La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'état de surface des portées des tourillons et manetons d'un vilebrequin. Les manetons et les tourillons de vilebrequin comportent des surfaces cylindriques, formées par usinage et appelées portées. Le contrôle de l'état de la surface de ces portées est nécessaire afin de s'assurer que l'usinage a été correctement réalisé et que les portées ne comportent donc pas de défauts de circularité (ou fa- cettes) qui pourraient compromettre le bon fonctionnement du vilebrequin. On connaît un dispositif de contrôle qui comporte un support de maintien mobile du vilebrequin ou de la pièce à contrôler et un capteur. Le support est animé d'un mouvement rotatif afin que le capteur balaye, dans un plan transversal, une portion angulaire de la portée cylindrique à contrôler. On obtient une courbe, encore appelée profil de circularité qui fait apparaître la hauteur des reliefs de la portion de surface balayée en fonction de la position du capteur. Lorsque le contrôle s'exerce sur un maneton du vilebrequin, le capteur doit pouvoir suivre le maneton dans son mouvement orbital. Le mouvement du capteur a donc l'allure d'une sinusoïde dont l'amplitude est le diamètre de giration du maneton qui constitue en réalité la courbe porteuse de la courbe de circularité formée de crêtes et de creux autour de cette sinusoïde. Le capteur est dans ce cas semblable à une lame dont la hauteur doit aussi embrasser le diamètre de giration du maneton. The present invention relates to a method for controlling the surface state of the bearing surfaces of the journals and crank pins of a crankshaft. The crank pins and crank journals have cylindrical surfaces formed by machining and called bearings. The inspection of the surface condition of these spans is necessary in order to ensure that the machining has been correctly carried out and that the spans thus do not have defects of circularity (or faults) which could compromise the good crankshaft operation. A control device is known which comprises a mobile holding support for the crankshaft or the part to be controlled and a sensor. The support is rotated so that the sensor scans, in a transverse plane, an angular portion of the cylindrical scope to control. A curve is obtained, also called a circularity profile which shows the height of the reliefs of the scanned surface portion as a function of the position of the sensor. When the control is exerted on a crankpin, the sensor must be able to follow the crankpin in its orbital movement. The movement of the sensor thus has the appearance of a sinusoid whose amplitude is the diameter of gyration of the crankpin which is in fact the bearing curve of the circularity curve formed by ridges and hollows around this sinusoid. The sensor is in this case similar to a blade whose height must also embrace the turning diameter of the crankpin.
Ce type d'appareil exige une construction très soignée pour obtenir une résolution très fine sur de grandes courses. En outre, les appareils connus, comme celui évoqué dans le document FR 2 869 407, ne se prêtent pas à des mesures de bord de ligne compte tenu de l'importance de leur encombrement. This type of device requires a very careful construction to obtain a very fine resolution on large races. In addition, the known devices, such as that mentioned in the document FR 2 869 407, do not lend themselves to line edge measurements given the importance of their size.
