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"PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES ET APPAREILS POUR DECELER LA PRESENCE DE DEFAUTS DANS DES SOLIDES COHERENTS
ELECTRIQUEMENT CONDUCTEURS"
L'invention est relative à un procédé et à un ap- pareil pour déceler la présence de fissures ou défauts simi- laires, ci-après simplement dénommés "défauts", dans des so- lidos cohérents; et elle concerne, plus particulièrement, la recherche de tels défauts dans des solides qui sont électri- quement conducteurs.
De tels solides peuvent affecter la for- me de blocs, feuilles, tiges, fils ou autres formes de maté- riaux semi-ouvrés à partir desquels on peut constituer des articles, ou bien ils peuvent affecter la forme des articles eux-mêmes ou de pièces de ces articles, à condition que les articles en question présentent des surfaces se prêtant à la recherche des défauts par mise en oeuvre du procédé et grâce à l'utilisation de l'appareil dont on trouvera la description
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0-àpra, tous ces solides ou articles' étant ci-après aimple- Ment dénommés, pour pluè de commodité, opièces", L'inventloii a été principalement mise au point pbur servir à déceler le présence da défauts nous la forme de fissures dana des pièces qui forment, ou qui formeront,
après exéoution d'opérations de fabrication, des articles
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doumis à l'action de contraintes mécaniques, de tellea fis- surés étant souvent de dimension extrêmement faible de aorte ' 4htèlles sont invisibles ou très difficilement décelable. par examen 'visuel. D'autres types de défauts, que le procédé et
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b dimpositit en question permettront de déceler, proviennent de variations brusques de la compbaition du matériau affec- tant aa conductivité électrique ou sa perméabilité magnéti-, que, se présentant par exemple nous la forme d'impuretés élec-
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triquement non conductriées noyées ou inelusai dans le maté- riail de la pièce.
Suivant un aspect de l'invention, celle-ci concer- ne un procédé pour déceler la présence de défauts dans des',
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pièces, consistant à faire paaaer un courant alternatif de haute fréquence, constituant uh courant porteur, dans un pas% gagé a'étendant autour du périmètre d'une zone élémentaire de la surface de la pièce, petite comparée à la surface tota- le de celle-ci, et se trouvant dans ou près d'un plan paral-
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lèle ou approximativement parallèle à cette surface, suffi- aamment près de celle-ci pour induire des couranta de Foucaul de fréquence porteuse dans des circuits constituée par la cou- che superficielle de la pièce dans cette petite zone on
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dispose un certain nombre dd bobines capteuaea à l'intérieur de cette zone élémentaire,
dans un plan parallèle ou approxi-
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ativement parallèle à cette sUr1lacé, rapproché de celle-ci pour recouvrir les circuits et établir un couplage inductif entre ceux-ci et les bobined capteuea et faire apparaître
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ainsi dans celles-ci des torisiond ihduites respectives dont
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la grandeur et la phase dépendent de la répartition des cou- rants de Foucault dans la zone élémentaire ;
on exécute en- suite des mouvements d'exploration relatifs entre la pièce d'une part et les bobines capteuses et le courant porteur, considérés collectivement, d'autre part, de manière qu'il y ait un mouvement relatif de la surface de la pièce parallè- lement à cette surface, devant les bobines mais non au tra- vers de celles-ci, pour provoquer un changement dans la forme de répartition des courants de Foucault, chaque foie qu'un défaut est présent dans la zone élémentaire et moduler ainsi différentiellement les tensions à fréquence porteuse indui- tes dans les bobines ;
on amplifie enfin les tensions modu- lées induites dans ces dernières et on sépare la composante de modulation de la porteuse @our obtenir un signal électri- que de défaut,
Sous un autre aspect, l'invention consiste en la construction d'un appareil destiné à déceler les défauts des pièces, consistant en une bobine de champ disposée parallèle- ment, ou dans une position approximativement parallèle, à la surface d'une pièce et étroitement rapproché de celle-ci, lorsqu'elle est soumise à un essai dans cet appareil, pour recouvrir une zone élémentaire de cette surface, une source de courant électrique alternatif à haute fréquence, fournis- sant un courant porteur,
associée fonctionnellement à cette bobine de champ pour établir un champ magnétique alternatif dans la couche superficielle de la pièce et induire des cou- rants de Foucault suivant une répartition prédéterminée dans des circuits constitués par cette couche dans cette zone élé- mentaire, un certain nombre de bobines capteuses, également placées près de la surface, dans dea positions parallèles ou approximativement parallèles à. celle-ci, à l'intérieur de cette zone élémentaire, et couplées induitivement avec ces circuits, un dispositif mécanique pour provoquer un mouvement
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relatif d'exploration entre la pièce d'une part et la bobine de champ ainsi que les bobines capteuses, considérées collec- tivement, d'autre part,
de manière qu'il y ait un mouvement relatif de la surface de la pièce parallèlement à cette sur- face devant les bobines, mais non au travers de celles-ci, un Dispositif indicateur, connecte fonctionnellement à ces bobines capteuses et comprenant un dispositif amplificateur et un dispositif démodulateur pour séparer de la porteuse la composante de modulation des foncions alternatives induites dans ces bobines respectivement et produites par suite de ce mouvement relatif, chaque lois qu'un défaut passe devant-les i bobines.
On entend ici par "courant alternatif à haute fré- quehce" un courant dont la fréquence est telle qu'un change- ment différentiel dans le couplage inductif entre l'enroule- ' ment de champ et les bobines capteuses est dû principalement ; à un changement dans là ropartition des courants de Foucault , daria la couche superficielle de la pièce, plutôt que par un changement différentiel dans la eluctance des circuits ma- gnétiques interconnectant l'enroulement de champ et les bobi- hes capteuses respectives et comprenant éventuellement un matériau magnétique tel que celui incorporé à la pièce.
Une des difficultés, en vue d'obtenir des données quantitatives en ce qui concerne les dimensions du défaut, voire môme de déceler la présence du défaut lui-même s'il est de faibles dimensions, est due au fait que le signal peut être modulé aussi en fonctibn de la distance entre la surface et le dispositif détecteur, et que cette modulation peut mas- quer, ou interférer de toute autre manière avec l'extraction sélective de celle due à la présence d'un défaut,
Selon un autre de ses aspects, l'invention a pour objet un procédé pour déceler la présence de défauts dans des pièces par établissement d'un couplage électromagnétique en-
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re la couche superficielle d'une pièce à essayer et un dia- positif détecteur,
lequel procédé est caractérisé en ce que l'on soumet à une amplification un signal électrique modulé par la présence ou par l'absence d'un défaut et fourni par le dispositif détecteur, et l'on règle le gain ou l'importance de cette amplification au moyen d'un signal électrique auxi- liaire variant en fonction de la distance entre la surface et le dispositif détecteur.
Selon un autre aspect, l'invention a pour objet la réalisation d'un appareil propre à déceler la présence de défauts dana des pièces, lequel appareil comprend un diapoai- tif détecteur propre à être couplé électromagnétiquement avec la couche superficielle aituée au-dessous d'une zone élémen- taire de la surface d'une pièce soumise à l'essai, dea mo- yena indicateura connectés de manière à coopérer avec ledit dispositif détecteur et sensibles à la modulation d'un signal électrique émis par ce dispositif détecteur lors d'un dpla- cement relatif entre ce dernier et la pièce à essayer dana une direction généralement parallèle à la surface de la pièce,
une telle modulation étant produite par la présence ou par l'absence d'un défaut, le dispositif détecteur comprenant un élément de circuit offrant une impédance variant en fonc- tion de la distance entre le dispositif détecteur et la sur- face de la pièce dans une direction normale à cette aurface, et des moyens amplificateur. pour amplifier la composante de modulation du signal émis par le dispositif détecteur qui comprennent ou auxquels sont associés des moyens pour régler leur gain ou leur sensibilité en fonction de l'impédance pré- montée par,ledit élément de circuit.
Et l'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que dea dessine ci-annexés, lesquels complément et dessins concernent un mode de réalisation de l'invention choisi à
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titre d'exemple non limitatif et sont, bien entendu, donnés 8urtout à titre d'indication,
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/La figure 1 représente sch4matiquoment l'enaemble des circuita électriques de l'appareil établi conformément à l'invention, ainai que lea positions relatives du dispoai- tif détecteur de cet appareil et de la pièce. ;
La figure 2 repréaente achématiquement le circuit
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r6abnnant comprenant le bobinage inducteur et qui est connec-' te à l'oscillateur et à l'amplificateur de puissance, La figure 3 représente le achéma simplifié d'un
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amplificateur à gain variable utilisable dana l'appareil éta- ! bli conformément à l'invention.
