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FR2531778A1 - DEVICE FOR MEASURING FRICTION FORCES AND WEAR, WITH ALTERNATIVE LINEAR MOTION ALLOWING HIGH LOADS AND HIGH CONTACT SURFACES - Google Patents

DEVICE FOR MEASURING FRICTION FORCES AND WEAR, WITH ALTERNATIVE LINEAR MOTION ALLOWING HIGH LOADS AND HIGH CONTACT SURFACES Download PDF

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FR2531778A1
FR2531778A1 FR8213921A FR8213921A FR2531778A1 FR 2531778 A1 FR2531778 A1 FR 2531778A1 FR 8213921 A FR8213921 A FR 8213921A FR 8213921 A FR8213921 A FR 8213921A FR 2531778 A1 FR2531778 A1 FR 2531778A1
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France
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sheet
force
friction
arms
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FR8213921A
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Jurgen Von Stebut
Michel Georges Merck
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Abstract

A UN SUPPORT 11 SOLIDAIRE DU BATI 1 D'UNE MACHINE DE TRACTION SONT ARTICULES, A LEURS PARTIES INTERMEDIAIRES, DEUX BRAS VERTICAUX 10 FORMANT PINCE. LES BRAS 10 SONT RELIES ENTRE EUX A LEURS EXTREMITES SUPERIEURES PAR UN VERIN PNEUMATIQUE 14 ET ILS PRESENTENT A LEURS EXTREMITES INFERIEURES DES OUTILS 12, 13 EN REGARD QUI, SOUS L'ACTION DU VERIN 14, APPLIQUENT UNE FORCE NORMALE DE SERRAGE A UN ECHANTILLON DE TOLE 4 MAINTENU ENTRE DES MORS 5, 6. LA TOLE 4 EST CONCUE POUR SE DEPLACER D'UN MOUVEMENT DE VA-ET-VIENT ENTRE LES OUTILS 12, 13 SOUS L'ACTION D'UN VERIN HYDRAULIQUE 9. L'APPLICATION DE LA FORCE NORMALE DE SERRAGE ET LE DEPLACEMENT DE L'EPROUVETTE 4 SONT COMMANDES EN SYNCHRONISME, ET LA FORCE DE FROTTEMENT TANGENTIELLE ENGENDREE PAR LES OUTILS 12, 13 SUR LA TOLE 4 EST MESUREE EN CONTINU PAR LA CELLULE DE CHARGE 3. LE DISPOSITIF EST CONCU POUR LA REALISATION DE TESTS DE FROTTEMENT SIMULANT LES CONDITIONS D'EMBOUTISSAGE DES TOLES EN VUE D'ETUDIER LES TENDANCES AU GRIPPAGE.TO A SUPPORT 11 SOLID WITH THE FRAME 1 OF A TRACTION MACHINE ARE ARTICULATED, TO THEIR INTERMEDIATE PARTS, TWO VERTICAL ARMS 10 FORMING CLAMP. THE ARMS 10 ARE CONNECTED BETWEEN THEM AT THEIR UPPER ENDS BY A PNEUMATIC CYLINDER 14 AND THEY PRESENT AT THEIR LOWER ENDS TOOLS 12, 13 WHICH, UNDER THE ACTION OF THE CYLINDER 14, APPLY A NORMAL TIGHTENING FORCE TO A SAMPLE OF SHEET 4 HELD BETWEEN JAWS 5, 6. SHEET 4 IS DESIGNED TO MOVE A BACK AND BACK MOVEMENT BETWEEN TOOLS 12, 13 UNDER THE ACTION OF A HYDRAULIC CYLINDER 9. APPLICATION OF THE NORMAL TIGHTENING FORCE AND THE DISPLACEMENT OF TEST 4 ARE CONTROLLED IN SYNCHRONISM, AND THE TANGENTIAL FRICTION FORCE GENERATED BY TOOLS 12, 13 ON SHEET 4 IS CONTINUOUSLY MEASURED BY LOAD CELL 3. THE DEVICE IS DESIGNED FOR PERFORMING FRICTION TESTS SIMULATING SHEET STAMPING CONDITIONS WITH A VIEW TO STUDY SEIZING TRENDS.

Description

L'invention concerne un dispositif de mesure des forces de frottement et de l'usure, généralement connu sous le nom de tribomètre que l'on utilisera dans la suite du présent exposé, et particulièrement un tel appareil permettant toute une gamme de charges et de vitesses de déplacement avec maximum important qui est conçu pour la réalisation de tests de frottement simulant les conditions d'emboutissage de tôles en vue d'étudier les tendances au grippage. The invention relates to a device for measuring friction forces and wear, generally known by the name of a tribometer which will be used hereinafter, and particularly such an apparatus allowing a whole range of loads and displacement speeds with a significant maximum which is designed for carrying out friction tests simulating the conditions of stamping of sheets in order to study the seizure trends.

Le grippage des tales constitue l'incident principal rencontré en emboutissage, et un tel incident s'avère coûteux an particulier quand il entraîne des rebuts pour des défauts de surface de l'embouti ou en cas de détérioration de, l'outil en obligeant alors à des arrêts de la presse et donc de la chaîne de fabrication) afin de repolir l'outillage. Seizure of the tales constitutes the main incident encountered in stamping, and such an incident turns out to be costly in particular when it leads to rejects for surface defects of the stamped or in the event of deterioration of the tool, thus forcing at stops in the press and therefore in the production line) in order to repolish the tools.