La présente invention entend remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de mesure plus simple, dans lequel le mouvement du support des capteurs résultant du mouvement de la pièce à contrôler n'est d'aucune influence sur la précision de la détection, dont l'encombrement est réduit et dont la robustesse par cette conception compacte, autorise un usage en bord de ligne. A cet effet, l'invention a donc pour objet un dispositif de contrôle de l'état de surface de la portée d'un tourillon ou d'un maneton de vilebrequin comprenant un support de capteurs en forme de Vé d'appui sur la sur-face à contrôler, le support portant une pluralité de capteurs de détection de la distance séparant chacun d'eux de ladite surface lorsque cette dernière est au contact du support, distance mesurée selon une normale à ladite surface de la pièce, lesdits capteurs étant angulairement répartis sur le support, de manière régulière dans un secteur d'angle déterminé. Ce secteur angulaire sera de préférence de 10 de- grés et les capteurs mis en œuvre au nombre de cinq. Ces valeurs ne sont données qu'à titre d'exemple, l'invention concernant également des dispositifs ayant d'autres va-leurs angulaires et un nombre différent de capteurs qui dépendra notamment du degré de résolution souhaité de l'échantillonnage pour contrôler un défaut de circularité glissant sur cette valeur angulaire. Ce pendant, les méthodes statistiques connues permettent en effet de se satisfaire d'une mesure sur environ 10 degrés d'angle pour disposer d'un pouvoir discriminateur suffisamment fin pour que le contrôle soit valide. De manière générale, on utilise des appareils du type de l'invention pour le contrôle de dispositifs appartenant à des séries importantes de pièces théorique-ment identiques, donc de dimensions nominales identiques avec une dispersion de dimension contrôlée. Le dispositif de l'invention est donc dédié, ce qui signifie qu'en pratique, la disposition des capteurs et la géométrie de leur support sont adaptées par exemple au diamètre des manetons et tourillons d'un vilebrequin. The present invention intends to remedy these drawbacks by proposing a simpler measuring device, in which the movement of the support of the sensors resulting from the movement of the part to be controlled has no influence on the accuracy of the detection, of which the compactness is reduced and whose robustness by this compact design, allows use at the edge of line. For this purpose, the invention therefore relates to a device for controlling the surface state of the bearing surface of a crankpin or a crank pin comprising a support of V-shaped sensors for bearing on the -face to control, the support carrying a plurality of distance sensing sensors separating each of them from said surface when the latter is in contact with the support, distance measured according to a normal to said surface of the workpiece, said sensors being angularly distributed on the support, in a regular manner in a given corner sector. This angular sector will preferably be 10 degrees and the sensors implemented five in number. These values are only given by way of example, the invention also relates to devices having other angular values and a different number of sensors which will depend in particular on the desired degree of resolution of the sampling to control a defect. of circularity sliding on this angular value. Meanwhile, the known statistical methods indeed make it possible to be satisfied with a measurement over approximately 10 degrees of angle to have a sufficiently fine discriminating power for the control to be valid. In general, devices of the type of the invention are used for the control of devices belonging to a large series of theoretically identical parts, therefore of identical nominal dimensions with a controlled dimension dispersion. The device of the invention is therefore dedicated, which means that in practice, the arrangement of the sensors and the geometry of their support are adapted for example to the diameter of the crank pins and pins of a crankshaft.
La prise de mesure consiste à poser le Vé à cheval sur un maneton ou un tourillon du vilebrequin sous contrôle, en le maintenant par un bras qui accepte de suivre le Vé au cours notamment du mouvement orbital du maneton et de recueillir en continu le signal de chaque capteur. Préalablement à la mesure, chaque capteur a été étalonné en ayant passé l'instrument sur un maneton ou tourillon (cylindre) de référence. On fixe ainsi le zéro de chaque capteur de sorte que le relevé fait sur la sur- face cylindrique contrôlée permet de faire ressortir des valeurs du profil de circularité en deçà et au-delà du profil parfait de référence. Dans les applications industrielles de ce contrôle, on a constaté que les variations possibles de diamètre de la zone angulaire contrôlée n'ont qu'une influence négligeable sur la précision du contrôle. En effet, les surfaces cylindriques à contrôler présentent