Brevet FR2050419A1 — publié le 19710402

La présente invention concerne les appareils permettant de nesurer des déplacements et, plus particulièrement, les modes de réalisation linéaire des convertisseurs de coordonnées dans lesquels l'équivalent de l'enroulement du rotor à phase unique est constitué par un conducteur plat appliqué sur un support isolant et appelé l'échelle ou la "graduation" de l'appareil, alors que l'équivalent de l'enroulement du Stator à deux phases comprend deux conducteurs plats portés par un support isolant et appelé le coulisseau qui est monté de façon à pouvoir coulisser par rapport à l'échelle. Les appareils convertiseseurs linéaires de ce type sont bien connus et un exemple d'un tel appareil est décrit dans le brevet anglais n 801 5I6. Les appareils considérés sont particulièrement utiles dans la mesure des déplacements relatifs entre les pièces mobiles l'une par rapport à l'autre d'une machine-cutil par exemple,du fait que si l'échelle ou la graduation de l'appareil est fixée sur l'une de ces pièces et si le coulisseau est fixé sur l'autre pièce, le déplacement relatif entre ces- pièces peut être mesuré électriquement en appliquant un signal d'entrée électrique aux conducteurs du coulis seau et en mesurant le signal de sortie provenant du conducteur correspondant à l'échelle, ce signal de sortie dépendant des positions relatives du coulisseau et de l'échelle et, par conséquent, des positions relatives des pièces de la machine. L'appareil peut avantageusement être du type dénommé "triple" qui fournit des éléments de mesure grossier, moyen et fii. Le signal de sortie provenant de 11 échelle de l'appareil peut être utilisé pour commander des moteurs qui entrainent la machine-outil. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un appareil de mesure des déplacements du type décrit ci-avant dans lequel l'appareil est rendu étanche aux poussières et à l'hu- midité et pour lequel le montage et le réglage aisés de l'appareil sont facilités lorsqu'il est adapté à une machine-outil ou à un autre dispositif comportant des pièces mobiles l'une par rapport à l'autre et présentant entre elles des déplacements relatifs qu'il est nécessaire de meaurer. L'invention est matérialisée dans un appareil destiné à mesurer des déplacements e présentant sous la forme d'un convertisseur de coordonnées fonctionnant linéairement, caractérisé en ce qubil comprend un organe formant échelle ou graduation et un organe formant coulisseau, l'organe formant échelle comprenant une bande ou lame flexible qui porte le réseau conducteur en échelle et qui, de préférence, peut être réglés en tension par un organe de tension se présentant sous la forme d'une bande ou lame et faisant partie de l'appareil, les organes formant échelle et coulis seau étant montés de façon à pouvoir coulisser l'un par rapport à l'autre dans un boîtier tubulaire çi est conçu de façon à être assujetti à l'une de deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre et faisant partie d'une machine-outil par exemple, un accouplement mécanique étant réalisé entre le coulis- seau et de l'autre pièce de la machine par l'intemédiaire d dtun organe formant lame ou plaquette rigide qui s'étend à travers un dispositif d'étanchéité associé à une fente ménagée dans le bottier tubulaire et qui peut être déplacée suivant un mouvement de va et vient dans cette fente. L'étanchéité du dispositif d'accouplement du coulisseau peut être obtenue en s'arrangeant pour que des bandes ou lames d'étanchéité flexibles, par exemple en caoutchouc, s'étendent transversalement par rapport à l'orifice de la fente à partir de ses côtes opposés de façon à la rendre étanche, la lame ou plaquette passant simplement entre ces bandes d'étanchéité flexi- bles sans que son mouvement soit gêné d'une façon importante. Pour permettre d'aligner l'axe longitudinal de l'appareil de façon qu'll Boit exactement parallèle au sens du déplacement relatif entre les pièces mobiles l'une par rapport à l'autre de la machine-outil auxquelles sont assujettis le coulis seau et l'échelle, le bottier de l'appareil peut être profilé en forme de U le long de sa base et comporter des branches rabattues sers l'intérieur de façon que le dispositif puisse titre placé sur au moina un disque élastique pouvant entre entaîné en rotation et monté sur le socle de la machine par exemple, la périphérie de ce disque s'appliquant derrière les branches rabattues et le disque comportant également un organe de butée excentrique qui peut être entraîné en rotation de sorte que sa périphérie porte contre les bords opposés des branches rabattues de façon à déplacer laxe longitudinal de l'appareil par rapport à la ligne Joignant l'axe de pivotement du disque et un point d'un axe donné placé à une certaine distance le long de l'appareil. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La fig. 1 est une vue en plan d'un appareil de mesure linéaire selon l'invention. La fig. 2 est une vue latérale de l'appareil visible sur la fig. 1 obtenue en retardant la fig. 1 de dessous. La fig. 