Au niveau de la tôle, le grippage se traduit par l'apparition dans la tôle de sillons qui peuvent provoquer la dégradation de celle-ci. Cette dégradation se matérialise au début par des défauts de surface et peut ensuite se poursuivre Jusqu' une déchirure de celle-ci. Il se forme en effet, entre l'outil et la tle, une couche intercalaire constitube de débris d'usure et qui Joue le rôle d'un abrasif. At the level of the sheet, seizure results in the appearance in the sheet of grooves which can cause its degradation. This degradation materializes at first by surface defects and can then continue until a tear thereof. There is in fact formed, between the tool and the sheet, an intermediate layer constituting wear debris and which plays the role of an abrasive.

Au niveau de l'outil, si le transfert de particules d'abra- sion s'opère vers celui-ci, il y a alors transformation en un outil de coupe. L'adhérence de ces particules à l'outil pose un problème important puisqu'elle conduit à l'immobili- sation de la presse pour permettre de polir l'outil.At the level of the tool, if the transfer of abrasion particles takes place there, then there is transformation into a cutting tool. The adhesion of these particles to the tool poses a significant problem since it leads to the immobilization of the press to allow the tool to be polished.

I1 résulte des inconvénients entraidés qu'il est intéressant de bien comprendre les mécanismes qui intervien- nent lors du grippage afin, par des essais préalables, , de pouvoir déterminer avec fiabilité les tôles présentant une tendance au grippage et de déterminer les conditions optimales d'emboutissage. It results from the aided disadvantages that it is interesting to fully understand the mechanisms which intervene during seizure in order, by prior tests, to be able to reliably determine the sheets having a tendency to seize and to determine the optimal conditions for stamping.

De nombreux paramètres influent sur le grippage tôle/ outil lors de l'opération d'emboutissage. Parmi les paramé- tres identifiés, on peut citer notamment l'état de surface des outils et de la tôle, la pression exercée par les outils et les conditions de lubrification. Des essais mécaniques permettent de caractériser l'interaction tôle/outil en traitant isolément une modification des paramètres ci--dessus.  Many parameters influence the sheet / tool seizure during the stamping operation. Among the parameters identified, one can cite in particular the surface condition of the tools and of the sheet metal, the pressure exerted by the tools and the lubrication conditions. Mechanical tests make it possible to characterize the sheet metal / tool interaction by treating in isolation a modification of the above parameters.

Dans le passé, on a surtout pratiqué des essais "sur le tas", à l'aide de presses à emboutir, mais il s'agit là d'une solution empirique, onéreuse et peu satisfaisante en raison de son manque de caractère scientifique. In the past, tests have mainly been carried out "on the job", using stamping presses, but this is an empirical, expensive and unsatisfactory solution due to its lack of scientific character.

On a aussi proposé des tests de simulation qui étudient l'influence de paramètres différents tels que par exemple l'état de surface des poinçons ou la distance parcourue par la tôle Jusqu'd l'apparition de traces de grippage. Simulation tests have also been proposed which study the influence of different parameters such as for example the surface condition of the punches or the distance traveled by the sheet metal until the appearance of traces of seizure.

En particulier, la Société américaine INLAND STEEL a proposé, parmi les tests simulant les conditions d'emboutissage, un test de frottement par glissement qui indique la tendance d'une tôle au grippage. A cet effet, une tôle est étirée entre un outil plan et un outil hémicylindrique appliquant un effort normal donné. On mesure alors le rapport Fs/Fd de la force Fs (force statique) nécessaire pour amorcer le glissement et de la force Fd (force dynamique) nécessaire pour entretenir le glissement ; la valeur de ce rapport indique la tendance de la tôle au grippage.In particular, the American company INLAND STEEL proposed, among the tests simulating the stamping conditions, a sliding friction test which indicates the tendency of a sheet to seize. For this purpose, a sheet is stretched between a flat tool and a semi-cylindrical tool applying a given normal force. The ratio Fs / Fd of the force Fs (static force) necessary to initiate the sliding and of the force Fd (dynamic force) necessary to maintain the sliding is then measured; the value of this ratio indicates the tendency of the sheet to seize.

Tel qu'il a été introduit par la Société INLAND STEEL le test faisait intervenir des vitesses de glissement importantes (quelques mètres par minute) comparables à la situation en emboutissage et produites par un vérin hydraulique. As introduced by INLAND STEEL, the test involved high sliding speeds (a few meters per minute) comparable to the situation in stamping and produced by a hydraulic cylinder.

Tout en donnant des indications indéniables sur ltemboutissa- bilité des tôles, ce test est resté très contesté à cause de sa nature essentiellement empirique car, à ce Jour, on ne comprend pas réellement les mécanismes physiques sous-Jacents. While giving undeniable indications on the stampability of the sheets, this test has remained highly contested because of its essentially empirical nature because, to date, we do not really understand the underlying physical mechanisms.

Par la suite, ce test a éte introduit par la Régie
Nationale des Usines RENAULT. Les conditions expérimentales ont alors été modifiées sur deux plans
1. Choix de vitesses de frottement d'un ordre de
grandeur inférieur (20 mm/minute), d'où un rempla
cement du vérin hydraulique par l'entraînement
électromécanique d'une machine de traction classique
2. Absence dasservissement de la montée de la force
normale FN. Dans la version de la Régie RENAULT de
ce test, la force normale est maintenue constante
tout le long de l'essai.
Subsequently, this test was introduced by the Régie
Nationale des Factories RENAULT. The experimental conditions were then modified on two planes
1. Choice of friction speeds of the order of
smaller size (20 mm / minute), hence a replacement
cementing the hydraulic cylinder by the drive
electromechanical of a conventional traction machine
2. No enslavement of the rise in force
normal FN. In the RENAULT Régie version of
this test the normal force is kept constant
throughout the test.