La figure 4 est un graphique illustrant les carac-
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t'r!stique de fonctionnement de l'amplificateur représenté figure 3. i
La figure 5 représente un mode de réalisation de l'appareil en question. vu en plah de deaaua et portions ar-
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rhchéea, spécialement établi en vue de déceler dea défauta o dhnÀ dea pièces de forme allongée ' teia que dea fila, des ti- .1
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ges, des barres ou dea tÚbes. 1 1
La figure 6 est une coupe verticale longitudinale par VI-VI (fig.5), portions arrachéea,
La figure 7 est une coupe verticale transversal. par VII-VII (fig.5).
La figure 8 est une coupe verticale transversal. par VIII-VIII (fig.5).
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La figure 9 repréaentet et élévation, le schéma d'une variante de réalisation pour l'établissement d'un ap- pareil, conformément à l'invention, dana lequel il est néces- saire de prévoir une exploration de pièces à face. plane. par le diapoaitif détecteur.
La figure 10 repréaentb achématiquement un appa- reil de marquage pour marquer une pièce à. hauteur d'un empla-
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cement prédéterminé par rapport à un défaut.
La figure 11 est le schéma d'un circuit illustrant un dispositif de marquage, applicable à une forme d'appareil où le repérage doit s'effectuer à un poste éloigné du poste de détection qui est situé sur le parcours de déplacement de la pièce après qu'elle a quitté ce poste.
Se référant tout d'abord aux figures 1 à 4 qui re- présentent schématiquement un mode de réalisation d'appareil établi conformément à l'invention, la pièce peut affecter la forme d'un matériau semi-ouvré, et peut comprendre une tige ou un fil 10 dont la section droite est de forme circulaire.
On peut appliquer à la pièce des moyens d'entraînement (non représentés) pour la faire avancer longitudinalement dans le sens de la flèche 11, de préférence d'une manière continue et à une vitesse uniforme, tandis qu'on lui communique aussi un mouvement de rotation, représenté par la flèche 12, à une vitesse angulaire uniforme.
Le matériau semi-ou ré constituant la pièce peut, par exemple, comprendre un fil en métal ferreux qui a passé au travers d'une filière d'étirage, et l'appareil d'essai peut être placé à la sortie de la filière.
L'appareil représenté comprend un bobinage induc- teur affectant la forme d'un enroulement à une seule spire 13 qui peut être de forme circulaire tout en se trouvant inclus dans une surface cylindrique plate dont l'axe se confond avec l'axe 14 de la pièce. L'inducteur 13 est alimenté en courant électrique alternatif à partir d'un oscillateur et d'un am- plificateur de puissance 15. On pense que la fréquence de ce courant n'est pas critique et peut, par exemple, être compri- se entre 1 kc/sec et 5 Mc/sec.
Le bobinage 13 peut être d'un diamètre d'environ mm. manière représentée, diamètre peut être infé- rieur à celui de la pièce à essayer. L'appareil fonctionnera
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toutefois d'une façon satisfaisante même si le diamètre de la pièce est inférieur au diamètre du bobinage 13.
A l'intérieur de l'inducteur 13 sont disposés deux bobinages de captage 16 qui peuvent comporter, chacun plu- sieurs spires, bien que l'on puisse, ai on le désire, utili- $or des bobinages de captage à une seule spire.
Ces deux bobinages de captage présentent des faces extrêmes, dirigées vers la pièce, dont la surface se confond avec celle de la face extrême de l'inducteur 13 dirigée vers la pièce, - c'est-à-dire que, considérés ensemble, les trois bobinages peuvent se trouver placés dans une même portion pla- te de surface cylindrique coaxiale par rapport à la pièce, dont on a représenté l'axe 14.
Bien entendu, si la courbure de la face circonfé- rentielle de la pièce 10 est faible ou si cette surface est plane, les faces extrêmes, dirigées vers la pièce, des bobi- nages 13 et 16 seraient situées dans un plan commun disposé à une distance constante de la surface de la pièce.
On peut adopter tout agencement approprié permet- tant de maintenir aussi constante que possible la distance entre les bobinages 13 et 16 et la surface de la pièce 10,
Les bobinages 16 sont mutuellement connectés en série de manière que les tensions qui s'y trouvent induites soient en/opposition, ces tensions étant de préférence de grandeur rigoureusement ou sensiblement égale de manière à créer un signal caractéristique de valeur nulle ou faible lorsque la couche superficielle de la pièce située au-dessous de la zone élémentaire couverte par le bobinage inducteur est exempte de défauts.
Dans ces conditions, le champ magnétique alterna- tif de haute fréquence à l'action duquel la couche super±1- cielle de la pièce est soumise produit une répartition symé trique des courants de Foucault dans la zone élémentaire, la
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direction des courants de Foucault étant schématiquement re- présentée en sens inverse de la direction du courant instanta- né dans l'inducteur 13.
La ligne en pointillé 17 représente un parcoure typique de courant de Foucault qui N'établirait en l'absence de défauts à l'intérieur de la zone élémentaire.
L'inductance mutuelle entre l'un des.bobinages capteura 16 et le bobinage inducteur 13 est égale à l'induc- tance mutuelle entre l'autre dea bobinages capteurs et le bo- binage inducteur, cette inductance mutuelle étant partielle- ment le résultat d'un couplage direct entre les bobinages capteurs et l'inducteur, c'est-à-dire qu'elle existerait même en l'absence d'une pièce 10, et d'un couplage indirect, c'est- à-dire par l'intermédiaire de la pièce en raison des parcours offerts au passage du courant par la couche superficielle dans laquelle circulent les conrants de Foucault.
Ce couplage entre les bobines capteuaea et la pièce est établi sana l'intervention d'aucun matériau magné- tique.
On prendra donc de préférence toutes dispositions nécessaires pour que ces deux composantes de couplage soient égales respectivement pour lea deux bobinages capteurs 16 et pour que, dans toute la mesure du possible, le couplage in- direct exerce l'influence prédominante pour l'établissement de tensions induites dans les bobinages .capteurs, de sorte que toute variation dans le couplage indirect produise le maximum de variation dans les valeurs relatives des tensions induites dans les bobinages capteurs 16.
La ligne 18 indique la position d'une fissure dans la couche superficielle de la pièce et il est bien évident que, par suite de la rotation de la pièce cette fissure tra- versera de haut en bas la zone élémentaire telle qu'elle est représentée (fig.1), et aussi de droite à gauche en raison
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un déplacement longitudinal de la pièce représentée par la flèche 11. Pour une position typique de la fissure 18, la répartition dea courante de Foucault aéra perturbée étant donné que la fissure constitue une région de discontinuité électrique ou de haute résirtancb et, par exemple, le spectre des courant. de Foucault peut se trouver subdivisé en deux boucles représentéed par les lignes en trait mixte 19 et 20.
On comprendra aisément que le bobinage capteur 16 supérieur. en ce qui concerne son couplage indirect avec le bobinage in- ducteur 13, sera influencé par les deux boucles 19 et 20 de courants de Foucault circulant en sens inverses et qu'il y apparaîtra donc des tensions induites en opposition de phase et la tension globale qui y sera induite sera donc réduite, tandis que le couplage indirect intéressant le bobinage capteur 16 inférieur résultera principalement de la boucle 20 de courants de Foucault-
Bien entendu, les boucles 19 et 20 ne constituent qu'une représentatidn schématique simplifiée et en pratique lea perturbations apportées au spectre de répartition des courants de Foucault par suite de la présence d'une fissure sont beaucoup plus complexes.
Une fissure ne partagera norma- lement pas les courants de Foucault en deux boucles distinc- tes sans passage d'une notable fraction de cea couranta d'un bord de la fissure à l'autre, étant donné que quelques par- cours des courants de Foucault passeront au-dessous du fond @u de l'extrémité interne de la fissure.
