Brevet FR2138401A1 — publié le 19730105

L'invention se rapporte à un dispositif de mesure du déplacement d'un mobile par voie inductive permettant d'obtenir soit une lecture digitale après un traitement convenable du si- gnal recueilli, soit l'élaboration de signaux nécessaires au contrôle du déplacement. De tels dispositifs sont en particulier utilisés pour déterminer la position ou la course d'organes mobiles de machineoutil tels qu'une table de fraiseuse, de perceuse ou de machines analogues. On connatt déjà des dispositifs de mesure de déplacement par voie inductive, comprenant une règle étalon fixe, en regard de laquelle se déplace, avec un certain entrefer, un dé tecteur porté par un curseur relié au mobile à surveiller et guidé dans sa course. De tels dispositifs sont par exemple illustrés par le brevet américain No. 2 799 835. Dans ces appareils on n'a pas toujours apporté le soin qu'il convenait à la bonne conservation de l'entrefer. Pourtant, de la régularité de celui-ci dépend la constance du coefficient de couplage qui est une fonction exponentielle dans laquelle intervient le rapport de l'épaisseur de l'entrefer à la longueur du pas polaire. Ceci est en particulier très important lorsque l'on doit mesurer des déplacements permanents dont la vitesse, et même la précision à un pas polaire près, sont affectées par les si- gnaux recueillis ; dans le déplacement point à point les variations du coefficient risquent même d'entraîner un dépassement de la position recherchée. En effet, il a été de pratique courante dans les dispositifs connus de séparer les mesures prises pour fixer la règle étalon, de celles prises pour assurer le guidage du curseur de mesure, de sorte que soit les jeux de fabrication, soit des torsions du boîtier de ltappareil, soit encore des contraintes thermiques, amenaient d'importantes variations relatives de la valeur de l'entrefer qui sépare la règle, du détecteur de mesure porté par le curseur. En fait, on a cherché à palier les inconvénients cités ci-dessus en donnant des proportions massives à la règle de mesure et en calculant très largement les dimensions à donner au dispositif de guidage du curseur ; ceci a eu pour résultat daboutir à la réalisation d'appareils lourds et incapables de suivre les vitesses de déplacement des éléments mobiles des machines outils modernes, sans introduire d'efforts d'inertie indésirables. Enfin, avec les appareils de l'art antérieur, l'entrefer une fois réalisé, on se trouvait devant ltimpossibilité d'en réa- liser le réglage ou leajustement avec la certitude que celui-ci serait constant sur toute la longueur de la course. L'invention se propose de remédier aux inconvénients cités ci-dessus en fournissant un appareil dans lequel la surface de la règle étalon servira de surface de référence pour la réalisation de l'entrefer, en utilisant un curseur de mesure dont la faible masse permette de répondre à de grandes accélérations et en faisant appel à une technique originale susceptible de réduire à une valeur négligeable l'usure des pièces mobiles. Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au fait que le curseur s'appuie, grâce à un dispositif élastique en plusieurs points, sur un ruban isolant et non magnétique qui est disposé le long de la surface active de la règle et qui pré- sente une boucle mobile passant au-dessus du détecteur. D'autres caractéristiques particulières ainsi que certaines réalisations préférées apparaîtront mieux à la lecture de la description et à l'examen des figures qui l'illustrent de la façon suivante Fig. 1 représente une réalisation de principe de lin- vention Fig. 2 représente une variante de réalisation de l'appareil Fig. 3 représente une réalisation plus élaborée de l'in- vention Fig. 4 représente une vue en coupe transversale de l'ap- pareil décrit dans la figure 3 Fig. 5 représente une réalisation permettant de recueillir les signaux du détecteur. A la figure 1,. on retrouve en 1 la règle de mesure étalon qui est constituée par un corps magnétique massif sur la surface supérieure 10 duquel est disposé un système de spires conductrices parcourues par un courant alternatif. Ces spires sont déposées sur la surface à l'aide d'un procédé qui s'apparente à celui de la fabrication des circuits imprimés. Un curseur de mesure représenté en 2 porte un détecteur de mesure 7 dont la constitution est analogue à celle de la règle, tout en étant de longueur plus réduite. L'ensemble curseur-détec teur doit se déplacer le long de la règle en fonction des mouvements de ltorgane mobile dont on veut mesurer le déplacement et/ ou connaître la