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la fig. 1. La fig. 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne I3 de la fig. 1. La fig. 5 est une vue en coupe transversale suivant la ligne C-C de la fig. 1. La fig. 6 eet une représentation en perspective d'un appareil similaire à celui visible sur les fig. 1 et 2, le bottier étant partiellement arraché. Si l'on se réfère aux dessins, l'appareil de mesure représenté, qui constitue un mode linéaire de réalisation d'un convertisseur de coordonnées, comprend un ensemble formant échelle ou graduation se présentant sous la forme d'une bande ou lame d'acier flexible l à laquelle est assujettie une mince bande ou lame 2 en matériau isolant sur laquelle est appliqué un conducteur imprimé 3 se présentant en zig-zag ou en échelle.L'ensemble à lame formant échelle est placé dans un bottier allongé tubulaire 4 pouvant etre obtenu de façon convenable par extrusion ou filage d'aluminium et vient buter contre la surface inférieure ou le fond d'une pièce supérieure 5 généralement profilée en forme de U au cours de l'extrusion. Le boftier 4 est conçu de façon à hêtre fixé sur l'une de deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre et faisant partie d'une machine-outil par exemple, telle que l'embase ou le socle fixe de la machine et pour obtenir ce résultat, on prévoit deux boulons, de fixation 6 et 7 qui traversent le fond du bottier 4 et sont conçus de façon à se visser dans le socle de la machine ci des points appropriés. Le boulon 6 traverse une bague, ou fourrure 8 en même temps qu'un perçage 9 ménagé dans l'extrémit6 de la lame d'acier 1 et la tête de cette bague est appliquée vers le bas sur la lame, d'acier 1 et autour du perçage 9 par le boulon 6 de façon à serrer la lame, au niveau de son extrémité de gauche comme le montrent les fig. 1 et 2. L'autre boulon 7 traverse une bague, ou fourrure, 10 et les deux boulons 6 et 7 traversent des bagues 11 et 12 qui sont montées de façon à pouvoir coulisser dans une partie infé rieure 13 du bottier 4 profile en U et comportant des rebords ou branches rabattues vers l'intérieur qu'on peut mieux voir en se référant aux fig. 3 et 4. L'extrémité de droite de l'ensemble à lame formant échel- le conporte un goujon 14 la traversant. Ce goujon 14 est porté par un organe coulissant 15 faisant partie d'un dispositif de tension à vis 16 destiné à faire varier la tension ou la traction appliquée à l'ensemble à lame et, par conséquent, à ajuster la longueur de cet ensemble à lame0 L'organe coulissant 15 est bloqué en rotation. Le dispositif 16 comprend un bout d'arbre creux 17 qui est introduit par vissage dans l'ergane coulissant i5 à l'encontre de l'action d'un ressort de compression 18 qui s'applique par l'une de ses extrémités contre la partie terminale interne de l'arbre 17 et par son autre extrémité contre une bille 19 puis contre un pion ou une butée 19a qui à son tour vient en butée contre le cEté de la bague 10.La rotation de l'arbre creux 17 augmente ou diminue la force agissant sur cet arbre et sur organe monté à coulissement 15 et, par conséquent, la tension de l'ensemble à lame formant échelle est augmentée ou réduite en fonction du sens de rotation de l'arbre 17. Par conséquent, la longueur de 11 ensemble à lame peut dtre ajustée selon les besoins La position de l'axe longitudinal de l ensemble à lame formant échelle peut être modifiée de façon que son axe soit exactement parallèle à ce que sera la direction du mouvement relatif entre les pièces de la machine-outil considérée, grâce à un disque élastique 20 qui peut entre monté à rotation sur le socle de la machine et qui s'adapte dans la partie inférieure 13 à prof n U du boîtier 4, comme on peut mieux le voir en se référant à la fig. 3. Le disque élastique 20 comporte un organe excentrique 21 qui lui est fixé de façon qu'au fur et à mesure que cet organe excentrique est entratné en rotation, sa périphérie vienne en bu- tée contre les boras opposés des branches internes 21 et 23 (Fig.3) , son effet de came provoquant un déplacement latéral du bottier par rapport à l'axe de pivotement du disque 20. Un ensemble formant coulis seau et portant deux conduc- teurs imprimés (non représentés) correspondant à un enroulement de stator à deux phases d'un convertisseur de coordonnées comprend un support isolant 24 sur lequel les conducteurs sont appliqués par une technique de réalisation des circuits imprimés et qui comporte des patins ou pions de positionnement et de support 25 destinés à faciliter son mouvement de coulissement selon une relation prédéterminée précise par rapport aux conducteurs en échelle. La partie supérieure du coulisseau comporte des patins ou pions 26 pontés élastiquement et fixés sur ce dernier de façon que le coulisseau Boit maintenu appliqué avec une certaine pression contre l'ensemble à lame formant échelle,' par les patins 26 s'appliquant contre des surfaces 27 des rebords ou branches rabattues vers l'intérieur 28 et associées à la partie supérieure