L'amplitude du signal résultant obtenu à partir des bobinages capteurs 16 coopérants fournit une mesure des dimenaiona de la fissure, et plue précisément de la proton- deur de la fiaaure. L'amplitude de ce signal peut, dans un certain domaine de pro tondeurs de fissure, être une fonction approximativement lihéaire de la profondeur de la fissure, Maie pour empêcher que des variationa de l'amplitude du ai.-
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gnal dues au déplacement relatif entre la tête du dispositif détecteur dans laquelle sont agencée les bobinages 13 et 16 maaquent plus ou moina complètement des variations d'amplitu- de dues à dea variations de profondeur de fissure,
on crée un signal auxiliaire, dans des conditions qui seront ci-après exposées en détail, pour compenser les variations de posi- tion entre la tête détectrice et la surface de la pièce dans une direction normale à la surface de cette dernière, c'est- à-dire dans le sens radial par rapport à l'axe 14.
Revenant au fonctionnement général de l'appareil, il convient de souligner que la tension induite résultante apparue dans le bobinage capteur supérieur 16 sera inférieure à la tension induite dans le bobinage inférieur 16, et qu'une puissance de sortie résultani@ sera appliquée à l'amplifica- teur 21 de courant porteur sous le forme d'une modulation en amplitude, et éventuellement sous la forme d'une modulation de phase du courant porteur.
Au fur et à mesure que la fissure 18 se déplace vers le bord inférieur de la zone élémentaire telle que re- présentée (fig.1), les conditions intéressant les deux bobi- nages 16 s'inverseront et la forme de la modulation d'ampli- tude correspondra généralement à un accroissement du niveau du courant porteur suivi d'une diminution ou inversement se- lon le sens du déplacement relatif de la fissure,
Cette modulation aura une fréquence '(représentée par la réciproque du temps exigé par le passage de la fissure devant les bobines capteuses, dans le sens de rotation de ces dernières) qui est basse comparée à celle de la porteuse.
On applique la puissance de sortie de l'amplifica- teur 21 à un démodulateur ou détecteur 22, puis., on.la fait de préférence passer au travers d'un filtre 23 qui laisse passer la fréquence de modulation et rejette les fréquences indésirables telles que la fréquence porteuse et les fréquen-
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ces de nomme et de différence des fréquences porteuse et de Modulation,
Bien entendu, s'il est nécessaire de détecter une Modulation de phase du courant porteur, il faudra appliquer également.au détecteur 22 un signal de référence possédant Une relation de phase constante avec le courant porteur,
et un tel signal pourra commodément être obtenu à partir de l'oscillateur et amplificateur de puissance 15.
On applique la sortie du filtre à des moyens empli-, ficateurs 25 pour amplifier le signal de modulation. Cet am- plificateur est agencé de manière à fournir un gain variable qui est commandé par un signal auxiliaire appliqué par des obnducteurs 26 et 27 à partir du circuit du bobinage induc- tour d'une manière que l'on exposera ci-après en détail.
On applique la sortie des moyens amplificateurs 25 à un indicateur 24 qui peut être d'un type approprié quel- ' conque, par exemple Un oscilloscope à rayons cathodiques ou un circuit comportant des moyens à relaia sensibles à l'appli- cation d'un signal provenant du filtre pour exciter des mo- yens indicateurs visuels ou acoustiques.
En outre, on peut prévoir un dispositif de marqua- ge (non représenté) pour marquer, sur la surface de la pièce, la position à hauteur de laquelle on a décelé la présente d'un défaut. Un tel dispositif de marquage peut affecter la forme d'un dispositif permettant de pulvériser ou de projeter ' Un liquide de marquage, ou éventuellement de meuler ou d'usi- Her de toute autre manière un repère à hauteur de la position convenable sur la surface de la pièce, ces dispositifs étant commandés électriquement à l'aide de la puissance de aortie de l'amplificateur à gain variable.
Se référant aux moyens pour engendrer le signal auxiliaire (schématiquement représenté fig. 2), le bobinage inducteur 13, représenté comme un élément de circuit, est
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connecté à un condensateur C1 pour former un circuit résonant parallèle fournissant une tension de commande v1 à hauteur des borne. de sortie t1 et t2.
La fréquence de résonance du circuit qui comporte le bobinage inducteur 13 et le condensateur C1 est détermi- née par la valeur de la capacité du condensateur C1 et aussi par la valeur de l'inductance présentée par le bobinage in- ducteur 13 qui dépend elle-même de la distance qui sépare cet inducteur 13 de la surface de la pièce 10.
Ordinairement, on maintient la tête du dispositif détecteur à une distance aussi constante que possible de la surface de la pièce 10, mais il peut se produire des varia- tions de cette distance dues, par exemple, à d'éventuelles variations du diamètre de la pièce elle-môme dans les limi- tes des tolérances de fabrication, mais qui peuvent être duos aussi aux agencements de montage de la pièce et de la tête détectrice qui ne peuvent pas interdire tout déplacement abso- lu ou relatif de la pièce et/ou de la tête.
De telles variations de distance provoqueraient des variations dans l'amplitude de modulation du signal por- teur provenant des deux bobinages capteurs 16, et donc aussi du signal appliqué, à partir du détecteur de modulation 22, aux moyens amplificateurs 25 en passant par le filtre 23.
Il peut être nécessaire d'obtenir une détermina- tion quantitative des dimensions du défaut, et plus particu- lièrement de la profondeur d'une fissure, et la variation in- désirable du signal appliqué aux moyens amplificateurs 25 peut être telle qu'elle interdise toute possibilité de mesure précise de la dimension que l'on désire connaître.
On fait donc comprendre à l'amplificateur 25 des moyens pour en faire varier le gain, ces moyens entrant en action sous l'effet d'un signal de commande provenant des bornes t1 et t2 du circuit de bobinage inducteur.
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La tension créée entre les bornes t.et t2 atteint sa valeur maximum lorsque le circuit résonnant fonctionne dans les conditions de résonance, et il est donc avantageux que la fréquence du signal porteur émis par l'oscillateur amplificateur de puissance puisse être légèrement différente de la fréquence de résonance du circuit comprenant le bobina- ge inducteur et le condensateur C1 pour une distance particu- lière séparant le bobinage inducteur de la pièce. De cette Manière; on obtiendra entre les bornes t..et t2 une tension qui crottra lorsque la distance entre la tête détectrice et . la surface de la pièce tendra à augmenter, tandis que l'on pourra obtenir une diminution de cette tension pour des va- riations tendant à diminuer la distance en question,ou inver- sement.
L'amplificateur à gain variable lui-même peut être d'un type approprié quelconque, et il serait possible d'uti- liser un amplificateur à gain variable comportant un ou plu- sieurs étages d'amplification avec des tubes à pente variable,, la tension de commande étant appliquée aux grilles de comman- de de ces tubes d'une manière bien connue de l'homme de l'art.
On a toutefois représenté (fig. 3 et 4) un mode ' de . réalisation ' préféré de l'appareil établi conformément à l'invention. On n'y a prévu (fig. 3) qu'un seul étage d'ampli- fication dans lequel on a connecté un transistor T. dans Un circuit d'entrée et dans un circuit de sortie,
Le circuit d'entrée s'étend à partir de bornes t3 et t5, cette dernière étant avantagensement au potentiel de la terre, au travers d'un condensateur de couplage C2 jus- qu'à la base b du transistor, puis de l'émetteur e du transis- tor à la ligne de terre connectée à la borne t en passant par l'intermédiaire dune diode d:
Le circuit de sortie s'étend à partir de bornes t6 et t7,dont la première est reliée au pôle négatif d'une sour-
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ce de haute tension et la deuxième à un pôle positif, le circuit s'étend par une résistance de charge R2, le collec- teur c du transistor et l'émetteur e de ce même transistor pour revenir à la ligne de terre en passant par la diode d,
Une borne t8 est connectée à l'électrode du col- lecteur par l'intermédiaire d'un condensateur C3 et le signal de sortie est développé entre la borne t8 et l'une des borne. t6 et t7 selon le cas (dans le cas présent, on utilise les bornes t8 et t7).
La diode d fournit une composante résistive de l'impédance qui varie en fonction de l'intensité du courant qui la traverse. Cette diode est de préférence d'un type con- nu tel qu'une diode de Zener possédant des caractéristiques de fonctionnement du genre d. celles représentées (fig.
4) d'une manière générale,
On peut établir les constantes du circuit de ma- nière que la diode fonctionne entre des tensions V2 et V représentant un accroissement d'intensité de courant, dans la diode approximativement dans le rapport de 1 à 5 dans des conditions de fonctionnement typiques, le point de fonc- tionnement inférieur correspondant à la tension V2 peut re- présenter une intensité de courant I2 de 1 milliampère au travers de la diode, tandis que le point supérieur représente environ 5 milliampères.
