Brevet FR2292954A1 — publié le 19760625

La présente invention concerne d'une façon générale un instrument indicateur d'angle permettant d'indiquer i un angle prédéterminé entre deux directions est atteint, et plus particulièrement un dispositif indicateur permettant d'indiquer si une ligne ou un plan est perpendiculaire à la verticale, ce dispositif pouvant remplacer un niveau à bulle. Les niveaux à bulle sont généralement connus sous la forme de tubes transparents fermes, remplis partiellement d'un liquide de façon qu'une bulle de gaz subsiste dans le tube. Etant donné que le tube est légèrement courbe (avec un grand rayon de courbure) de façon à présenter une certaine convexité sur sa face supérieure, la bulle de gaz vivent se placer en un point bien précis du tube ; l'emplacement de ce point dépendant de l'inclinaison du tube par rapport au plan horizontal. Le tube est logé dans un chassies muni d'une ou de plusieurs surfaces de référence qui peuvent -s'appliquer sur la surface dont on veut déterminer la position horizontale ou verticale.Quand le châssis se trouve en position horizontale ou verticale convenable, la bulle de gaz coincide avec un index ou un marquage porté sur le tube. Les niveaux à bulle connus jusqu'ici donnent suffisamment satisfaction dans la plupart des cas, mais ils présentent le désavantage que la lecture ntest pas très précise et que, de plus, il n'est pas possible de verrouiller ou de conserver l'indication d'angle pour une utilisation ultérieure -quelconque. La présente invention a pour but de créer un instrument d'indication ou de vérification de la position angulaire d'un objet, comprenant une partie fixe et une partie mobile, cette partie mobile étant montée de façon à pivoter sur la partie fixe et à pouvoir tourner autour d'un axe qui ne coïncide pas avec le centre de gravité de la partie mobile, la partie fixe possédant au moins une tranche plane de référence pouvant se placer contre une surface de l'objet dont la position doitetre indiquée ou vérifiée, la partie fixe comportant, aussi bien que la partie mobile, un motif de lignes parallèles de largeur égale, séparées par des intervalles de largeur sensiblement égale à celle des lignes, ces intervalles étant transparents sur au moins l'une des deux parties, et celles-ci se recouvrant l'une l'autre au moins sur une surface où les lignes d'une des-parties sont visibles à travers les intervalles de la trame de lignes de l'autre partie, ces deux trames de lignes formant un motif moiré. L'invention concerne,à cet effet, un instrument du type ci-dessus, caractérisé en ce que la largeur des lignes et des intervalles entre trames de lignes de la partie mobile diffère de la largeur des lignes et des intervalles entre trames de lignes de la partie fixe, ce qui se traduit par un motif moiré formé de lignes et d'intervalles de largeur plus grande que la largeur des lignes et des intervalles de n'importe laquelle des trames de lignes des deux parties, ce motif moiré donnant, par la position angulaire de ses lignes et de ses intervalles, une indication très précise de la position angulaire de l'objet contre lequel une tranche plane de référence de l'instrument a été appliquée. Afin d'obtenir une indication commodément lisible sous forme d'un motif optique utilisable ultérieurement, on utilise l'effet appelé "effet de moiré", cet effet de'moiré étant obtenu par exemple lorsqutune paire de plaques transparentes sont disposées l'une sur l'autre, chacune de ces plaques portant une trame de lignes parallèles opaques, séparées par des lignes ou intervalles transparents présentant de préférence la même largeur que les lignes opaques. Ls pas des trames de lignes des deux plaques doivent,de préférence,être légèrement différents.Quand les trames des deux plaques ont leurs lignes parallèles, une figure formée de lignes ou de bandes sombres plus larges apparat, ces bandes sombres étant séparées par des intervalles d'une largeur égale à celle des bandes sombres plus larges. Ces bandes sombres plus larges sont parallèles aux lignes des trames. Si les deux plaques portant leurs trames de lignes sont légèrement tournées l'une par rapport à l'autre, les bandes sombres plus larges tournent elles aussi, et ces bandes sombres forment alors un angle avec les lignes de trame des deux plaques, Exprimé de maniere simple, on peut dire que les bandes sombres plus larges tournent à une vitesse angulaire supérieure à la vitesse angulaire relative des trames de lignes des deux plaques.La variation angulaire de position des bandes sombres pour une certaine variation