérieure de la barre de flexion ayant Une section ronde, lesdites jauges étant à chaque fois orthogonales par rapport aux axes d'articulation et captant l'allongement et la contraction de la barre de flexion, et To implement: th method, the invention proposes a device which is distinguished - By a housing for bringing the fork to be fixed in a desired fixed position, - By a bending bar, one end of which can be connected to the fork mobile and the other end of which is linked to a ball joint, one part of which is conjugated to the bending bar and the other part of which is suitable for deflection, is conjugated to a drive device and is displaceable in translation in a radial guide, by strain gauges which are arranged on the outer surface of the flexion bar having a round section, said gauges being each time orthogonal to the articulation axes and sensing the elongation and contraction of the flexion bar, and
- par un circuit de mesure de tension. - by a voltage measurement circuit.
La demande de brevet allemand DE-OS 25 20 672 dévoile un capteur de force connu en soi, sous la forme d'une barre de flexion qui, pour la mesure de forces sur des rouleaux, peut être équipée d'une tête d'articulation ou d'un palier à rotule, la barre de flexion étant munie de jauges extensométriques captant, par l'intermédiaire d'un circuit de mesure de tension,. l'allongement et la contraction de la barre de flexion. Dans ce cas, la fourche d'articulation réalisée en tarit que fourche avec bride est utilisée de préférence en tant que fourche mobile à laquelle la barre de flexion est raccordée par un organe de German patent application DE-OS 25 20 672 discloses a force sensor known per se, in the form of a bending bar which, for the measurement of forces on rollers, can be equipped with an articulation head or a spherical bearing, the bending bar being provided with strain gauges which, by means of a voltage measurement circuit, receive. lengthening and contraction of the bending bar. In this case, the articulation fork made as a fork with a flange is preferably used as a movable fork to which the bending bar is connected by a
raccordement approprié.appropriate connection.
Pour obtenir une mesure précise, l'invention propose un dispositif qui se distingue par un agencement de mesure constitué par un circuit en pont pour les jauges extensométriques, par un amplificateur de signal de mesure, monté à la suite du circuit en pont et associé.à un calculateur de mesure, et par un appareil enregistreur supplémentaire pour lire et indiquer l'évolution de la tension en fonction de l'angle de rotation, ainsi que par une unité indicatrice To obtain an accurate measurement, the invention provides a device which is distinguished by a measurement arrangement consisting of a bridge circuit for strain gauges, by a measurement signal amplifier, mounted following the bridge circuit and associated. to a measurement computer, and by an additional recording device to read and indicate the evolution of the voltage as a function of the angle of rotation, as well as by an indicator unit
pour indiquer la correction.to indicate the correction.
L'appareil enregistreur enregistre séparément les évoiutions concernant les deux axes du joint articulé. Le cas échéant, un circuit d'interprétation plus important peut indiquer à l'opérateur l'épaisseur d'anneau d'arrêt qui doit être adoptée. Afin d'obtenir que la variation de longueur à la surface de la barre de flexion ait la grandeur The recording device records separately the evolutions concerning the two axes of the articulated joint. If necessary, a larger interpretation circuit can indicate to the operator the thickness of stop ring which must be adopted. In order to obtain that the variation in length at the surface of the bending bar has the magnitude
nécessaire, il est proposé que la barre de flexion soit tubulaire. necessary, it is proposed that the bending bar is tubular.
Afin d'obtenir un mouvement exact, il est en outre proposé que le guide radial et le dispositif d'entraînement pour le mouvement radial et In order to obtain an exact movement, it is further proposed that the radial guide and the drive device for the radial movement and
le mouvement de rotation soient représentés par un robot connu en soi. the rotational movement are represented by a robot known per se.