La pente de la caractéristique, qui représente la composante résistive de l'impédance, peut varier au point' de fonctionnement inférieur correspondant à V2 depuis une va- leur de, par exemple, 1.200 ohms jusqu'à une valeur, au point supérieur correspondant à la tension V3, de seulement 25 ohms en chiffres ronds.
La proportion de la tension créée dans le circuit de sortie entre la borne t8 et l'une ou l'autre des bornes t6 et t7, n'importe laquelle des deux pouvant servir selon
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les cas particulière considérés, est déterminée par la compo- sante résistive de 1'impédance présentée par la diode d qui dépendra évidemment, à son tdur, de la pente à hauteur du point particulier de la courbe caractéristique représentée (fig.
4) choisi pour le fonctionnement,
Le choix de ce point est déterminé tout d'abord par l'intensité de courant passant dans le circuit base-émet- leur du transistor T.. et, de la manière représentée, une telle intensité de courant peut donc typiquement être déterminée par un signal de commande de gain appliqué entre les bornes t4 et t5 en passant par une résistance R1.
En outre, on peut connecter une résistance R3 de valeur variable ou non entre la base et une source de potentiel continu telle que le pôle négatif relié à la borne t6, de aorte que, pour une valeur particulière quelconque du signal de commande de gain, on pourra choisir un point convenable quelconque de la courbe caractéristique représentée (fig. 4).
L'amplificateur possède une stabilité propre ré- sultant du fait que des variations de l'intensité de courant produites dans le circuit de sortie par suite de variations d'intensité de courant dans le circuit base-émetteur produi- sent aussi une tension de contre-réaction au travers de la diode d qui applique une réaction négative à la base b. Ceci est particulièrement Intéressant en vue d'une application pour laquelle le signal de commande provient d'une variation qui n'a pas tendance à se compenser ou à se corriger d'elle- même par suite de l'application du signal de commande au dis- positif qu'il a pour but de commander.
Autrement dit, dans un système de commande qui n'est pas du type comportant une bouclé d'asservissement fermée, la stabilité propre due aux éléments de contre-réaction dans cette partie du circuit qui est commune à la fois à l'entrée et à la sortie (dana ce cas la diode d) est particulièrement intéressante pour empêcher
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une dérive ou un autre type d'instabilité,
La diode d peut être une diode Zener du type semi- conducteur au silicium, un exemple particulier de diode uti- lisable en vue de l'application décrite étant la diode cou- ramment vendue aux Etats-Unis d'Amérique sous la spécifica- tion Mullard OAZ 201.
Dans l'exemple particulier décrit, il convient de bien comprendre que le signal de commande de gain est appli- qué entre les bornes t4 et t5, et que le signal de sortie de l'amplificateur apparaît entre les bornée t8 et t7, une con- nexion dans le dernier cas étant établie avec le collecteur du transistor par l'intermédiaire d'un condensateur C3.
Bien que, d'une manière générale, le procédé et l'appareil en question 'appliquent à des pièces affectant la forme d'un matériau semi-ouvré étant donné, que de telles pièces offrent normalement des surfaces planes ou .courbes qu'il est facile d'explorer au moyen du dispositif comprenant le bobinage inducteur 13 et le bobinages capteurs 16 tout en maintenant une distance con tante entre la surface et les faces extrêmes de ces bobinage disposées en regard de cette surface, il reste compris dans la portée de l'invention d'uti- liser le procédé et l'appareil en question pour déceler la présence de défauts dans des articles possédant une surface soit de forme plane,
soit de configuration permettant la mise en oeuvre convenable du procédé ou le fonctionnement correct de l'appareil en question.
Le bobinage inducteur 13 et les bobinages capteurs
16 peuvent être constitués sous la forme d'éléments de cir- cuits imprimés par application d'un matériau électriquement conducteur sur un organe-support en matériau isolant. Dans ce type de construction, le bobinage inducteur peut ne com- porter qu'une seule spire étant donné qu'une telle disposi- tion facilite le maintien de la symétrie par rapport aux bo-
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binages capteurs.
A titre de variante, oh peut constituer le bobina- ge inducteur 13 et chacun dea bobinages capteurs en utilisant du fil métallique fixé à un organe-support ou noyé dans la matière d'un tel organe4
Bien entendu. en dépit du fait que l'on a représen- té les connexions aux bobinages capteurs disposées latérale- ment, on peut tout aussi bien les établir axialement dans une direction s'éloignant de la pièce. ce qui présente d'ailleurs l'avantage de faciliter le maintien de la symétrie par rap- port à l'axe de référence.
Dans le cas représenté, l'axe de référence serait un diamètre du bbbinage 13 perpendiculaire au diamètre sur lequel sont situés lee centres des bobinages capteurs 16,
Se référant au mode de réalisation pratique de l'appareil en question représenté (fig. 5 à 8), un tel appa- reil comporte les organes principaux suivants :
une tête ro- tative 30 (supportant le dispositif détecteur), un moteur d'entraînement 31 pour communiquer à la tête un mouvement de rotation par l'intermédiaire de moyens de transmission 32, uh agencement de guidagb d'entrée 33 pour guider la pièce le long d'un parcours indiqué par la ligne 34 d'un côté de la tête rotative 30, et un agencement de guidage de sortie 35 pour guider d'une manière similaire la pièce de l'autre coté de la tête 'rotative 30.
Les principaux organes de l'appareil en question sont montés sur un socle 36, et 1'agencement de guidage d'en- trée comprend une console 37 comportant une embase 38 munie d'une glissière à profil en queue d'aronde comme représenté
1 trie. 8). dette glissière s'engage avec une plaque de gui- dage 39 possédant un profil complémentaire en queue d'aronde dont une face latérale comporte une bande de garniture 40 et
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dont l'autre est en contact avec un bloc de pression 41 ré- glable au moyen d'une vis 42.
La plaque de guidage 39 est de construction compo- site, et elle comprend en fait une pièce supérieure 43 et une pièce inférieure 44, cette dernière étant fixée par des via 45 au socle 36.
Cet agencement permet un déplacement longitudinal de la console 37 et des pièces qui s'y trouvent associées, c'est-à-dire dans le sens de la longueur du parcours de gui- dage 34.
A son extrémité supérieure, la console 37 est per- cée d'une ouverture 46 dans laquelle est ajusté un manchon 47 destiné à recevoir, sur sa surface extérieure, un mandrin 48 comportant trois mâchoire radialement coulissantes 49.
Chacune de ces mâchoires reçoit un organe en forme de fourche 50 et, entre les deux branches de la fourche de chacun de ces organes 50, est disposé un galet de guidage 51 tourillonnant.
On adopte un agencement similaire pour le disposi- tif de guidage de sortie, à l'exception du fait que la con- sole 52 est fixe par rapport au socle 36, et que le manchon 53 supporte un mandrin 54 dont chacune des trois mâchoires 55 comporte deux organes 56 en forme de fourche avec des galets coopérante 57.
Bien entendu, dans chaque cas, les mandrina per- mettent un réglage radial simultané des galets 51 et 57,se- Ion le cas, d'une amplitude égale en se rapprochant et en s'éloignant radialement du parcours de guidage 34.
Entre les deux agencements de guidage est montée la tète rotative 30, Dans ce but, on a prévu, aux extrémités opposées de la tête rotative, des consoles 58 et 59 respec- tivement vissées, à leurs extrémités inférieures, aux emba- ses 37 et 52 des consoles qui supportent les agencements de
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guidage.
A la partie supérieure de chacune de ces console.
8 et 59 sont respectivement ménagées des ouvertures 60 et 61 destinées à recevoir des coussinets 62 et 63 dans lesquels tiennent tourillonner les portions extrêmes 64 et 65 d'un élément tubulaire 66 qui constitue le noyau de,la tête rota- tive.
A une extrémité 65,Isolément tubulaire 66 est réalésée afin d'en accroître le diamètre intérieur comme re- présenté en 67 pour constituer une chambre 68 destinée à re- cevoir Isolément formant tête du dispositif détecteur, omis pour plus de clarté (fig. 6), mais représenté en 69 (fig. 7),
Dans ce but, la paroi de la chambre 68 est munie d'un manchon de guidage 70 dans lequel peut coulisser radia- iement la tête détectrice 69, et lorsque l'appareil ne fonc- tionne pas la tête est ramenée vers une position radiale ex- térieure au moyen d'un reabort 71 mécaniquement relié à la tête par l'intermédiaire d'un levier coudé 72 pivotant sur un bras 73 établi sur l'élément tubulaire 66. Le levier 72 upporte un contrepoids 74.