du boîtiver 4. Pour accoupler mécaniquement le coulisseau à une autre partie de la machine qui Se déplace par rapport à l'embase de cette dernière, on prévoit une lame ou plaquette métallique 29 qui est rigide, qui présente généralement la forme d'un B et qui est fixée au coulisseau. Cette plaquette comporte deux dents 30 et 31 qui offrent un certain degré de flexibilité dans des directions transversales par rapport au sens du déplacement du coulisseau, niais la plaquette reste rigide dans le sens du déplacevent de ce coulisseau. Cette lame ou plaquette sert à supporter une bande ou lame flexible 32 correspondant à l'enroulement imprimé connecté au réseau conducteur du coulisseau et se terminant sur une douille de connexion d'entrée 33. Le dessus du boîtier 14 est fermé par un convercle 34 qui est vissé sur le dessus de l'une des parois de la partie supé- rieure 5 du bottier profils èn U par des vis 35 et qui délimite une fente 36 (Fig.3 et 6) avec la surface supérieure de l'autre parei 37 de la partie 5, la plaquette 29 faisant saillie à travers cette fente. Pour rendre le bottier 4 étanche; le couver- cle 34 et la paroi 37 de la partie 5 forment des fentes étroites qui reçoivent des laies ou bandes d'étanchéité flexibles 38 et 39 en caoutchouc par exemple. Ces bandes ferment la fente et empêchent la pénétration de la poussière et de l'humidité etc.. dans l'appareil, sans limiter ni gêner d'une façon isportante. le mouvement de va et vient de la lane du coulisseau dans la fente 36. Les extrémités du bottier 4 sont fermées par l'inter- médiaire de couvercles ou bouchons terminaux 40 et 41, des Joints ou garniturea d'étanchéité 42 et 43 étant interposés entre les couvercles et les extrémités du bottier 4. Les cennexions électriques avec le conducteur en échelle peuvent ttre réalisées selon Ce qui convient le mieux et ne sont pas représentées. Comme on peut s'en rendre compte d'aprés la description précédente. d'un mode particulier de réalisation de l'invention, l'appareil de mesure des déplacements selon cette invention présente une très grande compacité et en plus de fournir une étanchéité efficace contre la pénétration de la poussière et de l'humidité, la position ou l'emplacement de l'appareil peut être facilement modifiée selon les besoins grâce an fait aue l'appareil est simplement monté sur une pièce de la mechine@ Des modifications peuvent entre apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil destiné à mesurer des déplacements ae présentant sous la forme d'un convertisseur de coordonnées linéaire, caractérisé en ce qu'il comprend un organe formant échelle et un organe formant coulisseau montés de façon à pouvoir coulisser l'un par rapport à l'autre dans un bottier tubulaire qui est con çu de façon à être fixé sur l'une de deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, le déplacement relatif entre ces pièces devant être mesuré, un accouplement micanique étant réalisé entre le coulisseau et l'autre des pièces mobiles l'une par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'un organe formant bande ou lame rigide qui s'étend à travers un dispositif d'étanchéité associé à une fente ménagée dans le bottier tubulaire et qui peut être déplacée suivant un mouvement de va et vient dans cette fente. 2. Appareil de mesure des déplacements suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité com- prend des bandes ou lames d'étanchéité flexibles (par exemple en caoutchouc) qui s'étendent transversalement par rapport à l'orifice de la fente à partir de ses cotés opposés de façon à la rendre étanche, l'organe formant bande ou lame d'accouplement rigide pouvant coulisser entre ces bandes flexibles sans qne son mou vement soit restreint ou gêné, d'une façon importante. 3. Appareil de mesure des déplacements suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour aligner l'axe longitudinal de l'appareil de façon qu'il soit exactement parallèle à la direction du mouvement relatif entre les pièces mobiles l'une par rapport à l'autre a@xquelles le coulisseau et l'échelle sont assujettie, le bottier tubulaire est profilé en forme de U le long de sa base et est muni de flancs ou de branches rabattues vers l'intérieur de façon que l'appareil puisse entre placé mur au moine un disque élastique dont la périphérie s'applique derrière les branches rabattues , ce disque comportant également un organe de butée excentrique qui peut autre entraîné en rotation de sorte que sa périphérie porte contre les bords opposés des branches rabattues de façon à déplacer l'axe longitudinal de l'appareil par rapport à la ligne joignant l'axe de pivotement du disque et un point donné placé à une certaine distance le long de l'appareil. 4. Appareil de mesure des déplacements suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe formant échelle comprend une bande ou lame flexible qui porte le réseau conducteur en échelle, les bandes ou lames pouvant outre soumises à des tensions variables par l'intermédiaire d'un dispositif de mise sous tension des lames.