typiquement des variations de diamètre inférieures ou égales à 20 micromètres (sur un diamètre de l'ordre de 70 à 90 millimètres. Le calcul géométrique montre que cette variation de diamètre se traduit par une plage d'incertitude sur la mesure de l'ordre de 2 à 3 dixièmes de microns à comparer avec la tolérance de circularité dans laquelle les pièces sont jugées admissibles qui n'est pas inférieure à deux microns. Selon un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention, les capteurs sont agencés de part et d'autre soit de la normale au point théorique de contact d'une branche du support en Vé et de la pièce à contrô- ler, auquel cas les capteurs sont en nombre pair, soit de part et d'autre d'un capteur central qui est situé sur cette normale, auquel cas les capteurs sont en nombre impair. Dans un autre mode de réalisation, les capteurs sont situés de part et d'autre soit de la bissectrice de l'angle du Vé du support et ils sont en nombre pair, soit de part et d'autre d'un capteur central s'étendant le long de la bissectrice de l'angle du Vé du support et ils sont en nombre impair. The measurement consists of placing the Vee astride a crankpin or a crankshaft journal under control, by holding it by an arm which agrees to follow the Ve notably during the orbital movement of the crankpin and to collect continuously the signal of each sensor. Prior to the measurement, each sensor was calibrated by having passed the instrument on a crankpin or reference pin (cylinder). The zero of each sensor is thus fixed so that the measurement made on the controlled cylindrical surface makes it possible to highlight values of the circularity profile within and beyond the perfect reference profile. In the industrial applications of this control, it has been found that the possible variations in the diameter of the controlled angular zone have only a negligible influence on the accuracy of the control. Indeed, the cylindrical surfaces to be controlled typically have variations in diameter of less than or equal to 20 micrometers (over a diameter of about 70 to 90 millimeters.) The geometric calculation shows that this variation in diameter results in a range of measurement uncertainty of the order of 2 to 3 tenths of a micron to be compared with the roundness tolerance in which the parts are judged admissible which is not less than two microns, according to a first embodiment of the device of the In the invention, the sensors are arranged on either side of the normal at the theoretical point of contact of a branch of the V-shaped support and of the part to be controlled, in which case the sensors are even in number, either from and other a central sensor that is located on this normal, in which case the sensors are odd.In another embodiment, the sensors are located on either side of the bissectr ice of the angle of the V of the support and they are in even number, either on both sides of a central sensor extending along the bisector of the angle of the V of the support and they are in odd number .
Cet angle sera compris entre 90 et 120 degrés. L'invention a également pour deuxième objet un procédé de contrôle de la circularité d'une surface cylindrique (plus exactement de ses défauts de circularité) animée d'un mouvement orbital autour d'un axe parallèle à son axe propre, au moyen du dispositif selon l'un des modes de réalisation mentionnés ci-dessus, caractérisé en ce qu'il consiste à procéder au préalable à une phase d'étalonnage des capteurs sur une surface cylindrique de référence puis à procéder à la phase de contrôle par re- levés simultanés des signaux de chaque capteur et les traiter en relation avec les signaux que chacun d'eux a émis lors de son étalonnage. Dans une variante du procédé selon l'invention, on procède à l'enregistrement des valeurs relevées sur la totalité de la circonférence de la pièce à contrôle selon un pas de mesure déterminé, on procède à un premier traitement des ces valeurs enregistrées pour obtenir la moyenne de tous les relevés pour chacun des capteurs qui constitue une valeur de base, le contrôle consistant à traiter, pour chaque pas de mesure, les valeurs des relevés simultanés de chaque capteur rapportées pour chaque capteur à sa valeur de base. Dans cette variante, l'obtention de la valeur moyenne des relevés de chaque capteur remplace l'étalon- nage de ces derniers au moyen d'une pièce de référence. This angle will be between 90 and 120 degrees. The subject of the invention is also a method of controlling the circularity of a cylindrical surface (more precisely of its circularity defects) animated by an orbital movement around an axis parallel to its own axis, by means of the device according to one of the embodiments mentioned above, characterized in that it consists in proceeding first to a phase of calibration of the sensors on a cylindrical reference surface then to proceed to the control phase by means of simultaneous signals of each sensor and treat them in relation to the signals that each of them issued during its calibration. In a variant of the method according to the invention, the recorded values are recorded over the entire circumference of the control piece according to a determined measurement step, a first processing of these recorded values is carried out to obtain the average of all the readings for each of the sensors which constitutes a basic value, the control consisting in processing, for each measurement step, the values of the simultaneous readings of each sensor reported for each sensor at its basic value. In this variant, obtaining the average value of the readings of each sensor replaces the calibration of the latter by means of a reference part.