Lors d'une rotation de l'élément tubulaire 66 et du contrepoids 74, un déplacement radial vers l'extérieur de ce dernier déplace la tête 69 radialement vers l'intérieur jusqu'à un point déterminé par une butée 75 munie d'une ou- Vdrture taraudée qui lui permet d'être supportée par une via dé réglage 76, et dans une position déterminée choisie le long de cette via dé réglage,
La tête 69 est supportée par une glissière 77 pos- sédant une butée 78 faisant saillie latéralement de manière à entrer en contact avec la butée 75 pour déterminer la po- sition de fonctionnement de la tête par rapport au parcours dé guidage 34, c'est-à-dire pour déterminer la distance ra- ,
diale entre la surface de la pièce qui avance le long de ce
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parcoure et la face de la tête 69 présentée radialement vers l'intérieur.
Il est prévu un contrepoids 78 pour équilibrer la tête rotative,
A hauteur de l'extrémité intérieure de la chambre 68, l'élément tubulaire 66 comporte une collerette 79 faisant saillie radialement avec laquelle coopère un élément annulai- re 80 à section transversale en forme de L pour constituer une chambre 81 dont les parois latérales ont revêtues de chemises cylindriques intérieure et extérieure 82 et 83 en matériau isolant entre lesquelles sont disposées des plaques extrêmes annulaires ou rondelles 84 et 85.
On peut loger dans cette chambre certains éléments de l'équipement électronique. Il est avantageux d'y installer au moins un amplificateur 21 du courant porteur. On peut éven- tuellement y loger aussi le détecteur de modulation 22, le filtre 23 et l'oscillateur et amplificateur de puissance 15 mais, si l'encombrement ou d'autres considérations rendent souhaitable d'installer ailleurs n'importe laquelle de ces autres unités, on peut le faire sans qu'il en résulte d'in- convénient sérieux.
L'amplificateur à gain variable 25 sera, de préférence, disposé à l'extérieur de cette chambre en tout emplacement approprié,
Les connexions électriques pour les unités logées dans la chambre 68 afin de les relier aux sources de courant et aux autres unités situées à l'extérieur de la chambre sont réalisées au moyen d'un système à bagues collectrices et à balais comprenant un manchon 87 en matériau isolant en- tourant une douille 88 elle-même emmanchée sur la portion extrême de l'élément tubulaire 66.
Des bagues collectrices 89 sont disposées dans des gorges ménagées dans le manchon 87 et coopèrent avec des balais respectifs 90 que supporte un bras fixe 91 assujetti à l'extrémité supérieure de la
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La tête rotative est entraînée à l'aide d'une cour- tête rotative eat entraînée l'aide d'une cour-) rôle plate en caoutchouc ou autre matériau convenable, comme indique d'une manière générale en 32, au moyen du moteur d'en- traînement 31, L'élément annulaire 80 est pourvu d'un bandage ou d'un revêtement 92 en métal ou autre matériau adéquat sur lequel vient porter la courrois 32.
L'agencement de guidage d'entré. est pourvu de moyens à interrupteurs pour commande!* l'alimentation du mo- teur d'entraînement en courant électrique. Ces moyens peuvent ! affecter la forme d'un micro-interrupteur 93 supporté par une: console 94 disposée sur la partie fixe de l'une des mâchoire.
49 (fig. 8).
En fonctionnement normal, on règle le mandrin 48 de telle manière que la présence de la pièce déplace les ga- lets 51 et les fourches 50 radialemeht vers l'extérieur par rapport aux mâchoires 49 du mandrin, en dépit de l'antagonis- , me de ressorts de rappel (non représentés).
Un doigt 95 en saillie sur la fourche 50 de cette i mâchoire s'écarte du plongeur de commande 96 de ce micro-in- terrupteur chaque fois que le galet 51 et la fourche se dé- placent radialement vers l'extérieur, et le câblage du micro- interrupteur est agencé de telle sorte que cela permet au courant de passer dans le moteur 31, en provoquant la rota- tion de la tête 30, Lorsqu'il n'y a plus de pièce, c'est-à- dire lorsque l'extrémité arrière d'une pièce vient de pas- ser à hauteur du galet 51, celui-ci, avec la fourche 5Q et le doigt 95 qui lui sont associés, revient radialement vers l'intérieur sous l'action du ressort de rappel en actionnant ainsi le plongeur de commande 96 du micro-interrupteur,
ce qui a pour effet de couper le passage du courant dans le moteur 31 et, par conséquent, d'arrêter la rotation de la tète 30.
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Cet agencement permet une rétraction rapide de la tête détectrice à partir de sa position de fonctionnement dans laquelle elle se trouve normalement à une distance de 0,13 à 1,3 mm de la surface du fil. La rétraction se produit sous l'action du ressort 71 lorsque la rotation cesse, cette rotation étant de préférence rapidement arrêtée sous l'action d'un frein également commandé par le micro-interrupteur.
On évite ainsi que l'extrémité arrière du fil, lorsqu'elle passe, sans être guidée par l'agencement de gui- dage d'entrée, au travers de la chambre 68 de l'élément tubu- laire 66, puisse, en "fouettant", enaommager la tète détec- trice 69.
Pour faire avancer la pièce le long du parcours de guidage 34, on peut recourir à tous moyens appropriés.
Par exemple, dans un mode de réalisation, on peut adjoindre l'appareil à une machine à tréfiler, le parcours de guidage 34 constituant une partie du parcours que doit normalement suivre le fil. La machine à tréfiler elle-même communique au fil le mouvement nécessaire pour le faire avancer le long du parcours de guidage 34, A titre de variante, on peut pré- voir des agencements à galets-moteurs ou analogues de types bien connus pour faire avancer la pièce que l'on peut égale- ment, dans certains cas, faire avancer à la main.
Bien entendu, le mode d'utilisation des signaux électriques émis par l'amplificateur à gain variable 25 dé- pendra de la destination finale du matériau semi-ouvré que l'on fera passer au travers de l'appareil. Ces signaux pour- ront servir à actionner des moyens indicateurs 24 et/ou un ou plusieurs dispositifs de marquage servant à appliquer des repères reconnaissables sur le matériau examiné, et/ou des dispositifs pour enregistrer les signaux électriques sur des milieux appropriés tels que papier, pellicule photographique, ruban magnétique, etc.
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Dans un mode de réalisation particulier de dispos tif de marquage représenté (fig. 10) et décrit à titre d'exem- ple, un marquage du matériau semi-ouvré soumis à l'examen ne , s'effectue que lorsque lé niveau du éignal de sortie de l'am- plificateur à gain variable 25 dépasse une certaine valeur spécifiée de tension ou d'intensité de courant correspondant à l'existence, dans le matériau, alun défaut superficiel dé- passant une certaine profondeur prédéterminée.
Le signal de Sortie de l'amplificateur 25 est appliqué à un circuit 120 tel qu'un circuit déclencheur de Schmidt, par exemple, qui @met une impulsion électrique d'une polarité convenable lors- que le signal d'entré? dépasse une vaieur donnée. On utilise ensuite cette impulsion pour amorcer le fonctionnement d'un circuit monostable 121 de période définie qui provoque l'ap- parition d'une impulsion rectangulaire de dure connue con- venable dans le adénoïde de commande d'une vanne pneumati- que 122 commandée par solémoide.
Il en résulte que de l'air comprimé, provenant d'une source apprbpriée 123, se trouve admis dans la chambre 125 d'un système actif 124 pendant le laps de temps défini connu db fonctionnement de la vanne pneumatique à adénoïde.
L'air comprimé admis dans la chambre 125 pousse un piston 126 en dépit de l'antagonisme d'un ressort 128 en déplaçant ainsi une pointe inscriptrice 127 solidaire du Piston. Lorsque le adénoïde de la vanne pneumatique cesse d'être excité à la fin du lape de temps de durée connue, l'air comprimé cesse d'être admis, par suite du déplacement du tiroir de la vanne, dans la chambre 125 et, par suite de la présence d'un petit orifice de fuite 129, la pression d'air régnant dans la chambre s'abaisse, ce qui permet au ressort 128 de repousser le piston en le ramenant contre Une butée 130, et de ramener en arrière la pointe inscriptri- ce 127.