Malgré des tentatives d'analyse scientifique de ce test, on peut dire qu'on ne comprend toujours pas les raison. Despite attempts at scientific analysis of this test, we can say that we still do not understand the reason.

scientifiques de sa réussite empirique9 d'autant plus que dans la version de ce test mise au point par la Régie RENAUL on est loin de conditions d'emboutissage réalistes.scientists of its empirical success9 all the more since in the version of this test developed by the Régie RENAUL we are far from realistic stamping conditions.

La présente invention propose un dispositif d'essai permettant de faire varier de façon importante les condition: expérimentales de manière à coiffer à la fois une situation réaliste d'emboutissage et les conditions retenues pour le test d'emboutissage disuté plus haut et qui permette, par des systèmes d'asservissement, de réaliser simultanément le variation de plusieurs paramètres pour procéder à des mesurez en continu sutorisant une étude scientifique des mécanismes responsables du grippage0
Le tribomètre selon l'invention est constitué essentiellement d'une part d'un dispositif mécanique piloté par une unité de commande et conçu pour simuler les conditions réelles d'emboutissage et, d'autre part, d'une unité de mesure permettant d'exploiter scientifiquement les résultats obtenus.
The present invention provides a test device making it possible to vary the conditions significantly: experimental so as to cover both a realistic drawing situation and the conditions adopted for the drawing test mentioned above and which allows, by servo systems, to simultaneously realize the variation of several parameters to proceed to continuous measurements authorizing a scientific study of the mechanisms responsible for seizure0
The tribometer according to the invention essentially consists on the one hand of a mechanical device controlled by a control unit and designed to simulate the actual stamping conditions and, on the other hand, of a measurement unit making it possible to scientifically exploit the results obtained.

Il comprend plus particulièrement des moyens de dépla- cement à vitesse variable à maximum important d'une éprouvett de tôle maintenue par des organes de préhension avec des moyens de commande et d'asservissement associés aux dits moyens de déplscement pour assurer un mouvement de va-etvient de l'éprouvette, des moyens à vérin pneumatique pour l'application à l'éprouvette par des outils en forme de poinçons, sur une grande surface de contact9 d'une force normale ajustable et de forte intensité avec des moyens de commande et d'asservissement de ladite force normale pour commander le cas échéant l'annulation de la force normale à la fin de chaque course de frottement pour assurer un retour à vide de l'éprouvette en position pour une nouvelle course de frottement, et des moyens de mesure de la force de frottement tangentielle engendrée. It more particularly comprises means for moving at variable speed with a large maximum of a sheet metal specimen held by gripping members with control and servo means associated with said means of movement for ensuring a movement of movement. and comes from the test piece, pneumatic cylinder means for application to the test piece by tools in the form of punches, on a large contact surface9 of an adjustable normal force and of high intensity with control and d 'servo of said normal force to control if necessary the cancellation of the normal force at the end of each friction stroke to ensure an empty return of the specimen in position for a new friction stroke, and measuring means of the tangential friction force generated.

On comprend que l'asservissement en synchronisation de la force de serrage normale des outils avec le déplacement vertical de va-et-vient de l'éprouvette de tôle, de façon que cette force s'annule à la fin de chaque course de frottement pour permettre le retour à vide de l'éprouvette en position initiale avant une nouvelle course de frottement, permet d'effectuer une suite continue de mesures de la force de frottement tangentielle dans le cas de réalisation de passes multiples sur une même piste de frottement0
Avantageusement, un moyen à servomécanisme est associé aux organes de préhension de l'éprouvette de tôle pour assurer à la fin de chaque course de frottement, dans la configuration d'une course de retour à vide de l'éprouvette en position initiale, un décalage latéral automatique de celle-ci d'un pas déterminé.Cette disposition permet ainsi d'exploiter, à chaque essai de frottement, une piste vierge parallèle à la trace initiale Jusqu'à balayage complet de la tôle.
It is understood that the servo in synchronization of the normal clamping force of the tools with the vertical reciprocating movement of the sheet metal specimen, so that this force is canceled at the end of each friction stroke for allow the test specimen to return to the empty position before a new friction stroke, allows a continuous series of measurements of the tangential friction force to be carried out in the case of multiple passes on the same friction track 0
Advantageously, a servomechanism means is associated with the gripping members of the sheet metal specimen to ensure, at the end of each friction stroke, in the configuration of a vacuum return stroke of the specimen in the initial position, an offset automatic lateral movement of the latter with a determined pitch. This arrangement thus makes it possible to use, on each friction test, a blank track parallel to the initial track Until the sheet is completely scanned.

Selon une forme de réalisation préférée, des moyens sont associés aux organes de préhension de la tôle pour appliquer à celle-ci, sous l'effet d'un vérin pneumatique, une tension axiale aJustable qui permet de simuler la tension résultant, lors des opérations d'emboutissage, de la pression exercée au niveau du serre-flan. According to a preferred embodiment, means are associated with the gripping members of the sheet to apply thereto, under the effect of a pneumatic cylinder, an adjustable axial tension which makes it possible to simulate the resulting tension, during operations stamping, of the pressure exerted on the blank holder.

