Brevet FR2144589A1 — publié le 19730216

L'invention se rapporte à un dispositif de mesure de déplacements par voie inductive du genre de ceux qui sont utilisés en particulier pour contrôler la position d'organes mobiles de machines-outil. On connaît déjà des dispositifs de mesure de déplacements par voie inductive comprenant un couvercle et un boitier dans lequel est fixée une règle étalon en regard de laquelle se déplace un curseur coulissant qui porte un détecteur de position et qui est relié au mobile à surveiller. Dans les appareils de ce type, on a constaté que les signaux induits par le détecteur dans la règle étalon sont fortement tributaires des variations de ltentrefer séparant ces deux éléments. Ces variations proviennent dtune part, des contraintes mécaniques qui naissant entre le curseur et ltorgane qui le relie au mobile à surveiller, d taure part, des imperfections de fabrication intervenant au niveau des surfaces de guidage qui assurent le coulissement du curseur ; enfin, des jeux peuvent apparaître par usure après une utilisation plus ou moins longue, et rendre comme ci-dessus la valeur de l'entrefer aléatoire. En particulier, dans certains systèmes connus on nta utilisé le boîtier que comme enveloppe, ce qui a amené à disposer à l'intérieur des surfaces de guidage très proches les unes des autres, compte tenu du fait que les dimensionsdu boîtier devaient rester dans le cadre d'un encombrement normal. Enfin, on nta jusqu'à ce jour pas suffisamment tenu compte du fait que les surfaces de fixation de la règle et du détecteur ne sont pas forcément réalisées avec une précision qui permette de compter sur eelles-ci pour connaître la position des surfaces actives limitant ltentrefer. L'invention se propose par suite de fournir un appareil du type connu par l'art antérieur, mais dans lequel des mesures auront été prises pour annuler les variations aléatoires de 11 entre fer en exploitant au mieux les dimensions du boîtier de l'appareil en starrangeant pour que les surfaces de glissement et de guidage soient parfaitement définies et en éliminant l'influence des tolérances de fabrication de la règle et du détecteur sur la valeur nominale de l'entrefer. Selon l'invention, ce résultat a été atteint grace au fait que le boîtier présente sur sa longueur trois portions de surfaces de référence disposées parallèlement dans un plan, la portion de surface intermédiaire servant dtappui à la surface active de la règle étalon, tandis que le curseur présente trois portions de surface de guidage disposées parallèlement dans un plan, la portion intermédiaire servant d'appui à la surface active du détecteur et les portions extrêmes s'appliquant par voie élastique sur les portions extrêmes de la surface de référence. Selon un mode de réalisation concourant à assurer le résultat cherché, le boîtier et le couvercle forment une fois réunis un prisme droit à section rectangulaire dont deux arêtes opposées passent à proximité du plan des surfaces de référence. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description et dans les figures qui l'illustrent de la façon suivante La Fig. 1 représente une vue en coupe transversale de l'appareil ; la Fig. 2 représente une vue de dessus partielle de l'appareil. L'appareil est constitué principalement par un boîtier massif 1, un couvercle 2 relié à ce dernier par une série de vis de serrage, une règle étalon 3, un curseur 5 portant un détecteur 4 et un moyen de liaison 13 entre le mobile à surveiller (non représenté) et le curseur. La mesure de déplacement est effectuée par voie inductive ce qui permet aux courants présents dans les enroulements du détecteur, d'induire une tension dans les enroulements voisins disposés sur la règle étalon. La surface active 8 du détecteur 4 est séparée de la surface active 3 de la règle étalon par un entrefer de dimensions e. Ce sont ces surfaces actives qui portent des enroulements obtenus par un procédé stapparentant à la technique des circuits imprimes. Lorsque lton examine les règles ou les détecteurs du commerce, on constate que seule une partie de la surface, dite surface active, est en réalité occupée par les enroulements et qu'unie partie de cette surface voisine du bord et présentant un très bon état de surface reste disponible. Comme il est visible sur la figure 1, le couvercle et le boîtier constituent un prisme droit dont la section rectangulaire est traversée par un plan de joint passant pratiquement par deux arêtes opposées. Ce plan de joint est en fait constitué par trois portions successives de surfaces de référence 6', 6", 6"' qui sont séparées d'une part, par une rainure dans laquelle est logé un élément 19 dont on précisera le rôle ci-dessous et d'autre part, par une dé pression qui est pratiquement occupée par le détecteur 4. Ces trois portions sont usinées simultanément et peuvent donc être traitées de façon que leur rectitude et leur coplanéité puissent être garanties avec certitude sans entraîner l'utilisation d'un outillage croûteux. La règle étalon, où les règles qui sont placées bout à bout, sont fixées par leur surface active 7 sur la portion de surface de référence intermédiaire 6" ; des connexions représentées mais non repérées, permettent de véhiculer les signaux recueillis dans la règle. Au-dessus de ltensemble ci-dessus se déplace par coulissement un curseur 5 qui se présente comme un pont stappuyant sur les portions extrêmes de surfaces de référence 6', 6'''. Ce curseur porte en outre le détecteur 4 de façon que celui-ci soit placé dans un plan parallèle à celui de la règle. On trouve sur le curseur à cet effet et également pour assurer le coulissement, trois portions de surface de guidage 10', 10", lotit disposées dans un même plan. Comme en ce qui concerne les surfaces de référence du boîtier, les surfaces de guidage du curseur sont usinées simultanément et avec une garantie de précision absolue. Les portions de surfaces de guidage extrêmes 101, lOttt sont placées en regard des