angulaire relative des trames de lignes des deux plaques est maximale lorsque l'angle entre ces trames de lignes est d'environ t/4 à 1/2 radian.Le calcul et les études d'application l'ont montré, et ce résultat est valable lorsque les largeurs de lignes (et les largeurs égales des intervalles correspondants) des trames de plaques diffèrent l'une de l'autre d'environ 10 à 20 . Pour un dispositif destiné à Entre utilisé à la place d'un niveau à bulle, la partie fixe doit avoir, par exemple, un coté ou une tranche prévu pour stappl quer contre un objet qu'on veut amener. en position horizontale ou dont on veut vérifier l'horizontalité. La part-ie mobile d'un tel dispositif est montée de façon à pouvoir tourner par rapport à la partie fixe et son centre de gravité est excentré par rapport à l'axe de rotation. Grâce à cette disposition, la partie mobile se trouve toujours placée suivant une certaine position par rapport à la verticale. La partie fixe et la partie mobile portent des trames de lignes. Quand le cSté,ou la tranche, prévu pour être appliqué contre les objets à examiner, se trouve en position horizontale, une figure de moiré prédéterminé apparaît, cette figure indiquant que ce côté ou ce bord de la partie fixe est horizontal. Dans une autre forme de réalisation de ltinvention, l'appareil est muni d'un dispositif de verrouillage permettant de bloquer la partie mobile sur la partie fixe. Ceci peut strie obtenu par exemple quand une mesure est faite dans des conditions telles que l'appareil ne peut être vu pendant l'exécution de la mesure. -De telles conditions peuvent se rencontrer par exemple dans es cheminées étroites ou les puits profonds. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins ci-joints représentant des exemples, non limitatifs, de realisation'de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est un schéma montrant la production des motifs moirés- - la figure 2 est une vue de face dtun appareil selon l'int-enticn, pouvant être utilisé à la place d'un n n -Feau à bulle la figure 3 représente une coupe transversale de l'appareil de la figure 2 la figure 4 représente une indication donnée par l'appareil de la figure 2 - la figure 5 représente une autre indication donnée par l'appareil de la figure 2 - la figure 6 représente schématiquement un motif de lignes courbées - la figure 7 représente schématiquement un dispositif de verrouillage de la partie mobile de l'appa reil ; , - les figures 8 et 9 représentent une forme de réalisation simple de l'invention. La figure 1 montre comment stobtient une figure de moiré. Le repère a désigne une partie d'une première plaque transparente portant un réseau de lignes ou de bandes droites, séparées par des intervalles ayant sensiblement la même largeur que les lignes. Ces lignes peuvent par exemple avoir une largeur de 0,5 mm et être séparées par des intervalles de 0,5 mm de large. Par souci de clarté, ces lignes ne sont figurées que sous forme de lignes très minces. Le repère b désigne une partie d'une seconde plaque transparente portant un réseau de lignes ou bandes droites séparées par des intervalles de largeur sensiblement la même que celle des lignes. La largeur des lignes et des intervalles de la partie b diffère de la largeur des lignes et intervalles de la partie a.La largeur des lignes et intervalles de la partie b peut être par exemple de 0,4mm. Ces lignes de la partie b sont également indiquées sur la figure par des lignes très minces, toujours par souci de clarté. Les deux parties a et b se superposent l'une à l'autre sur une surface c, dans laquelle les lignes des motifs de la partie a et celles des motifs de la partie b se coupent sous un angle aigu. Dans la partie c se produit une-figure de moiré, représentée par des bandes droites très épaisses d. Ces lignes d sont droites quand les parties a et b portent des réseaux à lignes droites. Les lignes d sont séparées par des intervalles plus larges que les intervalles entre les lignes de motifs des parties a et b. Les bandes épaisses d du moiré forment des angle avec les lignes des réseaux de lignes des parties a et b. Ces angles sont plus grands que l'angle formé entre les lignes des réseaux des parties a et b. Il faut noter qu'on peut ainsi obtenir des figures ou motifs de moiré à partir de réseaux à lignes courbes. Dans ce qui suit, un exemple d'utilisation d'un tel réseau de lignes courbes sera décrit. La figure 2 représente un appareil selon l'invention, convenant à l'utilisation à la place d'un niveau à bulle. Il comprend une pièce fixe 10, ayant par exemple la forme d'un boîtier