Les moyens d'application à l'éprouvette de la force de serrage normale comprennent des bras formant pince articulés à leurs parties intermédiaires à un support et dont les extrémités inférieures portent les outils en regard, alors qu'entre les extrémités supérieures desdits bras est disposé le vérin pneumatique fournissant la force de serrage. The means for applying the normal clamping force to the test piece include gripper arms articulated at their intermediate parts to a support and the lower ends of which bear the tools facing each other, while between the upper ends of said arms is disposed the pneumatic cylinder providing the clamping force.

Avantageusement, le montage pivotant des bras de pince sur leur support est réalisé sans frottement au moyen de limes de ressort croisées qui peuvent être orientées dans un plan quelconques
Les porte-outils solidaires des bras pivotants et qui reçoivent les outils de serrage sont constitués de façon à permettre l'utilisation d'outils réalisés en acier de haute qualité mais d'un prix réduit car provenant d'éléments standards fabriqués en grande série, tels que des barreaux cylindriques ou à six pans, des rouleaux de roulement, etc
A cet effet, chaque porte-outil est réalisé sous la forme d'un ensemble de deux mâchoires en regard présentant chacune un profil en V et conçues pour maintenir aussi bien des pièces à section hexagonale qu'à section circulaire.Le serrage des deux mâchoires s'effectue au moyen de boulons en permettant ainsi de on particulièrement aisée le remplacement de l'outil ou la modification de la position de celui-ci. On prévoit de plus d'isoler électriquement l'outil du porte-outil pour permettre de mesurer, par effet thermoélectrique, la température a l'interface tôle-outil ainsi que la résistance électrique de contact.
Advantageously, the pivoting mounting of the gripper arms on their support is carried out without friction by means of crossed spring files which can be oriented in any plane
The tool holders integral with the pivoting arms and which receive the clamping tools are designed so as to allow the use of tools made of high quality steel but at a reduced price because they come from standard elements produced in large series, such as cylindrical or hexagonal bars, rolling rollers, etc.
For this purpose, each tool holder is produced in the form of a set of two facing jaws each having a V-shaped profile and designed to hold both parts with hexagonal section and with circular section. is carried out by means of bolts, thus making it particularly easy to replace the tool or modify the position thereof. Provision is also made to electrically isolate the tool from the tool holder in order to measure, by thermoelectric effect, the temperature at the sheet metal-tool interface as well as the electrical contact resistance.

Le tribomètre ainsi réalisé, selon la présente invention, apporte en particulier les avantages suivants
assurer, grâce à l'utilisation de vérins pneumatiques, tels que des pneurides, l'application de forces constantes et sans risque d'hystérésis pour le serrage des outils et pour la tension axiale do la tôle,
- permettre une gamme étendue de vitesses de glissement de la tOle, comprises entre quelques centimètres par minute et quelques mètres par minute,
- assurer une précontrainte axiale de l'échantillon de tale, permettant une meilleure simulation des conditions d'emboutissage,
- autoriser le travail en multipasses, en permettant d'effectuer soit des passages répétés sur la. marne piste, jusqu'à apparition du grippage, soit des passages successifs sur des pistes différentes en simulant alors de façon automatique l'apport de tôle fraîche,
- permettre la mesure de la température à l'interf tôle-outil,
- permettre par l'intermédiaire d'une mesure de la résistance électrique de contact une détermination de la surface portante instantanée,
- permettre une mesure précise de la force normale par lecture de la pression manométrique au vérin pneumatique et au moyen de capteurs associés aux bras de pince qui rendent également. possible l'ajustement du parallélisme des outils.
The tribometer thus produced, according to the present invention, brings in particular the following advantages
ensure, through the use of pneumatic cylinders, such as pneurides, the application of constant forces and without risk of hysteresis for clamping the tools and for the axial tension of the sheet,
- allow a wide range of sheet sliding speeds, between a few centimeters per minute and a few meters per minute,
- ensure axial prestressing of the tale sample, allowing a better simulation of the stamping conditions,
- authorize multi-pass work, allowing either repeated passages on the. runway marl, until seizure appears, or successive passages on different tracks, then automatically simulating the supply of fresh sheet metal,
- allow temperature measurement at the sheet metal-tool interface,
- by means of a measurement of the electrical contact resistance, a determination of the instantaneous bearing surface,
- allow an accurate measurement of the normal force by reading the gauge pressure at the pneumatic cylinder and by means of sensors associated with the gripper arms which also render. possible adjustment of the parallelism of the tools.

Bien que le tribomètre selon l'invention puisse constituer un appareil totalement original, 11 est aussi possible de le réaliser comme accessoire d'une machine de traction en utilisant dans ce cas le vérin hydraulique de la machine de traction, qui permet des vitesses de déplace- ment importantes, comme moyen de déplacement vertical de l'éprouvette, les organes de commande et d'asservissement du vérin hydraulique de la machine étant également utilisés de même que la cellule de charge de celle-ci qui sert alors à mesurer la force de frottement tangentielle. On associe alors, à la machine de traction, les moyens spécifiques d'application de la force normale de serrage, d'application de la tension axiale à l'éprouvette et de déplacement latéral de cette éprouvette qui ont été mentionnés plus haut. Although the tribometer according to the invention may constitute a completely original device, it is also possible to make it as an accessory to a traction machine by using in this case the hydraulic cylinder of the traction machine, which allows speeds of movement - importantly, as a means of vertical displacement of the specimen, the control and servo-control members of the hydraulic cylinder of the machine also being used, as is the load cell thereof which then serves to measure the force of tangential friction. We then associate, with the traction machine, the specific means of applying the normal clamping force, of applying the axial tension to the test piece and of lateral displacement of this test piece which have been mentioned above.