Le système actif 124 peut être monté à hauteur de
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tout emplacement adéquat, par exemple sur les mâchoires 55, de manière que la pointe inscriptrice ne touche normalement pas la surface de la pièce mais s'avance radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire en direction du parcoure de guida- ge 34, lorsque le dispositif 124 fonctionne. La pièce est ainsi marquée d'une rayure bien visible à hauteur, ou dans le voisinage immédjat, de l'emplacement où l'appareil a de- celé la présence d'un défaut dont la profondeur dépasse la valeur critique prédéterminée.
En vue de certaines applications de l'appareil, il peut être indésirable ou impossible de marquer effective- ment le matériau semi-ouvré en ayant recours à des disposi- tifs du genre de celui que l'on vient de décrire et placée à une faible distance de la tête détectrice. Par exemple, on peut monter le dispositif à l'entrée ou dans le voisinage de l'entrée d'une machine à tréfiler à filières multiples dont l'action aurait pour effet d'effacer ou de détériorer le repère si celui-ci était appliqué au fil avant son entrée dans la machine.
Dans de tels cas, on peut éloigner physiquement le dispositif de marquage du voisinage de l'appareil détec- teur et le placer en un emplacement convenable tel, par exem- ple, que la sortie de la machine à tréfiler où aucun autre travail subi par le fil ne risquera d'effacer un repère con- venablement marqué, à condition que l'on ait recours à des moyens appropriés pour retarder l'entrée en action du dispo- sitif de marquage pendant le temps correspondant à celui que met le matériau semi-ouvré à parcourir l'espace compris en- tre la tête détectrice et le dispositif de marquage.
La figure 11 montre une forme de dispositif de marquage pouvant s'employer dans le cas présent. La sépara- tion physique existant entre la tète de détection, au poste de détection, et un dispositif de marquage à un poste de
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marquage est représentée par une distance D suivant la lon. gueur du matériau, en supposant à titre d'exemple qu'il a la forme d'un fil métallique avançant à une vitesse V, constante ou non. La vitesse d'avancement maximum du fil est dé- lignée par Vmax.
Le retard de l'organe d'actionnement 124 du dispositif de marquage, c'est-à-dire le tempa qui s'écou- le entre l'application d'un signal à l'organe pour remplir @a fonction et le temps auquel la fonction est actuellement accomplie est désigné par # ACT.
Une roue 136 est pressée contre le fil dont l'avan- ce Révoque la rotation de celle-ci à une vitesse circonfé'- rentielle égale à la vitesse d'avancement du fil.
Une petite pièce 138 en forme de secteur, en un matériau conducteur, rapportée dans le matériau isolant de la roue 136 est disposée pour faire contact avec les deux contacta 137, une fois par tour de la roue, court-circuitant ainsi lea fila 139 et 140, Cette action est prévue pour amor" cer la production d'une impulsion électrique par chacun de deux générateurs d'impulsions 131 et 132. Le rayon de cette roue est désigné par R et choisi pour satisfaire à une rela- : tion D = 2 # RN + Vmax # ACT, où N est le nombre d'étagea enregistreurs de décalage employé comme ci-après, en suppo- sant que la roue ne possède qu'un seul aeoteur conducteur
138.
La sortie du comparateur de niveau et du généra- tout d'impulsions 120 est appliquée au premier d'une série d'étages enregistreurs de décalage 133 dont le nombre total est de N.
Ces étages sont des éléments ou circuits bi-sta,- bles, couplés de manière qu'une impulsion appropriée, de tension ou de courant, appliquée à chaque étage depuis une ligne de décalage fasse prendre à chacun l'état qui existait dans l'étage précédent avant l'application de l'impulsion
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la ligne de décalage. Il existe dans le commerce diverses formes d'étages enregistreurs d décalage répondant aux con- ditions indiquées ci-dessus.
Un: forme pouvant convenir est celle décrite dans la brochure "Application Notes on Trans- witches" publiée par la Transistron Electronic Corporation Inc, Comme le premier étage n'a pas de prédécesseur, il est en même temps ramené à son état de base que l'on désigne nor- malement comme condition "hors-circuit" ou "en circuit".
Toute impulsion venant du comparateur de niveau et du généra- teur d'impulsions 120 et correspondant à un défaut dans le fil d'une profondeur supérieure à celle qui est sélectionnée est prévue pour modifier l'état du premier étage enregistreur de décalage et l'amener à la condition "en circuit". Ainsi donc, la condition "en circu@t" ou "hors circuit" de chaque étage enregistreur de décalage, à un moment particulier quel- conque, est représentative de la présence ou de l'absence d'un défaut détecté dans une longueur discontinue particu- lière (2 # R) de fil et les conditions de tous les étages enregistreurs de décalage constituent une mémoire ou un stockage de la présence ou de l'absence de fissures ;
l'in- formation est enregistrée dans la mémoire parallèlement à l'avancement du fil soumis à l'essai.
Le couplage entre le dernier étage (N) de l'en- registreur de décalage et le générateur d'impulsions à re- tard variable 134 est prévu de manière que le fonctionnement de ce dernier soit seulement amorcé quand l'étage N reçoit une impulsion de décalage et se trouve en même temps dans la condition "en circuit".
Le fonctionnement du générateur d'impulsions 134 est donc amorcé seulement quand un signal correspondant à un défaut de profondeur supérieure à celle sélectionnée sort de l'enregistreur ; ceci se produit à un moment correspondant à celui où le fil s'est avancé d'une distance 2 # RN, depuis le moment auquel un défaut a été dé-
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t@cté, '
Les impulsions électriques du générateur 132 sont appliquées à un circuit 135 dont la sortie est donc une ten- sion continue raisonnablement constante, de grandeur corres- pondant à la vitesse d'avancement du fil.
Cette tension est Utilisée pour contrôler le retard réel (#D) du générateur d'impulsions 134, suivant une loi approximative s'exprimant comme suit : #D = #ACT (Vmax - V), L'impulsion retardée ve- nant du générateur 134 amorce le fonctionnement de l'allon- geur d'impulsions 121 ;le fonctionnement est ensuite tel qu'on l' a décrit précédemment.
D'après caci, on voit que l'organe d'actionnement remplit réellement sa fonction à un instant, suivant la dé- tection d'un défaut, correspondant à la somme du temps exi- gé par le fil pour avancer d'une distance 2 # RN et des retards fonctionnels #D + #ACT, Comme le fil avance à une Vitesse V, les délais fonctionnels correspondent à une lon- gueur de fil V (#D +TACT) + V [#ACT (Vmax-V) + #ACT] = Vmax 'TACT
V
Le marquage du fil se fera donc en réalité sur la partie de celui-ci où un défaut a été originellement dé- tecté, avec une précision de ¯ #R suivant la longueur du fil,
Pour un diamètre donné de la roue 136, on peut au besoin augmenter la précision en prévoyant plusieurs secteurs de contact 138 et en multipliant de manière appropriée le nom- bre d'étages enregistreurs de décalage.
On comprendra que quand le fil avance à vitesse constante ou dans des conditions.où le retard de l'organe d'actionnement ne déterminerait qu'un manque de précision tolérable dans le marquage, on peut supprimer le générateur d'impulsions 132, l'intégrateur 135 et le générateur d'impul- @ions à retard variable 134.
,on comprendra également qu'on peut utiliser un
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tel dispositif de "retard de distance" avec d'autres formée de détecteurs et d'organes d'actionnement que celles décri- tes. Par exemple, dans une application où le fil panée dans une machine à fabriquer les via, l'organe d'actionnement peut âtre un mécanisme d'acceptation ou de rejet,
Dans les revendications, l'expression "dispositif de marquage" doit N'entendre comme étant utilisée générale- ment pour désigner toute forme appropriée d'organe d'action- nemenl agissant pour remplir une fonction requise, qu'il s'agisse d'un marquage, d'un déplacement physique,
d'un re- jet ou de l'application de quelque autre traitement identi- fiable à une partie défectueuse d'un matériau ou d'une pièce constitutive.
Dans la variante de réalisation représentée (fig.9) qui est applicable à des cas où la surface de la pièce est plane et d'une étendue assez considérable, on va admettre qu'il s'agit de déceler la présence de défauts dans une piè- ce 100 telle qu'un bloc, une plaque ou une billette.
On peut établir la tête détectrice 101, qui com- porte le bobinage inducteur et des bobinages capteurs, sur un bras 102 pivotant sur un pivot 103 dont l'axe est perpen- diculaire à la surface de la pièce 100 ;ce pivot est conve- nablement fixé à une structure elle-même fixe (non représen- tée).