position. Pendant son mouvement, le détecteur doit rester à une distance constante et bien calibrée de la règle pour respecter une certaine valeur d'entrefer. Dans la réalisation conforme à l'invention, le curseur 2 s'appuie sur la surface 10 de la règle par l'intermédiaire d'un ruban isolant souple et non magnétique 3. Dans le cas de la figure dont il est question, le curseur est muni à cet effet d'organes d'appui 5, 5' situés de part et d'autre du détecteur, qui appliquent localement le ruban 3 sur la règle tout en permettant à celui-ci de former une boucle 4 qui ne passe pas entre la règle et le détecteur. Un organe presseur 6 monté sur le surseur s'appuie sur un rail de guidage 8 par l'intermédiaire d'un élément élastique, tel qu'un ressort 17, qui applique en sens inverse le curseur sur la règle. On voit que le mouvement de translation du curseur s'opère de telle façon que la position verticale du détecteur, et, par suite, la largeur de l'entrefer, sont toujours liées à la surface supérieure 10 de la règle qui joue ainsi le rôle d'une surface de référence. Si maintenant on a pris soin de régler en usine la surface 12 du détecteur de façon que son plan passe par celui des organes d'appui 5, 5', il suffira de choisir une bande isolante 3 d'épaisseur connue et bien calibrée pour que la valeur correspondante de l'entrefer en résulte sans ambiguité sur toute son étendue. On remarquera que l'on peut dimensionner les organes d'appui 5, 5t de façon telle que la pression que supporte le ruban soit faible et ne provoque ni d'usure en fonctionnement, ni d'allongement de celui-ci ; par ailleurs, le ruban 3 n'est luimême soumis qu'à des flexions qui ne mettent pas en danger sa résistance mécanique. Le ruban 3 est fixé à ses extrémités par tout moyen approprié tel que représenté en 15. On vient de voir que la partie de ruban 3 qui ne passe pas au-dessus ou au voisinage du détecteur forme une boucle 4. Comme cette boucle constitue un degré de liberté du ruban, dans le sens de sa longueur, on peut craindre dans certaines utilisations que d'autres boucles se forment en amont et en aval du curseur et quten raison de la rapidité de déplacement en cours de mesure, ces boucles secondaires soient ecrasées. On peut éviter cet inconvénient en utilisant un dispositif de tension du ruban tel que celui qui est illustré à la figure 2 ; celui-ci est constitué par un patin ou un galet 13 qui est soumis à l'action élastique d'un ressort 14 dont l'élasticité et la direction de travail sont choisies pour conserver une tension pratiquement constante quelles que soient les directions de mouvement du curseur. La tension initiale du ressort 14 peut être réglée par ailleurs en jouant sur l'un des points de fixation 15 du ruban 3. Ce point de fixation peut être disposé sur la règle ou sur une partie fixe du boitier 16 dans laquelle est fixée cette dernière. Dans la réalisation illustrée à la figure 3, on a remplacé les patins 5, 5' qui jouent le rôle d'organes d'appui, par des rouleaux cylindriques, repérés également par 5, 5', qui sont pivotes dans les joues du curseur 2 de façon que leurs axes soient rigoureusement parallèles. Cette mesure diminue la résistance au déplacement du curseur, en introduisant un roulement, et fait disparattre les causes d'usure par frottement. Comme toutefois, cette disposition entraine des pressions plus elévées sur le ruban (car en effet les rouleaux 5, 5' agissent le long d'une seule génératrice), on peut craindre que celui-ci finisse par se déformer en pénétrant légèrement par fluage dans les espaces situés entre les spires conductrices disposées sur la règle. Ceci aurait pour effet, de provoquer une légère oscillation verticale du curseur en cours de déplacement et par suite de produire une modulation de la largeur de l'entrefer.Cet inconvénient, qui n'apparaitrait malgré tout qu'après un long usage, est écarté grâce à une mesure originale par laquelle le ruban est soumis plus loin à une pression régulière destinee à le défroisser. Les moyens utilisés pour obtenir ce résultat sont cons titués par deux rouleaux 6, 6' qui appliquent élastiquement la boucle 4 contre le rail de guidage 8 qui présente à ce niveau une surface parfaitement plane 22. Ces deux rouleaux constituent en même temps le dispositif presseur qui doit appliquer le curseur contre la règle, à l'aide de l'équipage élastique 19 qui les porte et qui est guidé sur deux tétons 20 du curseur entourés chacun par un ressort de rappel 17. Pour conserver la tension du ruban, on montera au moins l'un des rouleaux de façon à lui accorder deux degres de liberté, par exemple grâce à un