Ce robot permet d'obtenir une répétabilité dans des conditions toujours identiques. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront This robot makes it possible to obtain repeatability under always identical conditions. The characteristics and advantages of the invention will become apparent
plus complètement àl'aide de la description suivante d'un exemple non more completely using the following description of an example not
limitatif, présentée en se reportant aux dessins schématiques dont les figures représentent: - la figure 1, un arbre à joints articulés, sur lesquels le procédé peut être appliqué; - la figure 2, une coupe selon AA de la figure 1; - la figure 3, schématiquement, le dispositif en combinaison avec un joint articulé à croisillon; et - la figure 4, un schéma fonctionnel, par blocs, du dispositif de mesure. L'arbre à joints à croisillon 1 représenté sur les figures I et 2 possède deux joints à croisillon 2 qu'un arbre de liaison solidarise en rotation tout en autorisant un déplacement relatif. Les joints à croisillon ou joints de cardan sont constitués par une fourche intérieure 3 et une fourche extérieure 4. Les deux fourches 3 et 4 sont liées l'une à l'autre par un croisillon 8 autorisant des mouvements du genre charnière. La fourche extérieure 4 possède un collet de bridage, brièvement appelé "bride", 7, servant au raccordement à une partie ou pièce de machine ou à une partie ou pièce de véhicule entrainée ou entrainante. Les deux fourches intérieures 3 sont fixées avec des composants appartenant à l'arbre de liaison. C'est ainsi que, par exemple, l'une des fourches intérieures 3 peut étre un constituant d'une partie extérieure coulissante 5 qui présente un alésage ou trou muni de cannelures intérieures, dans lequel est insérée une partie intérieure coulissante 6 dotée de canneiures extérieures correspondantes et liée à l'autre fourche intérieure 3. Le croisillon 8 possède quatre tourillons orthogonaux 9a, 9b, 9c et 9d. Les tourillons forment à chaque fois par deux, 9a et 9c, 9b et 9d, des paires de tourillons. La paire de tourillons 9a, 9c possède un axe d'articulation 26 et la paire de tourillons 9b, 9d possède un axe d'articulation 27. Par l'intermédiaire de moyens de portée ou moyens de palier, la paire de tourillons 9a, 9c est reçue dans les trous de palier 12 de la fourche 3, et la paire de tourillons 9b, 9d est également reçue, par l'intermédiaire de moyens de portée, dans les trous de palier 12 de la fourche 4, à chaque fois avec possibilité de pivotement autour des axes d'aiticulation respectifs 26, limiting, presented with reference to the schematic drawings, the figures of which represent: - Figure 1, a shaft with articulated joints, on which the method can be applied; - Figure 2, a section along AA of Figure 1; - Figure 3, schematically, the device in combination with a hinged joint to cross; and - Figure 4, a block diagram of the measuring device. The cross joint shaft 1 shown in Figures I and 2 has two cross joints 2 that a connecting shaft secures in rotation while allowing relative movement. The cross joints or cardan joints consist of an inner fork 3 and an outer fork 4. The two forks 3 and 4 are linked to each other by a cross 8 allowing movements of the hinge type. The outer fork 4 has a clamping collar, briefly called a "flange", 7, used for connection to a part or part of a machine or to a part or part of a driven or driving vehicle. The two inner forks 3 are fixed with components belonging to the connecting shaft. Thus, for example, one of the inner forks 3 can be a constituent of a sliding outer part 5 which has a bore or hole provided with inner grooves, into which is inserted a sliding inner part 6 provided with grooves corresponding outer and linked to the other inner fork 3. The cross 8 has four orthogonal pins 9a, 9b, 9c and 9d. The pins form each time in pairs, 9a and 9c, 9b and 9d, pairs of pins. The pair of pins 9a, 9c has a hinge pin 26 and the pair of pins 9b, 9d has a hinge pin 27. By means of bearing means or bearing means, the pair of pins 9a, 9c is received in the bearing holes 12 of the fork 3, and the pair of pins 9b, 9d is also received, by means of bearing means, in the bearing holes 12 of the fork 4, each time with the possibility pivoting around the respective axes of articulation 26,
27.27.