Un mouvement d'exploration de la tête 101 dans uné direction transversale par rapport au sens de déplace- ment de la pièce, indiqué par la flèche 104, peut être obte- nu au moyen d'un volant 105 muni d'un maneton 106 commandant une bielle 107 articulée à son autre extrémité à l'extrémité du bras 102 située à l'opposé de la tête 101 par rapport au pivot 103. Le volant 105 peut être lui-môme entraîné par tous moyens appropriés tels qu'un moteur électrique.
L'invention vise plus particulièrement certains
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modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, des perfectionnements susvisés; et elle vise plus particuliè- rement encore, et ce à titre de produite indu.triels nouveaux, .les appareils du genre en question comportant application des caractéristiques susdite. et/ou convenant à la mise en oeuvre des procédés spécifiés ci-dessus, les éléments, agen- cements ou outils spéciaux propres à la réalisation de ces appareils, ainsi que les ensembles ou installations compte- nant ces appareils.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour déceler lés défauts dans des pié- ces, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer un cou- rant alternatif à haute fréquence, constituant un courant porteur, suivant un parcours s'étendant autour du périmètre d'une zone élémentaire à la surface d'une pièce, petite com- parée à l'ensemble de la' surface, ce parcours du courant se trouvant dans un prés d'un plan parallèle ou approximative- ïheht parallèle à cette surface et disposé suffisamment près de celle-ci pour induire des courants de Foucault de fréquen- ce porteuse dans des circuits constitués par la couche su- perficielle de la pièce dans cette petite zone, à disposer ,
un certain nombre de bobines capteuses à l'intérieur de la cone élémentaire, dans un plan parallèle ou approximative- ment parallèle à cette surface et près de celle-ci, pour re- couvrir les circuits et établir un couplage inductif entre toux-ci et les bobines capteuses et faire apparattre ainsi dans ces dernières des tensions induites respectives dont la grandeur et la phase sont fonction de la répartition des courants de Foucault dans la zone élémentaire, à exécuter un mouvement relatif d'exploration entre la pièce d'une part et les bobines porteuses et le courant porteur, consi-,
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dérés collectivement, d'autre part, de manière qu'il existe un mouvement relatif de la surface de la pièce parallèlement à cette surface, devant les bobines, mais non au travers de celles-ci,
pour déterminer un changement dans la forme de répartition des courantsde Foucault chaque foisqu'un dé- faut existe dans la zone élémentaire et moduler ainsi diffé rentiellement les tensions à fréquence porteuse induites dans les bobines, à amplifier la tension modulée induite dans les bobines et à séparer la composante de modulation de la porteuse pour formbr un signal électrique de défaut.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que la pièce est de forme allongée et de section transversale circulaire, comme une tige ou un fil, et en ce que le courant porteur passe dans un plan tangentiel ou ap- proximativement tangentiel au fil mais espacé radialement de sa surface, en ce que les bobines capteuses sont égale- ment disposées dans ce plan, ou parallèlement à celui-ci et sont espacées l'une de l'autre angulairement autour de l'axe de la pièce. et en ce que le mouvement relatif s'effec- tue à la fois autour de l'axe et longitudinalement à celui- ci, de manière à explorer hélicoidalement la surface de la pièce.
3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pièce est marquée ou en ce qu'une indication de la position du défaut est assurée en réponse au signal d'indication.
4. Procédé pour déceler les défauts d'une pièce, dans lequel un couplage électro-magnétique est établi entre la couche superficielle d'une pièce à l'essai et un disposi- tif détecteur explorant la surface suivant une direction pa- rallèle à celle-ci, caractérisé en ce qu'un courant électri- que alternatif passant dans le dispositif détecteur est mo- dulé par le défaut et en ce que le signal de modulation de
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Défaut résultant fourbi par le dispositif détecteur est mou- mis à une amplification dont le gain bu la grandeur est con- j trôlé au moyen d'un signal électrique auxiliaire variant en ) fonction de la,
distance entre la surface et le dispositif détecteur,
5. Procède suivant la revendication 4, caractér- sé en ce que le couplage électro-magnétique est établi en faisant passer un courant électrique alternatif à haute fré- quence, constituant un courant porteur, suivant un parcours @'étendant autour du périmètre d'une zone élémentaire de la surface de la pièce, petite comparée à la surface totale de ' celle-ci,
le courant passant dans un plan parallèle ou ap- proximativement parallèle à cette surface et disposé suffi- samment près de celle-ci pour induire des courants de Fou- cault de fréquence porteuse dans des circuits constituée par la couche superficielle de la pièce, en ce qu'on dispose un certain nombre de bdbinea capteuses constituant le disposi- tif détecteur près de la petite zone, pour établir un coupla- ge inductif entre les bobines capteusee et les circuit*,
afin de faire apparaître dans ces bobines des tensions in- duites respectives dont la grandeur et la phase sont fonc- tion de la répartition des courante de Foucault dans la Zone élémentaire, en ce qu'on exécute un mouvement relatif d'exploration entre la pièce d'une part et les bobines cap- teuses et le courant porteur, considérés collectivement, d'autre part, de manière qu'il se produise un mouvement re- latif de la surface de la pièce devant les bobines, mais non au travers de celles-ci, le signal de défaut étant cons- titué par une modulation différentielle des tensions alter- natives à fréquence porteuse induitea dans les bobines cap- teuses au passage relatif d'un défaut devant celles-ci.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractéri- sé en ce que le signal électrique auxiliaire provient d'une
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bobine de champ dans laquelle passe le courant porteur et qui prend part à tout mouvement relatif du dispositif détec- teur .'approchant ou s'écartant de la surface de la pièce à l'essai, les changements d'impédance inductive déterminée par la bobine de champ étant utilisée pour engendrer le si- gnal auxiliaire.
7. Procédé suivant la revendication 6, caractéri- sé en ce qu'on établit un état de résonance électrique ri- goureux ou approché dans le circuit de la bobine de champ quand on maintient, pendant la mise en pratique du procédé, une séparation prédéterminée normale à la surface, entre la bobine et la surface de la pièce soumise à l'essai.
8. Procédé suivait les revendications 5 à 7, ca- ractérisé en ce que les deux bobines capteuaea sont posi- tionnéee par rapport au courant porteur de manière à être placées symétriquement par rapport à un axe de référence se trouvant dans la surface de la pièce ou parallèle à celle- ci, comme la passage du courant porteur, un mouvement rela- tif d'exploration étant exécuté suivant une direction ayant au moins une composante perpendiculaire à l'axe du référence.
9. Procédé suivant les revendications 1 à 8, ca- ractérisé en ce que la pièce est marquée, ou en ce qu'une position de défaut est indiquée, en réponse au signal ampli- fié du dispositif détecteur.
10, Appareil pour déceler des défauts dans des pièces, caractérisé par un enroulement de champ étroitement espacé de la surface d'une pièce, parallèlement ou à peu près parallèlement à celle-ci, quand la pièce est soumise à l'essai dans cet appareil, pour recouvrir une zone élémen- taire de cette surface, une source de courant électrique alternatif à haute fréquence, constituant un courant porteur, associée fonctionnellement à l'enroulement de champ pour établir un champ magnétique alternatif dans la couche super-
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ficielle de la pièce et induire des courants de Foucault ré- partis d'une manière prédéterminée dans des circuits offerts par cette couche dans la zone élémentaire, un certain nota-,
bre de bobines capteuses également disposées près de cette' surface de la zone élémentaire, parallèlement ou à peu près parllèlement à celle-ci et couplées inductivement avec ces circuits, un dispositif mécanique pour provoquer un mouve- ment relatif d'exploration entre la pièce d'une part et l'enroulement de champ et les bobines capteuses, considérée collectivement, d'autre part, de manière qu'il y ait un mouvement relatif de la surface de la pièce parallèlement cette surface, devant les bobines mais non au travers de celles-ci, un dispositif indicateur, connecté fonctionnel- lement aux bobines capteuses,
comprenant un dispositif ampli-( ficateur et un dispositif démodulateur pour amplifier la por- i teuse modulée et séparer de celle-ci la composante de modu- lation des tensions alternatives induites dans les bobines respectivement et résultant du mouvement relatif chaque fois qu'un défaut passe devant les bobines,
11.