Pour bien faire comprendre la structure du tribomètre selon la présente invention, on en décrira ci-après une forme d'exécution préférée en référence au dessin schématique annexé. dans lequel :
la figure 1 est un schéma de principe d'un tribomètre selon l'invention réalisé à partir d'une machine de traction existante
la figure 2 est une vue de dessus du système de pivotement des bras de serrage du tribomètre
la figure 3 est une vue schématique de o8té de la figure 2
la figure 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, montrant, en position desserrée, les outils de serrage disposés en regard de part et d'autre de la tôle et maintenus à l'intérieur de leurs porte-outils
la figure 5 est une vue en plan dune tôle passe au tribombtre et présentant des pistes de frottement sucessives décalées latéralement ; et
la figure 6 est un diagramme synoptique montrant l'asservissement de la vitesse de frottement et de la force normale de serrage pendant lors cycles de fonctionnement du tribomètre, ainsi que la mesure obtenue de la force de frottement.
To clearly understand the structure of the tribometer according to the present invention, there will be described below a preferred embodiment with reference to the accompanying schematic drawing. in which :
Figure 1 is a block diagram of a tribometer according to the invention made from an existing traction machine
Figure 2 is a top view of the pivoting system of the tribometer clamping arms
Figure 3 is a schematic view of o8té of Figure 2
Figure 4 is a sectional view, on a larger scale, showing, in the released position, the clamping tools arranged opposite on either side of the sheet and held inside their tool holders
Figure 5 is a plan view of a sheet passes to the starboard and having successive friction tracks offset laterally; and
FIG. 6 is a block diagram showing the servo-control of the friction speed and of the normal clamping force during during operating cycles of the tribometer, as well as the measurement obtained of the friction force.

A la figure 1, on a représenté en 1 le bâti d'une machine de traction, et en 2 la traverse supérieure de celle ci qui supporte la cellule de force 3. L'échantillon de tôle 4 à étudier est maintenu, en deux extrémités opposées, par des mors autoserreurs inférieur 5 et supérieur 6 entre lesquels est disposé un vérin pneumatique 7 permettant d'appliquer une tension axiale réglable à la tôle 4. Le mors inférieur 5 est relié mécaniquement en 8 au vérin hydraulique 9 de la machine de traction pour permettre d'assurer à la tôle 4 maintenue entre les mors 5 et 6 un déplacement vertical de va-et-vient sous l'action des moyens de commande et d'asservissement de la machine de traction (non représentés au dessin). In Figure 1, there is shown in 1 the frame of a traction machine, and in 2 the upper cross member thereof which supports the force cell 3. The sheet metal sample 4 to be studied is maintained at two ends opposite, by self-tightening jaws lower 5 and upper 6 between which is disposed a pneumatic cylinder 7 making it possible to apply an adjustable axial tension to the sheet metal 4. The lower jaw 5 is mechanically connected at 8 to the hydraulic cylinder 9 of the traction machine to allow the sheet 4 held between the jaws 5 and 6 to be moved vertically back and forth under the action of the control and servo means of the traction machine (not shown in the drawing).

De part et d'autre de la traverse 2 de la machine de traction sont disposés en regard l'un de l'autre deux bras verticaux 10 formant pince, qui sont articulés à leuns partie: intermédiaires à un support 11 auquel est liée la cellule de charge 3. Deux modes de réalisation sont envisageables, un mode privilégié selon lequel la cellule de charge est montée au-dessus de la traverse et le pivot est attaché à un couver cle fixé sur la partie supérieure de la cellule de charge, et un autre mode avec fixation directe du système de pivot en dessous de la cellule de charge qui est alors fixée sous la traverse mobile, Comme on l'a représenté eux figures 2 et 3, chaque bras de pince 10 est solidaire d'un joug pivotant 19, 20 en forme de U qui est articulé à chacune de ses extrémités, au moyen de lames de ressort croisées 21, , 22, à un plateau 23 solidaire de la cellule de force. Les extrémités inférieures des bras 10 portent chacune, de part et d'autre de la tôle es, un outil de serrage 12, 13, alors qu1à leurs extrémités supérieures les bras 10 sont reliée entre eux par un vérin pneumatique 14 command le serrage des outils 12, 13 sur la tôle 4. Le pivotement des bras 10 s'effectue sans frottement sur le support 11, en utilisant à cet effet des lames de ressort croisées travaillant à la fois en flexion et en traction mais qui peuvent élalement être orientées dans un plan quelconque. On either side of the cross-member 2 of the traction machine are arranged opposite one another two vertical arms 10 forming a clamp, which are articulated with their part: intermediate to a support 11 to which the cell is linked load 3. Two embodiments are possible, a preferred mode in which the load cell is mounted above the cross member and the pivot is attached to a key cover fixed on the upper part of the load cell, and a another mode with direct fixing of the pivot system below the load cell which is then fixed under the movable cross member, As shown in FIGS. 2 and 3, each clamp arm 10 is secured to a pivoting yoke 19 , 20 in the form of a U which is articulated at each of its ends, by means of crossed spring leaves 21,, 22, to a plate 23 secured to the force cell. The lower ends of the arms 10 each carry, on either side of the sheet metal, a tightening tool 12, 13, while at their upper ends the arms 10 are connected together by a pneumatic cylinder 14 controls the tightening of the tools 12, 13 on the sheet 4. The pivoting of the arms 10 is carried out without friction on the support 11, using for this purpose crossed leaf springs working both in bending and in traction but which can also be oriented in a any plan.