rectangulaire ou carré. Ce bottier 10 présente, comme on peut le voir sur la figure 39 une cavité intérieure 11 formant par exemple un vide circulaire cylindrique. Dans cette cavité 11 est montée une pièce mobile ayant la forme d'un disque circulaire 16. Cette pièce mobile est montée de telle manière qu'elle puisse tourner très aisément autour dtun axe horizontal A (quand le bottier 10 est maintenu, lors de son emploi, dans une position sensiblement verticale). L'axe de rotation peut avoir par exemple la forme de broches de faible diamètre, fixées de part et d'autre de la pièce mobile et logées à leur extrémité libre dans des parties en creux, par exemple dans des tourillons en rubis fixés à la pièce fixe. Le disque 16 est de préférence circulaire et présente des faces planes parallèles. il peut être cons titubé par exemple d'un matériau plastique transparent. Dans ce disque est insérée une pièce métallique de forte densité, de telle sorte que le centre de gravité T du disque 16 ne coîncide pas avec l'axe de rotation A. Il en résulte que le disque tourne sous l'effet de la pesanteur JUSqU'à une position angulaire bien définie quand l'appareil est en cours d'utilisation. Le boiter 10 porte une fenêtre 18 qui, de préférence, est située au-dessus de l'axe de rotation A de la manière représentée sur la figure 2 quand une des deux tranches,respectivement 12 ou 14, de a pièce fixe ou boitier 10 est placée contre un objet ou contre une surface horizontale ou verticale. Une figure de moiré doit se voir à travers la fenêtre 18 ; c'est pourquoi les parois 13 et 15 de la fenêtre 18 du bottier 10, ainsi que la portion du dIsque 16 qui, lors de l'utilisation, peut être visible à travers la fenêtre 18, doivent etre transparentes. La surface interne de cette paroi de la pièce fixe qui comporte la fenêtre 18, par exemple la paroi 13, porte une des deux trames de lignes qui donnent une figure de moiré. L'autre de ces deux trames de lignes est portée parle cOté du disque 16 qui fait face à cette paroi 13 présentant la fenêtre 18. Quand le coffret 10 est plaqué par sa tranche 12 ou 14 contre un objet, respectivement horizontal ou vertical, un aspect de moire aisément reconnaissable devient visible dans la fenêtre, comme décrit plus haut. Afin d'obtenir une indication précise, cette figure de moiré doit varier fortement quand la tranche 12 ou 14 ne subit sou'une légère inclinaison par rapport au plan, respectivement hori- zontal ou vertical. La manière la plus simple d'obtenir ce résultat est de former des trames de lignes droites sur l'intérieur du boitier et sur la paroi du disque 16 faisant face à la fenêtre 18. Les trames doivent être formées de lignes (séparées par des intervalles) parallèles à la tranche 12 pour les deux trames, quand la tranche 12 est bien horizontale et que le disque 16 s'est placé dans la position déter- minée par la pesanteur.Comme il a été décrit ci-dessus, un aspect de-moiré est alors visible dans la fenêtre 18 et se présente sous la forme de bandes de moiré épaisses et hori zontales. Ces bandes de moiré sont inclinées sur lthorizon- tale Si la tranche 12 prend une position différente de l'horizontale. La détermination de la position horizontale ou non des bandes de moiré s'obtient de la manière suivante. Des lignes auxiliaires 18a sont tracées sur la fenêtre 18, ces lignes auxiliaires étant exactement parallèles aux bandes de moiré produites lorsque la tranche 12 est réglée en position horizontale. Les lignes auxiliaires 18a peuvent être dtlne autre couleur que celle des trames de lignes, qui, de préférence, sont noires. Comme il a été noté ci-dessus, l'amplitude de la variation d'incl7naison des bandes de moiré est plus grande, pour une variation donnée d'angle entre les trames de lignes, quand ces dernieres forment entre elles un angle d'environ 1/4 à radian, La figure 4 montre commpent ceci peut être utilié en disposant les trames de lignes du disque et de la paroi du coffret de telle façon qu'elles présentent entre elles une inclinaison telle que celle formee par les lignes très fine continues et celles en tIrets. Les lignes continues indiquent la dIrection des lignes de trame de la face intérieure de la paroi 13, et les Igues en tirets indiquent la direction des lignes de ti-ame du disque 15. Les inclinaisons des lignes des deux trames sont choisies de telle manière que la variation d'angle relative maximale des bandes de moiré d soit obtenue quand ces lignes sont horizontales (ce cas est représenté sur la fIgure 4). De la manière déjà décrite, une ou plusieurs lignes auxiliaires peuvent être tracées