Appareil suivant la revendication 10, caracté- risé en ce que le dispositif mécanique d'exploration est une tête rotative, l'appareil offrant un passage d'alimen- tation s'étendant axialement à la tête, en vue d'un mouve- , ment relatif longitudinal d'une pièce allongée de section transversale circulaire, telle qu'une tige ou un fil métal- lique, et en ce que les bobines capteuses sont montées Sur cette tête, en des positions espacées angulairement l'une de l'autre autour de ce passage d'alimentation et disposées tangentiellement ou à peu près tangentiellement à la surface ! de la pièce, mais espacées radialement de celle-ci.
12. Appareil suivant lès revendications 10 et 11, . caractérisé en ce que les bobines capteuses sont couplées inductivement avec les circuits dans la couche superficielle ,
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de la pièce, sans intervention d'aucun matériau magnétique autre que celui dont la pièce peut être composée.
13, Appareil suivant les revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'enroulement de champ est constitué par une bobine et en ce que l'arrangement de la bobine de champ et des bobines capteuses est tel que la zone élémen- taire de la pièce à l'examen a exactement la môme étendue que la surface occupée par ces bobines observées normalement à la surface de la pièce.
14. Appareil suivant les revendications 10 à 13, caractérisé en ce que les bobines capteuses sont de faible épaisseur comparée à leur surface, de manière à avoir une forme généralement plate.
15. Appareil suivant les revendications 10 à 14, caractérisé en ce que l'enroulement de champ est constitué par une bobine et en ce que les bobines capteuses sont clin- posées à l'intérieur de la bobine de champ, dans un plan rigoureusement ou approximativement le même, la bobine de champ et les bobines capteuses étant disposées symétrique- ment autour d'un axe de référence situé dans le plan commun ! des bobines.
16. Appareil suivant les revendications 10 à 15, caractérisé en ce que les bobines capteuses sont couplées en série, de manière telle que les tensions induites dans celles-ci, quand l'appareil est disposé près de la zone élémentaire de la surface d'une pièce exempte de tout défaut, soient en opposition de phase et aient des grandeurs égales ou approximativement égales.
17. Appareil suivant les revendications 14 et 15, caractérisé en ce que la bobine de champ est circulaire ou présente une autre forme appropriée symétrique par rapport à l'axe de référence, et en ce que les deux bobines capteu- ses sont disposées de part et d'autre de l'axe de référence,
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dans des positions symétriques par rapport à celui-ci.
18. Appareil suivant la revendication 11, caracté- risé en ce que la tête rotatif est formée ou construite pour permettre un mouvement des Bobines capteuses les rap- prochant ou les écartant du passage d'alimentation et en ce qu'un dispositif répondant à une déviation latérale de la pièce à l'essai, telle qu'elle se rencontre à l'extrémité arrière de celle-ci, eat associé fonctionnellement avec les bobines capteuaea ainsi supportées, pour retirer ces derniè- res du passage d'alimentation, afin d'éviter ou de réduire un dommage causé par la pièce.
19. Appareil suivant la revendication 18, carac- térisé en ce que les éléments capteurs peuvent se rapprocher du passage d'alimentation et s'en écarter au moyen de dispo- sitifs de poussée et en ce que ld dispositif répondant à une déviation latérale de la pièce est constitué par un , frein arrêtant la rotation de la tête rotative, préalable- ment au passage de la partie de la pièce déviée latérale- ment dans la partie de la tête qui supporte les bobines capteuses.
20. Appareil suivant les revendications 10 à 19, caractérisé en ce qu'un dispositif de marquage est installé un poste de marquage espacé d'un poste de détection où le dispositif détecteur est monté longitudinalement à l'avan- cement de la pièce, suivant un passage d'alimentation allant ! du poste de détection vers le poste de marquage, en ce que le dispositif de marquage est constitué par un dispositif répondant a un signal dé détaut fourni par le dispositif amplificateur et démodulateur, et en ce qu'il est prévu un dispositif de stockage des signaux, connecté fonctionnelle- ment entre les bobines capteuees et le dispositif de mar- quagé, ainsi qu'un dispositif de déclenchement commandant 'le dispositif de stockage dé signaux,
pour déclencher les
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ignaux stockés dans celui-ci et les appliquer au dispositif de marquage en fonction de la distance parcourue par la par- tie de la pièce qui comprend 1 défaut au delà du poste de détection.
21. Appareil suivant la revendication 20, caracté- risé en ce que le dispositif de stockage de signaux est cons- titué par une série d'étages enregistreurs de décalage, pou- vant être amenés successivement, par un signal de déclenche- ment, dans une condition représentative de la présence d'un signal et en ce qu'il est prévu un générateur de signaux de déclenchement, comprenant un dispositif pour commander celui- ci afin d'engendrer un certain nombre de signaux de déclen- chement fonction de la longueur de la pièce qui est passée par le poste de détect'on,
22.
Appareil suivant la revendication 21, carac- térisé en ce que le dispositif de marquage comprend en outre un dispositif à retard, alimenté par les signaux de déclen- chement et fournissant un signal de retard, fonction de la vitesse d'avancement de la pièce, et un dispositif pour en- gendrer un signal d'actionnement, à un moment déterminé par ce signal de retard, pour compenser le retard dans le fonc- tionnement d'un organe d'actionnement incorporé au disposi- tif de marquage et commandé par ce signal d'actionnement.
23. Appareil pour déceler les défauts dans des pièces, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif dé- tecteur, prévu pour être couplé électromagnétiquement avec la couche superficielle située sous une zone élémentaire constituée par la surface d'une pièce à l'essai, un disposi- tif indicateur connecté fonctionnellement avec ce dispositif détecteur et répondant à la modulation d'un signal électri- que fourni par le dispositif détecteur sur un mouvement re- latif de ce dernier et de la pièce à l'essai, suivant une direction généralement parallèle à la surface de celle-ci,
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cette modulation étant produite par la présence ou l'absence ;
d'un défaut, le dispositif détecteur comprenant un élément de circuit offrant une impédance variant en fonction de la distance comprise entre le dispositif détecteur et la surfa- ce de la pièce, normalement à celle-ci, et un dispositif am- plificateur, pour amplifier la composante de modulation du signal fourni par le dispositif détecteur, comprenant, ou , associé à, un dispositif pour contrôler son gain ou sa sensi- bilité, en fonction de l'impédance de l'élément de circuit.
24. Appareil suivant la revendication 23, caracté- risé en ce que le dispositif détecteur est constitué par un enroulement de champ associé fonctionnellement à une source de courant électrique alternatif, constituant un courant por- tours pour établir un champ électrique alternatif dans la couche superficielle de la pièce et induire dans celle-ci, sur une zone élémentaire de cette surface, des courants de Foucault répartis d'une manière prédéterminée, et au moins une bobine capteuse, disposée pour couvrir cette zone élé- mentaire, couplée inductivement avec l'enroulement de champ, au moins partiellement par l'intermédiaire de cette couche ' superficielle de la pièce, de manière à y engendrer un si- ,
gnal fonction de la répartition des courants de Foucault et modulé chaque fois qu'un défaut passe dans cette zone élé- mentaire.
25. Appareil suivant la revendication 24, caracté- risé en ce que l'enroulement de champ est constitué par une bobine et en ce qu'un certain nombre de bobines capteuses Sont disposées à l'intérieur de la bobine de champ, rigou- reusement ou approximativement dans le môme plan que celle- ci, la bobine de champ et les bobines capteuses étant dispo- Béés symétriquement autour d'un axe de référence situé dans ie plan commun des bobines.
26, Appareil suivant les revendication:: 23 à 25,
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caractériel en ce que la bobine de champ ou l'autre élément de circuit fait partie d'un circuit réaonant, en ce que la tension ou le courant établi dans ce circuit, ou une partie de celui-ci, est appliqué à un dispositif de contrôle de gain inclus dans un amplificateur à gain variable servant amplifier la composante de modulation du signal résultant fourni par le dispositif détecteur, de manière que toute tendance à la variation d'amplitude de cette composante, due au déplacement du dispositif détecteur normalement à la sur" face, soit compensée, partiellement ou entièrement, par un changement dans le gain de l'amplificateur.
27,Appareil suivant les revendications 25 et 26, caractérisé en ce que les bobines capteuses sont disposées dans une position leur permr tant d'avoir un très \ petit jeu normalement à la surface de la pièce à l'essai, de manière à favoriser, entre les bobines capteuses et le circuit de la couche superficielle de la pièce, le degré maximum de couplage inductif compatible avec l'absence d'un contact mécanique entre la pièce et les bobines capteuses pendant le mouvement relatif.