Un servomécanisme pneumatique (disponilble dans la commerce et en conséquence non représenté au dessin) est prévu pour permettre de déplacer la tels 4 latéralement de pas #x entre les outils 12, 13. Ce mouvement latéral est permis grâce à une butée à billes 15 qui est intégrée dans la transmission 8 entre le vérin hydraulique 9 et la tôle 4 et il ne peut-être commandé que pendant la remontée à vide du vérin hydraulique 9 (c'est-à-dire outils 12, 13 desserrés) consécutive à une course de frottement. Ainsi, il est possible d'exploiter à chaque essai de frottement une piste vierge parallèle à la piste initiale, jusqu' réalisation d'un balayage complet de la tôle. A pneumatic servomechanism (commercially available and therefore not shown in the drawing) is provided to allow such 4 to be moved laterally in pitch #x between the tools 12, 13. This lateral movement is permitted by means of a ball bearing 15 which is integrated in the transmission 8 between the hydraulic cylinder 9 and the sheet 4 and it can only be controlled during the ascent of the hydraulic cylinder 9 when empty (i.e. tools 12, 13 loose) following a stroke friction. Thus, it is possible to use, at each friction test, a blank track parallel to the initial track, until a complete scan of the sheet is carried out.

On décrira ci-après le fonctionnement du tribomètre0
Les outils 12, 13 étant en position desserrée, une tension axiale est préalablement appliquée à la tôle 4 à l'aide du vérin pneumatique 7 par l'intermédiaire des mors 5, 6 en permettant de simuler l'effet de tension produit par le serre-flan. La tige du vérin hydraulique 9 de la machine de traction est alors amenée en position de sortie totale, en plaçant ainsi la tôle 4 à une hauteur maximum. Une force normale de serrage Fn est alors produite à l'aide du vérin pneumatique 14 et est transmise à la tôle 4 à travers les bras de pince 10 et les outils 12, 13. Par le vérin hydraulique 9 de la machine de traction on impose alors à la tôle 4 un déplacement vertical à vitesse connue qui conduit à un étirement de la tôle entre les outils 12, 13.La force de frottement entre la tôle et les outils est mesurée par la cellule de force 3 de la machine de traction.
The operation of the tribometer0 will be described below.
The tools 12, 13 being in the released position, an axial tension is previously applied to the sheet 4 using the pneumatic cylinder 7 via the jaws 5, 6 allowing to simulate the tension effect produced by the greenhouse - blank. The rod of the hydraulic cylinder 9 of the traction machine is then brought into the fully extended position, thereby placing the sheet 4 at a maximum height. A normal clamping force Fn is then produced using the pneumatic cylinder 14 and is transmitted to the sheet metal 4 through the gripper arms 10 and the tools 12, 13. By the hydraulic cylinder 9 of the traction machine is imposed then at the sheet 4 a vertical displacement at known speed which leads to a stretching of the sheet between the tools 12, 13. The friction force between the sheet and the tools is measured by the force cell 3 of the traction machine.

Lorsque la t81e 4 arrive en fin de course de frottement, ce qui correspond à la fin de la course de rétraction de la tige de vérin hydraulique 9, le dispositif d'asservissement commande le desserrage des outils et la translation latérale de la tôle 4 d'un pas réglable # x, puis le retour à vide de la t81e 4 en position de hauteur maximum (sous l'action du vérin hydraulique 9) pour la réalisation d'un nouvel. étirage sur une piste différente. When the t81e 4 reaches the end of the friction stroke, which corresponds to the end of the retraction stroke of the hydraulic cylinder rod 9, the control device controls the loosening of the tools and the lateral translation of the sheet 4 d '' an adjustable step # x, then the vacuum return of the t81e 4 to the maximum height position (under the action of the hydraulic cylinder 9) to produce a new one. stretching on a different track.

On a représenté à la figure 5 l'échantillon de tOle étudié, montrant les pistes de frottement successives 16 décalées latéralement entre elles du pas
Sur le diagramme de la figure 6, on a montré en a) la variation en fonction du temps de la vitesse v du vérin hydraulique 9, asservie en 1,fonction carrée". En b) on a représenté la variation de la force normale Fn imposée par le vérin pneumatique 14 asservie en synchronisation avec la vitesse v, de façon en particulier comme expliqué plus haut que la force appliquée soit nulle (outils desserrés) lors de la course de sortie du vérin hydraulique 9.En c) est représentée la mesure de la force de frottement tangentielle obtenue en continu par la cellule de charge 3 de la machine de traction, avec la zone de crête 17 correspondant à la force de frottement statique mesurée et la zone de palier 1 correspondant à la force de frottement dynamiques On compre ainsi que, au moyen du dispositif selon l'invention et des systèmes d'asservissement qui lui sont associés, on peut mesurer simultanément et en continu la variation de plusieu paramètres pour obtenir des mesures en continu permettant d'appréhender de façon complète les phénomènes étudiés.
FIG. 5 shows the sample of sheet studied, showing the successive friction tracks 16 offset laterally between them by the pitch
In the diagram of FIG. 6, we have shown in a) the variation as a function of time of the speed v of the hydraulic cylinder 9, slaved in 1, square function ". In b) we have shown the variation of the normal force Fn imposed by the pneumatic cylinder 14 slaved in synchronization with the speed v, in particular as explained above that the applied force is zero (tools loose) during the output stroke of the hydraulic cylinder 9.In c) is shown the measurement of the tangential friction force obtained continuously by the load cell 3 of the traction machine, with the peak area 17 corresponding to the measured static friction force and the bearing area 1 corresponding to the dynamic friction force We compre as well as, by means of the device according to the invention and of the control systems which are associated with it, it is possible to measure simultaneously and continuously the variation of several parameters in order to obtain continuous measurements making it possible to understand fully hend the phenomena studied.