sur la entre et se trouver horizontales quand la tranche 12 est horizontale, ce qui correspond à la ligne auxiliaire 18a représentée sur la figure 2, mas ces lignes auxiliaires n'ont pas été représentées sur la figure 4 par souci de clarté. La figure 5 représente une partie d'une autre forme de réalisation de l'invention utilisant un mode d'indication différent dans la fenêtre 18. Dans ce cas, la fenêtre 18 est divisée en deux demi-fenetres 18b et 18c, disposées côte à côte et séparées par un intervalle vertical. La direction des lignes de trame de la paroi 13 et du disque, visibles à travers les demi-fenetres 18b et 18o, sont indiquées par des lignes respectivement continues et en tirets, comme dans la figure 4. Les trames de lignes des deux demi-fenêtres sont symétriques par rapport à la verticale de séparation. Les directions de ces lignes sont choisies de telle manière que les bandes de moiré d soient horizontales dans la demifenêtre 18b et dans la demi-fenêtre horizontale 18c, quand la tranche 12 est horizontale. Quand la-position de la tranche 12 se modifie, les lignes de moiré d tournent en sens inverse dans les demi-fenêtres 18b et 18c, ce qui permet d'obtenir ainsi une indication très claire. Il n'est pas absolument nécessaire que les lignes de trame de la paroi 13 et du disque 16 soient rectilignes. Elles peuvent aussi être courbées (par exemple en arc de cercle) et séparées par des intervalles de largeur uniforme. La figure 6 représente schématiquement des trames de lag@es c@@oulaires avec des rayons de courbure différents pour celles de la paroi 13 et celles du disque 16, respectivement, Dans ce cas aussi, les lignes de l'une des trames cont indiquées par des lignes très minces oantinues et ceilet de l'autre motif par des lignes très minoes en tirets . D'autres formes de trames de lignes peuvent naturellement ètre utilisées er choisies par toute personne opéclaliste de la question. C'est pourquoi eiles ne sont pas decrites en détail ioi. Dans beaucoup de cas, un appareil analcgue à celui deerit ci-cessus peut être construit avec une précision suffisante concernant les trames de lignes satuées sur la garoi 13 et sur le disque 16, par exemple par un prooédé d'impression, de telle sorte qu'un aspect de moiré, constitué par exemple par des bandes droites, soit obtenu quand la tranche 12 est horizontale. Si on le désire, une ou plusieurs lignes de la trame peuvent être réglables.Une manière simple de réaliser ceci est d'appiliquer les motif sur des disques plastiques minces et transparents, L'appareil est placé dans un gabarit ou tout autre appareil de positionnement des pièces, la fi@e et la mobile, dans des positions correspondant à la pos@@ion @orizontale pour la tranche 12. Ensuite ces @iaques minces sont placés dans des positions telles que l'aspect de moire' désiré se produise, puis ces disques sont ensuite fixés par collage dans ces positions ainsi déterminées. On peut trouver aussi,dans le champ de l'invention, des appareils munis par exemple de vis de réglage de la trame de lignes de la paroi 13. Afin de diminuer les frottements sur les portées qui supportent le disque 16, la cavité 11 peut être partiellement ou complètement remplie d'un liquide, de telle façon que le poids du disque 16 soit partiellement ou complètement contrebalancé par la presslon de ce liquide. L'appareil selon l'invention peut être utilisé pour déterminer si un objet présente un coté horizontal ou vertical. En utilisant certains instruments tels qu1ut rapporteur réglable ou une fausse équerre, qu'on peut comprendre et développer facilement et qu t on peut placer contre la tranche 12, un angle arbitraire prédéterminé peut entre examiné et mesure. Si le côté à examiner de l'objet n'est pas facilement accessible, ce qui rend la lecture directe Impossible, l'appareil peut entre muni d'un dispositif de verrouillage. Avec vii tel dispositif, le disque 16 peut être verrouillé dans la position qu'il occupe quand la tranche 12 est placée contre le coté de l'objet dont on veut mesurer l'angle de position ou que l'on veut vérifier. Un tel dispositif de verrouillage peut être construit de différentes manières, et la forme de construction représentée sur la figure 7 n'est seulement qu'un exemple. Dans la figure 7, le disque 16 est muni d'une paire de broches pénétrant dans des évidements pratiqués dans la pièce fixe 10. On pratique par exemple un évidement dans la paroi arrière du bolier 10, et autre évidement est pratiqué dans une pièce 22, cette pièce 22 étant portée par la paroi avant 13 du boîtier 10 par l'intermédiaire d'une lame