palier mobile 18 repousse par un ressort 14. Les dispositifs dont il vient d'être question bénéficient de la propriété de s'aligner d'eux-mêmes sur le ruban de sorte que la nécessité d'un guidage latéral du curseur ne se fait pas sentir dans les cas ou le curseur est mis en mouvement par l'intermédiaire d'un élément de liaison dont la ligne d'action passe par le plan vertical médian de l'appareil. Si, par contre, les efforts transmis par l'élément de liaison introduisent une composant latérale, il faudra prendre des mesures pour faire que lesdits efforts ne soient pas transmis, ou pour équiper le curseur d'organes de guidage supplémentaires. Une telle mesure est illustrée aux figures 3 et 4 dans lesquelles on a représente une coupe longitudinale respectivement transversale d'un bottier de mesure conforme à l'invention. On reconnaît notamment la régle de mesure, le ruban, le cylindre presseur et le curseur qui ont été signalés par les mêmes repères que précédemment.Dans cet exemple de réalisation le rail de guidage 8 constitué par le couvercle 23 de l'appareil présente une surface plane 22, parallèle à la surface 10 de la régle dans laquel le on a pratiqué une rainure rectiligne 15 servant de guide à deux tetons 16 du curseur 2 dont l'un est visible à la figure 4. Selon un mode d'exécution préféré, le rail de guidage est constitué par la surface intérieure d'un couvercle de protection 23. Enfin, le problème du transport des informations recueillies par le détecteur, vers le centre de traitement, peut être résolu de façon elégante à l'aide du ruban isolant (voir figure 5). Celui-ci pourrait en effet être constitue par deux rubans 3, 3' entre lesquels serait disposé un jeu de conducteur-s plats souples tels que 24 recevant par l'intermédiaire de balais 25 convenablement reliés les tensions recueillies sur l'organe de lecture, pour les transmettre en un point de raccordement 26 voisin du dispositif de fixation 15 des deux rubans. Comme pour certaines applications on est conduit à utiliser simultanément deux règles étalons, il serait possible d'équiper le curseur de deux détecteurs, dont le premier serait disposé conformément aux figures, tandis que le second serait disposé entre les rouleaux 6, 6' pour coopérer avec une seconde règle de mesure qui prendrait la place du rail de guidage 8. La boucle 4 du ruban 3 serait alors soumise à un trajet plus sinueux pour ne pas se trouver dans le second entrefer. Les divers exemples de réalisation n'ont été décrits qu'à titre d'illustration de l'invention. I1 est clair que des variantes peuvent être apportées, notamment aux systèmes d'appui, de pression et de guidage, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de déplacement par voie inductive, comprenant une rèRle étalon fixe en regard de laquelle se déplace avec un certain entrefer un détecteur porté par un curseur relié au mobile et guidé dans sa course1 caractérisé en ce que le curseur (2) s'appuie, grâce à un dispositif élastique, en plusieurs points (5, 5') sur un ruban isolant et non magnétique (3) qui est disposé le long de la surface active (10) de la règle (1) et présente une boucle mobile (4) passant au-dessus du détecteur (7) 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif élastique est constitué par au moins un galet (6) qui est appliqué sur un rail de guidage (8) parallèle à la règle par un ressort (17) logé dans le curseur. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle (4) est soumise à un dispositif élastique (13, 14) solidaire du curseur appliquant une tension déterminée sur le ruban (3). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les points d'appui sont constitués par des cylindres (5, 5') d'axes parallèles et que le dispositif élastique est constitué par deux galets (6, 6t) qui appliquent la boucle (4) contre la surface (22) du rail (8). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le curseur (2) porte des organes de guidage transversal (16) qui coopèrent avec une rainure (15) pratiquée dans le rail (8) qui constitue le couvercle (23) de l'appareil. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le ruban souple est constitué par deux rubans superposés (3, 3') entre lesquels est disposée une nappe de conducteurs souples (25) aboutissant à un point de raccordement fixe (26) et en contact mobile avec des balais (25) portés par le curseur et reliés au détecteur (7). 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le curseur porte un second détecteur collaborant avec une seconde règle étalon parallèle à la première et faisant office de rail de guidage pour le dispositif élastique.