A la figure 4, on a représenté les porte-outils soli daires des extrémités inférieures des bras 10. Chaque porte outil est constitué de deux parties formant mâchoires dont les faces en regard présentent des profils en V opposés. Le serrage de l'coutil dans le porte-outil, ou son démontage, s'effectue très simplement par actionnement de boulons transversaux 24.Au dessin, on a représenté l'outil 12 sous la forme d'une portion d'un barreau à six pans et l'outil 1 sous la forme d'une portion d'un barreau cylindrique, tous deux réalisés en acier d'outillage de haute qualité, et l'o comprend que, lorsqu'il sera nécessaire de changer la face de travail des outils, il suffira de façon très simple de procéder à une rotation de ceux-ci afin d'amener des élémen d'outils propres en regard de la tôle 4 (en permettant en particulier une analyse différée de a surface de l'outil). In Figure 4, there is shown the tool holders attached to the lower ends of the arms 10. Each tool holder consists of two parts forming jaws whose opposite faces have opposite V-shaped profiles. The tool is clamped in the tool holder, or disassembled, very simply by actuating transverse bolts 24. In the drawing, the tool 12 is shown in the form of a portion of a bar to hexagon and tool 1 in the form of a portion of a cylindrical bar, both made of high quality tool steel, and the o understands that when it will be necessary to change the working face tools, it will be enough in a very simple way to proceed to a rotation of these in order to bring elements of clean tools opposite the sheet 4 (by allowing in particular a deferred analysis of the surface of the tool) .

Dans l'exemple représenté, on a considéré des outils assymé triques (barreau six pans 12 et barreau cylindrique 13), mais on comprendra que, pour travailler avec des outils sym triques, on pourra sans difficulté remplacer 1Q barreau six pans par un barreau cylindrique dont le maintien sera parfaitement assuré par les mâchoires en V du porte-outil.In the example shown, we have considered three-sided asymmetrical tools (hexagonal bar 12 and cylindrical bar 13), but it will be understood that, to work with symmetrical tools, it will be possible without difficulty to replace 1Q hexagonal bar with a cylindrical bar which will be perfectly maintained by the V-jaws of the tool holder.

Un isolement électrique entre l'outil et le porteoutil permet, par évaluation de la résistance électrique de contact, la détermination de la surface portante instantané et, par effet thermoélectrique intrinsèque, la mesure de la température à l'interface tôle-outil,
On peut utiliser également des capteurs piézoélectriques pour mesurer les composantes transitoires de la force de frottement.
An electrical isolation between the tool and the tool holder allows, by evaluation of the electrical contact resistance, the determination of the instantaneous bearing surface and, by intrinsic thermoelectric effect, the measurement of the temperature at the sheet metal-tool interface,
Piezoelectric sensors can also be used to measure the transient components of the friction force.

On comprendra que la description qui précède n'a été donnée qu'à simple titre d'exemple et que des adJonctions ou des modifications constructives pourraient y être apportées sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. En particulier, on a décrit le tribomètre comme l'accessoire d'une machine à asservisse ment hydraulique classique, mais on comprendra que, sans sortir du cadre de l'invention, on pourrait prévoir la réalisation d'un tribomètre totalement autonome.  It will be understood that the above description has been given only by way of example and that additions or constructive modifications could be made thereto without departing from the scope of the invention defined by the appended claims. In particular, the tribometer has been described as the accessory to a conventional hydraulic servo machine, but it will be understood that, without departing from the scope of the invention, provision could be made for a totally autonomous tribometer.

Claims (11)