Les moyens de portée ou moyens de palier comprennent à chaque fois des corps roulants 10, par exemple des aiguilles de roulement, qui sont agencés de manière à rouler sur la surface extérieure du tourillon associé, 9a-d, et qui sont d'autre part guidés contre la surface intérieure d'une douille de palier 11. Par sa surface extérieure, la douille de palier 11 est reçue dans le trou de palier 12 de la fourche respective correspondante, 3, 4. Une rondelle d'appui est éventuellement agencée entre la surface extrême des tourillons 9a à 9d et la surface du fond de chaque douille de palier correspondante 11. Des anneaux d'arrêt 13 insérés dans le trou de palier 12 déterminent le jeu entre les surfaces des tourillons et le fond des douilles de palier The bearing means or bearing means each time comprise rolling bodies 10, for example rolling needles, which are arranged so as to roll on the external surface of the associated journal, 9a-d, and which are on the other hand guided against the inner surface of a bearing bush 11. By its outer surface, the bearing bush 11 is received in the bearing hole 12 of the respective respective fork, 3, 4. A support washer is possibly arranged between the end surface of the pins 9a to 9d and the bottom surface of each corresponding bearing sleeve 11. Stop rings 13 inserted in the bearing hole 12 determine the clearance between the surfaces of the pins and the bottom of the bearing sleeves
conjuguées à des tourillons opposés 9a, 9c, respectivement 9b et 9d. combined with opposite pins 9a, 9c, respectively 9b and 9d.
L'épaisseur des anneaux d'arrêt 13 est déterminée en correspondance avec le jeu nécessaire et par conséquent avec les couples s'opposant à la déflexion ou fléchissement autour des axes d'articulation 26, 27. Les douilles de palier 1i1 sont en outre rendues étanches par rapport au The thickness of the stop rings 13 is determined in correspondence with the necessary play and consequently with the torques opposing the deflection or deflection around the articulation axes 26, 27. The bearing bushes 1i1 are also made waterproof compared to
croisillon 8 au moyen d'anneaux d'étanchéité interposés 14. crosspiece 8 by means of interposed sealing rings 14.
Enfin, on a représenté sur la figure 3 le dispositif de mesure pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. On peut en outre y voir un joint articulé pour lequel la mesure doit être effectuée. L'un des deux joints articulés 2, par exemple le joint articulé 2 présentant la partie coulissante extérieure 5 est reçu avec cette dernière et avec la fourche 3 dans la monture 28, de manière a être immobilisé, toutefois positionné en rotation. La fourche 4 appartenant à ce joint articulé 2 est solidarisée en rotation et axialement, par sa bride 7, à une plaque de raccordement 16 présentant des tétons récepteurs qui servent a la liaison à la bride 7. Une barre de flexion 17 est raccordée à la plaque 16 de manière à lui être solidarisée. L'autre extrémité de la barre de flexion 17 est solidarisée a la partie intérieure 22 d'un joint à rotule 21. La partie intérieure 22 du joint à rotule 21 est reçue à pivotement dans la partie extérieure 23 de ce joint. La partie extérieure 23 est elle-même fixée à un guide radial 24, lequel est en outre mobile sur un arc, sur un angle de pivotement de ' dans le sens de rotation, autour de l'axe 29 du logement 28, cet axe représentant l'axe de rotation de la fourche fixe 3. A cet effet, on a prévu un dispositif d'entrainement 25. Celui-ci sert aussi à fléchir la barre de flexion 17, et par conséquent la fourche 4 du joint par rapport à la fourche 3, cela de l'angle de mesure prévu, A, valant de préférence 35'. La fonction du guide radial et celle du dispositif de Finally, FIG. 3 shows the measuring device for implementing the method according to the invention. We can also see an articulated joint for which the measurement must be made. One of the two articulated joints 2, for example the articulated joint 2 having the outer sliding part 5 is received with the latter and with the fork 3 in the frame 28, so as to be immobilized, however positioned in rotation. The fork 4 belonging to this articulated joint 2 is secured in rotation and axially, by its flange 7, to a connection plate 16 having receiving pins which serve for connection to the flange 7. A bending bar 17 is connected to the plate 16 so as to be integral with it. The other end of the bending bar 17 is secured to the inner part 22 of a ball joint 21. The inner part 22 of the ball joint 21 is pivotally received in the outer part 23 of this joint. The outer part 23 is itself fixed to a radial guide 24, which is also movable on an arc, on a pivoting angle of 'in the direction of rotation, around the axis 29 of the housing 28, this axis representing the axis of rotation of the fixed fork 3. For this purpose, a drive device 25 is provided. This also serves to bend the bending bar 17, and consequently the fork 4 of the joint with respect to the fork 3, that of the planned measurement angle, A, preferably worth 35 '. The function of the radial guide and that of the
rotation peuvent être assumées par un robot. rotation can be assumed by a robot.