surfaces de référence 6', Gtttet ap- puient sur ces dernières. Cet appui peut être direct si la qualité des matériaux le permet, ou peut être encore réalisé par ltinter- média ire de rubans de matière plastique 11, 12 présentant un- coef- ficient de frottement intéressant. Dans le cas où lton déciderait dtutiliser ces rubans on les rendrait solidaires du curseur.Sur la portion de surface intermédiaire 10" est appliquée la surface active du détecteur par ltintermédiaire d'une cale dtépaisseur 22 dont le rôle est de déterminer la valeur de ltentrefer pour ltame- ner à sa valeur nominale e. On constate donc qutavec les éléments décrits ci-dessus on a déjà obtenu un système qui permet de garantir avec certitude la conservation de l'entrefer lors du glissement du curseur sur le boîtier. Toute variation systématique est exclue, tandis que les variations aléatoires provenant éventuellement dteffets dynamiques ou hydrodynamiques au niveau des surfaces de frottement, sont réduites au minimum grâce à la grande distance qui sépare les portions 6', lot des portions 6"', lotte. I1 est clair que ce béné- fice est obtenu grâce à la disposition diagonale de la surface de référence. Comme le boîtier I est fermé à ses extrémités par deux parois transversales telles que 24, on peut considérer que les surfaces de référence font partie dtune poutre qui présente de remarquables propriétés pour résister aux contraintes mécaniques extérieures. Cette-rigidité est évidemment encore accrue lorsque le couvercle est mis en place. Tel que décrit, ltéquipage mobile constitué par le curseur 5 peut être sujet à des déplacements latéraux perpendiculaires si aucune force ne ltappligue sur la surface de référence et sur des organes de butée. On a donc disposé dans la rainure existant, entre les portions de surfaces 6' et 6t' un chemin de roulement 14 qui est maintenu par un support 19 et qui limite le déplacement d'une portée 9 du curseur. Un système élastique de rappel décrit plus loin va développer sur le curseur une force dont la direction sera oblique par rapport au plan de référence et dont le sens sera choisi pour que les portions de surface 6', 10' respectivement 6roi, lOttt ainsi que la portée 9 et le chemin de roulement 14, soient constamment appliqués les uns sur les autres. Cette force élastique qui doit accompagner les mouvements du curseur pourrait être créée par voie magnétique ou pneumatique. Dans la réalisation qui a été choisie, on a utilisé un ressort de compression 15 qui sollicite une vis 23 le traversant, à soulever un coin mobile 16. Ce coin s'appuie à son tour dtune part contre un second chemin de roulement 17 fixé sur le boîtier par ltinter- médiaire dtun support 18, d'autre part, contre une vis de réglage 21 solidaire du curseur et accessible depuis la partie supérieure de ce dernier. La vis 23 peut également être atteinte depuis le dessus du curseur afin dtobtenir une force d'application dont la grandeur résulte de son degré de pénétration dans le filetage porté par le coin 16. I1 apparaît clairement que l'inclinaison du plan tangent au chemin de roulement 1?, par rapport au plan des surfaces de référence, définit la direction de la force élastique appliquée, et que celle-ci puisse être choisie en fonction de la masse de ltéqui- page mobile et/ou de ses accélérations. De plus, on choisira la position du chemin de roulement 17 pour que le vecteur de cette force passe entre les portions de surfaces d'appui 6", 10" de la règle respectivement du curseur. Toute autre disposition aboutirait en effet à charger les surfaces de frottement de façon dissymétrique. Comme système de liaison 13 entre le mobile à surveiller et le curseur, on pourra avantageusement utiliser le dispositif faisant l'objet de la demande de brevet déposée le 21 Avril 1971 sous le titre Appareil de mesure de déplacements linéaires. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de déplacement par voie inductive, comprenant un couvercle, et un boîtier dans lequel est fixée une règle étalon en regard de laquelle se déplace un curseur coulissant qui porte un détecteur de position et qui est relié au mobile à surveiller, caractérisé en ce que le boîtier 1 présente trois portions de surface de référence 6', 6", grrr disposées parallèlement dans un plan, la portion intermédiaire 6' servant d'appui à la surface active 7 de la règle étalon 3, tandis que le curseur 5 présente trois portions de surfaces de guidage 10t, 10, lOttt disposées dans des plans parallèles, la portion intermédiaire servant d'appui à la surface active 8 du détecteur 4 et les portions extrêmes s'appliquant par voie élastique sur les portions extrêmes 6', 6t" de la surface de référence. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier 1 et le couvercle 2, forment une fois réunis un prisme droit à section rectangulaire et que le plan de la surface de référence 6', 6", 6"' passant approximativement par deux arêtes opposées, constitue le plan de joint de ces deux éléments. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la direction de la force élastique appliquée au curseur est oblique par rapport au plan de référence et passe entre les portions dtappui 6', 10' de la règle, respectivement du détecteur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la composante de la force élastique, parallèle au plan de la surface de référence 6', 6", 6"', est équilibrée par l'application dtune portion de surface 9 du curseur 5 contre un chemin de roulement 14 solidaire du boîtier. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la force élastique est générée par un ressort 15 placé dans le curseur 5 et appliquant un coin mobile 16 solidaire de ce dernier contre un second chemin de roulement 17 solidaire du bol- tier 1. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que des rubans 11, respectivement 12, de matière plastique, sont interposés entre les portions de surfaces de référence 6', 6tt'du boîtier 1 et les portions correspondantes 10r, lOtttdu curseur.