R E V E N D I C A T I O N S.R E V E N D I C A T I O N S. 1. Dispositif de mesure des forces de frottement et de l'usure, à lerge gamme de charges et de vitesses de dépl cement, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (9) de déplacement à vitesse importante d'une éprouvette de tôle (4) maintenue par des organes de préhension (5, 6), des moyens de commande et d'asservissement associés auxdits moy@ de déplacement pour assurer à l'éprouvette un mouvement de va-et-vient, des moyens à vérin pneumatique (14) pour appli. 1. Device for measuring friction forces and wear, with a wide range of loads and displacement speeds, characterized in that it comprises means (9) for displacement at high speed of a sheet metal test piece (4) held by gripping members (5, 6), control and servo means associated with said displacement means @ to provide the specimen with a reciprocating movement, pneumatic cylinder means ( 14) for app. quer à l'éprouvette (4) par l'inhtermédiaire d'outils (12,13) sur une grande surface de contact, une force normale ajustable et de forte intensité, des moyens de commande et d'asser vissement associés auxdits moyens d'application de la force normale et agissant en synchronisme avec les moyen de commande du déplacement de l'éprouvette pour assurer le serrage des outils sur la tôle lors de son déplacement, et des moyens de mesure en continu de la force de frottement tangentielle engendre lors de la course de frottement.quer the test piece (4) by means of tools (12,13) on a large contact surface, an adjustable normal force and high intensity, control and servo means associated with said means application of the normal force and acting in synchronism with the means for controlling the movement of the test piece to ensure that the tools are clamped on the sheet during its movement, and means for continuously measuring the tangential friction force generated during the friction stroke. 2. Mode de fonctionnement du dispositif selon la revvendication 1, caractérisé en ce qu'une force normale de serrage constante est appliquée aux outils (12, 13) pendant la totalité du déplacement de va-et-vient de la tôle (4). 2. Operating mode of the device according to claim 1, characterized in that a constant normal clamping force is applied to the tools (12, 13) during the entire back-and-forth movement of the sheet (4). 3. Mode de fonctionnement du dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force normale de serrage n'est appliquée aux outils (12, 13) que pendant une course aller du déplacement de va-et-vient de la tôle (4), la course de retour de la tôle s'effectuant les outils desserrés. 3. Operating mode of the device according to claim 1, characterized in that the normal clamping force is applied to the tools (12, 13) only during a forward stroke of the reciprocating movement of the sheet (4 ), the return stroke of the sheet being made with the tools loose. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé an ce qu'il est conçu comme accessoire d9une machine de traction et utilise, comme moyen de déplacement de la tôle (4), le vérin hydraulique de ladite machine avec les moyens correspondants de commande et d'asservissement, la cellule de force de la machine de traction servant de moyen de mesure de la force de frottement tangentielle engendrée. 4. Device according to claim 1, characterized in that it is designed as an accessory to a traction machine and uses, as a means of moving the sheet (4), the hydraulic cylinder of said machine with the corresponding means for controlling and 'servo, the force cell of the traction machine serving as a means of measuring the tangential friction force generated. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'application de la force normale de serrage comprennent deux bras (10) formant pince articulés à leurs parties intermédiaires et portant à leurs extrémités inférieures les outils de serrage (12,13), la force de serrage étant fournie par un vérin pneumatique (14) disposé entre les extrémités supérieures des deux bras et la force de frottement tangentielle étant transmise à la cellule de force par l'intermédiaire des pivots desdits bras (10). 5. Device according to claim 1 or claim 4, characterized in that said means for applying the normal clamping force comprise two arms (10) forming clamp articulated at their intermediate parts and carrying at their lower ends the clamping tools (12,13), the clamping force being supplied by a pneumatic cylinder (14) disposed between the upper ends of the two arms and the tangential friction force being transmitted to the force cell via the pivots of said arms (10 ). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pivotement des bras (10) d'application de la force de serrage est réalisé sans frottement au moyen de lames de ressort croisées (21, 22). 6. Device according to claim 5, characterized in that the pivoting of the arms (10) for applying the clamping force is carried out without friction by means of crossed spring blades (21, 22). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que des capteurs de force tels que des jauges de contrainte coopèrent avec les bras de pince (10) pour assurer la mesure de la force normale de serrage et permettre de réaliser l'ajustage du parallélisme des outils. 7. Device according to any one of claims 1, 4, 5 and 6, characterized in that force sensors such as strain gauges cooperate with the clamp arms (10) to ensure the measurement of the normal force of tightening and allow the adjustment of the parallelism of the tools. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque bras pivotant (10) est solidaire à son extrémité inférieure d'un porte-outil constitué par deux éléments en forme de mâchoires dont les parties de serrage en regard présentent des profils en V inversés et dont le serrage est assuré par des boulons (24), en permettant l'change facile des outils. 8. Device according to claim 5, characterized in that each pivoting arm (10) is integral at its lower end with a tool holder constituted by two jaw-shaped elements whose opposite clamping parts have V profiles reversed and tightened by bolts (24), allowing easy exchange of tools. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil (12, 13) est isolé électriquement de son porte-outil pour permettre, par la mesure de la résistance électrique de contact, la détermination de la surface portante instantanée et, par effet thermocouple intrinsèque, la mesure de la température à l'interface de frottement. 9. Device according to claim 8, characterized in that the tool (12, 13) is electrically isolated from its tool holder to allow, by measuring the electrical contact resistance, the determination of the instantaneous bearing surface and, by intrinsic thermocouple effect, the measurement of the temperature at the friction interface. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 4 à 9, caractérlsd en ce qu'il comprend des moyens a vérin pneumatique (7) associés aux organes de préhension (5, 6) de la t81e (4) pour appliquer une tension axiale ajusta- ble à ladite tôle.  10. Device according to any one of claims 1 and 4 to 9, characterized in that it comprises pneumatic cylinder means (7) associated with the gripping members (5, 6) of the t81e (4) for applying a axial tension adjustable to said sheet. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendiôa- tions 1 et 4 à 10, caractérisé en ce qu'un moyen à servomécanisme est associé aux organes de préhension (5, 6) de l'éprouvette (4) pour assurer à la fin de chaque course de frottement, lors de la course de retour à vide de l'éprouvette en position initiale, un décalage latéral automatique de l'éprouvette par rapport aux outils (12,13; en permettant d'exploiter à chaque essai de frottement une piste vierge parallèle à la piste initiale jusqu'à balayage complet de la tôle.  11. Device according to any one of claims 1 and 4 to 10, characterized in that a servomechanism means is associated with the gripping members (5, 6) of the test piece (4) to ensure at the end of each friction stroke, during the empty stroke of the test piece back to the initial position, an automatic lateral offset of the test piece relative to the tools (12,13; allowing each friction test to be used blank track parallel to the initial track until the sheet is completely scanned.
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