Des jauges extensométriques 18a à 18d, décalées chacune de 90' par rapport aux axes 26, 27 du joint articulé 2 à mesurer, sont agencées sur la surface extérieure 30 de la barre de flexion, du côté pression et du côté traction. Les jauges extensométriques 18a et 18c, ainsi que 18b et 18d, forment à chaque fois deux par deux une paire servant à mesurer l'allongement ou, selon le cas, la compression. Des amplificateurs de mesure raccordés et une source de courant alimentant le circuit permettent aux moments de flexion s'opposant à la déflexion et survenant autour des deux axes d'articulation 26 et 27 d'être mesurés, notamment en tant que grandeurs sous forme de tension qui sont proportionnelles au moment fléchissant. Le moment fléchissant permet de tirer des conclusions quant aux conditions de jeu dans le joint articulé 2, et l'on peut à partir de cela déterminer, par comparaison avec les moments specifiés exigés, les épaisseurs des -anneaux d'arrêt 13. A cette fin, on peut prévoir par exemlDie un circuit d'interprétation selon. la figure 4, lequel peut comporter un circuit en Dont 31 pour la mesure des jauges extensométriques 18a, 18b et 18c, lsd, un amDilificateur 32 du signal de mesure et, raccordé à cet amplificateur, un caicuiateur ou ordinateur de mesure 33 avec contrôle supplémentaire par l'intermédiaire d'un appareil de mesure de tension , les grandeurs d'entrée étant l'épaisseur des anneaux d'arrêt d'abord Insérés et le moment 1léchissant donné à l'avance en tant que moment Théorique autour des deux axes d'articulation 26, 27, le circuit calcuiant à partir des moments fléchissants mesurés les épaisseurs que Extensometric gauges 18a to 18d, each offset by 90 'relative to the axes 26, 27 of the articulated joint 2 to be measured, are arranged on the outer surface 30 of the bending bar, on the pressure side and on the traction side. The strain gauges 18a and 18c, as well as 18b and 18d, each form a pair in pairs to measure the elongation or, as the case may be, the compression. Connected measuring amplifiers and a current source supplying the circuit allow the bending moments opposing the deflection and occurring around the two articulation axes 26 and 27 to be measured, in particular as quantities in the form of voltage. which are proportional to the bending moment. The bending moment makes it possible to draw conclusions as to the conditions of play in the articulated joint 2, and it is possible from this to determine, by comparison with the specified moments required, the thicknesses of the stop rings 13. At this end, we can provide for example an interpretation circuit according to. FIG. 4, which may include a circuit of which 31 for the measurement of the strain gauges 18a, 18b and 18c, lsd, an amplifier 32 of the measurement signal and, connected to this amplifier, a caicuiator or measurement computer 33 with additional control via a voltage measuring device, the input quantities being the thickness of the stop rings first inserted and the smoothing moment given in advance as a theoretical moment around the two axes d hinge 26, 27, the circuit calculating from the bending moments measured the thicknesses
les anneaux d'arrêt doivent avoir pour obtenir les moments théoriques. the stop rings must have to get the theoretical moments.
L'indication des grandeurs de mesure établies s'effectue par un appareil enregistreur supplémentaire 34, ou bien les grandeurs de mesure calculées sont directement indiquées au personnel opérateur par une unité d'affichage 35 aux fins d'information concernant la correction à The measurement variables established are indicated by an additional recording device 34, or the calculated variables measured are directly indicated to the operating personnel by a display unit 35 for the purpose of information concerning the correction to
effectuer.carry out.
Pour exclure les erreurs de mesure résultant du poids propre du joint articulé, on ne produit qu'une faible déflexion qui est de l'ordre To exclude measurement errors resulting from the dead weight of the articulated joint, only a small deflection is produced which is of the order
de 5 à 10'.from 5 to 10 '.
Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par L'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple<s) non limitatif(s) sans sortir du cadre de l'invention. Of course various modifications can be made by those skilled in the art to the devices or methods which have just been described solely by way of non-limiting example (s) without departing from the scope of the invention.
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