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : -la figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif de contrôle selon l'invention dans une première réalisation de celui-ci, - la figure 2 est une vue en coupe suivant 1 li- gne II-II de la figure 1, - la figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 1. Aux deux premières figures, le dispositif représenté comporte un support 1 dont la partie inférieure est conformée en un Vé, ici à 90 degrés, reposant par ses deux branches 2 et 3 sur une surface cylindrique 4 qui peut être soit l'un des tourillons d'un vilebrequin soit l'un des manetons de ce dernier. Dans le cas d'un maneton, son mouvement est orbital autour de l'axe des tau- rillons et le centre C de celui-ci décrit un cercle 5. A l'arrière de la branche 2 du Vé, le support est équipé de capteurs 6, 7, 8, 9, 10, disposés ici en faisceau convergent sur le centre C de la surface cylindrique 4. Les capteurs sont au nombre de cinq. Leur orientation est normale à la surface 4 et ils sont régulièrement ré-partis à l'intérieur d'un angle A égal dans le cas de figure à 10 degrés. L'axe du capteur 8 médian est sur la bissectrice B de l'angle A et perpendiculaire à la face 2a du support qui est en contact avec la surface cylin- drique 4. Le capteur 8 débouche alors au point de contact théorique de la surface 4 et de la surface 2a. Les capteurs sont séparés les uns des autres capteurs d'un angle de 2,5 degrés. Ces capteurs sont connus en eux-mêmes. Dans le cas de figure il s'agit de capteurs de déplacement à transformateur différentiel (LVDT) qui agissent par contact et qui sont associés à une électronique de traitement du signal qu'ils émettent. A la figure 2, on voit que la branche 2 du sup- port 1 comporte un sabot de contact 2b rapporté afin que sa matière soit adaptée à résister au mieux au frottement sur la surface 4. A la figure 3, les palpeurs débouchent dans l'angle du Vé, régulièrement répartis autour de la bis- sectrice B de cet angle. L'avantage de cette disposition est la meilleure protection qu'elle confère aux organes de mesure éloignés qu'ils sont du contact du support et de la pièce, pouvant engendrer des détachements de parti-cules susceptibles d'encrasser les touches de ces cap- teurs. Le principe de la mesure consiste à traiter simultanément les signaux des cinq palpeurs et d'en comparer en permanence l'écart maximal. Cet écart est significatif de la présence d'une facette, prononcée ou non, se- lon que l'écart est important ou faible. Si cet écart est supérieur à une valeur de seuil déterminée, la pièce est jugée défectueuse au regard des critères retenus. Si en revanche, en toute zone glissante de 10 degrés embrassée par le dispositif, cet écart est inférieur à ce seuil, la pièce est qualifiée d'acceptable. L'écart retenu est en général de 2 micromètres. L'invention concerne également un procédé de contrôle qui consiste dans une première variante, préalablement à l'exploration de la surface 4, à étalonner le dispositif en palpant une surface de référence (un cylindre dont les dimensions et la circularité sont comprises dans une plage d'incertitudes très inférieure à celle des surfaces à contrôler) afin de fixer pour chaque capteur une valeur origine de mesure à laquelle sont rapportées toutes les mesures subséquentes, lors du traitement des données. Dans une deuxième variante de ce procédé qui est beaucoup plus adaptée encore au contrôle de bord de li- gne, la valeur origine de mesure est obtenue par traite-ment des valeurs relevées par chaque capteur. Le procédé consiste alors à procéder à l'enregistrement des valeurs relevées par les capteurs à chaque pas de mesure sur une circonférence complète de la pièce à contrôler. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description given below of an example of its embodiment. Reference is made to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is an overall view of a control device according to the invention in a first embodiment thereof; FIG. 2 is a sectional view according to FIG. 2 is a diagram of an alternative embodiment of the device of FIG. 1. In the first two figures, the device shown comprises a support 1 whose lower part is shaped in accordance with FIG. a VE, here at 90 degrees, resting by its two branches 2 and 3 on a cylindrical surface 4 which can be either one of the journals of a crankshaft or one of the crank pins of the latter. In the case of a crankpin, its movement is orbital around the axis of the bullbars and the center C of it describes a circle 5. At the rear of the branch 2 of the V, the support is equipped with sensors 6, 7, 8, 9, 10, arranged here in convergent beam on the center C of the cylindrical surface 4. The sensors are five in number. Their orientation is normal to surface 4 and they are regularly re-divided within an equal angle A in the case of 10 degrees. The axis of the median sensor 8 is on the bisector B of the angle A and perpendicular to the face 2a of the support which is in contact with the cylindrical surface 4. The sensor 8 then opens at the theoretical point of contact of the surface 4 and surface 2a. The sensors are separated from each other by an angle of 2.5 degrees. These sensors are known in themselves. In this case, they are differential displacement transducers (LVDTs) which act by contact and which are associated with a signal processing electronics that they emit. In FIG. 2, it can be seen that the limb 2 of the support 1 comprises a contact shoe 2b attached so that its material is adapted to best resist the friction on the surface 4. In FIG. 3, the probes open in FIG. angle of the Vee, regularly distributed around the bisector B of this angle. The advantage of this arrangement is the best protection that it gives to the remote measuring devices that they are in contact with the support and the part, which can cause detachments of particles that can foul the keys of these sensors. tors. The principle of measurement consists in simultaneously processing the signals of the five probes and continuously comparing the maximum deviation. This difference is significant for the presence of a facet, pronounced or not, depending on whether the difference is large or small. If this difference is greater than a determined threshold value, the part is considered to be defective in view of the criteria selected. If on the other hand, in any slippery zone of 10 degrees embraced by the device, this difference is below this threshold, the part is qualified as acceptable. The difference is usually 2 micrometers. The invention also relates to a control method which consists in a first variant, prior to the exploration of the surface 4, to calibrate the device by palpating a reference surface (a cylinder whose dimensions and circularity are within a range of of uncertainties much lower than that of the surfaces to be checked) in order to fix for each sensor a value origin of measurement to which are reported all the subsequent measurements, during the data processing. In a second variant of this method which is much more suited to line edge control, the measurement origin value is obtained by processing the values recorded by each sensor. The method then consists in recording the values recorded by the sensors at each measurement step over a complete circumference of the part to be controlled.
La valeur origine de mesure de chaque capteur est obtenue en faisant la moyenne de toutes les valeurs relevées par ce dernier. On procède ensuite, à partir du même enregistre-ment au calcul du plus grand écart existant entre les va- leurs relevées simultanément à chaque pas de mesure par les capteurs, après les avoir corrigées (par soustraction) de la valeur origine propre à chaque capteur. La discrimination des pièces est enfin réalisée par comparaison entre la valeur maximale de ce plus grand écart constatée sur la circonférence totale de la pièce explorée et une valeur de seuil fixée par le fabricant ou l'utilisateur de la pièce. L'intérêt de cette dernière variante réside dans l'élimination de la nécessité d'une pièce de référence, donc d'un gabarit pour chaque famille dimensionnelle de pièces à contrôler et dans le fait que les pièces admises au contrôle peuvent être contenues dans des tolérances dimensionnelles de fabrication, notamment en ce qui concerne le diamètre, beaucoup plus larges. The measurement origin value of each sensor is obtained by averaging all the values recorded by the sensor. Then, from the same record, calculate the largest difference between the values recorded at each measurement step by the sensors, after having corrected (by subtraction) the original value of each sensor. . Coin discrimination is finally achieved by comparing the maximum value of this largest difference found on the total circumference of the part explored and a threshold value set by the manufacturer or the user of the part. The advantage of this latter variant lies in eliminating the need for a reference part, therefore a template for each dimensional family of parts to be inspected, and the fact that the parts admitted to inspection can be contained in dimensional tolerances of manufacture, especially with regard to the diameter, much wider.