de ressort ou d'une membrane 24. De cette façon, la pièce 22 peut être pressée contre l'extrémité de la broche qui lui fait face.Il en résulte que les broches sont pressées et bloquées, et qu'elles maintiennent le disque 16 dans la position angulaire qu'il avait au moment où les broches ont été bloquées. La pièce 22 est commandée par une plaque de ressort 20 de forme convenable, et fixee au bottier 10 cette plaque de ressort presse la pièce 22 vers l'intérieur, de sorte que les broches sont bloquées. Une petite pièce 26, formant came, est montée sur le boîtier 10 et peut tourner autour d'un axe excentrique. En faisant tourner cette piece formant came, on peut retirer le ressort 20 de son engagement contre la pièce 22, et le disque 16 peut alors tourner librement. La pièce formant came 26 peut entre commandé, soit par une poignée disposée dans l'appareil, soit à distance, par exemple par un cable de Bowden ou par un electro-aimant ; elle peut enfin comporter simultanément les deux dispositifs. Quand la position angulaire de l'objet difficilement accessible est recherchée la tranche 12 est placée contre objet et le disque 15 est libéré de façon à tourner jusqu'à une position angulaire déterminée par les forces de gravité. Ensuite le disque 16 est verrouillé et l'appareil peut être retiré de la position inaccessible, de façon qu'on pusse lir l'indication donnee par la fenêtre 18. De nombreuses variantes de dispositife de verrouillage peuvent être utilisées. La chose importante est que la position angulaire du disque 16 par rapport au boîtier 10 reste inchangée pendant l'opération de verrouillage. Dans les figures 8 et 9 une réalisation très simple de l'invention est représentée. La figure 8 est une vue de face et la figure 9 est une vue de coté de cette forme de réal satqon. Les détails de l'appareil des figures 8 et 9 correspondant aux détails des figures 2 et -3 portent les memes références suivies d'une apostrophe. L'appareil comprend une pièce 10',ayant la forme d'une plaque rectangulaire ou carrée, constituée par exemple d'un matériau plastique transparent muni d'un rebord 12' jouant le rôle de la tranche 12. La pièce mobile 16' est suspendue par l'intermédiaire d'une pièce 30, et peut facilement tourner autour d'un axe de rotation Al. Cette pièce 30 fait partie intégrante de la plaque 10' et s'y rattache par son bord opposé au rebord 12', ce der-nier étant obtenu par pliage du bord convenable de la plaque 1Q'. La pièce mobile 16 a la forme d'un rectangle à coins supérieurs coupés, ce qui lui donne l'allure d'un pignon de maison.Cette pièce mobile 16' peut être constituée d'un materiau plastique transparent, d'épaisseur uniforme. Elle prend, sous llin- fluence de la pesanteur, la position représentée sur la figure 8 quand la plaque 10' est verticale et son rebord 12' horizontal.La entre d'indication 18' est dans ce cas placée sur cette pièce mobile 161. L'une des trames de lignes est portée par la entre 18' sur ce coté de la pièce mobile 16' qui fait-face à la plaque 101. L'autre trame de lignes est portée par la plaque 10' sur son coté qui fait face à la pièce mobile 16'. Ces trames de lignes peuvent être de l'un quelconque des types décrits sur les figures 2 à 6. Naturellement, la disposition doit être telle qu'on obtienne une figure optique de moiré aisément reconnnaissable quand le rebord 12' est horizontal et que la pièce 16' est placée dans la position déterminée par la pesanteur. Cette dernière forme de réalisation est très utIle pour obtenir un instrument très simple er très commode quand les exigences de précision ne sont pas trop élevées et qu'il n'est pas besoin de verrouiller la partie mobIle. Elen entendu, l'invention ntest pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prevoir d'autres modes et d'autres formes de realisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A I I O N S 10/ Imstrument pour l'indication ou la vérification de la posriton angulaire d'un objet, comprenant une partie fixe et une partie mobile, cette partie mobile étant montée de façon à pivoter sur la partie fixe et à pouvoir tourner autour d'un axe ne coïncidant par avec le centre de gravité de la partie mobile, la parte fixe poscédant au moins une tranche plane de référence qui puisse se placer contre une surface de l'objet dont la position est à le ou a ---rifier, la partIe f-xe et la partie mobile portant des trame de ligues parallèles de largeur égale, séparées par des Intervalles de largeur sensiblement égale à celle des lignes, les intervalles étant transparents sur l'ure au moins de ces deux parties et celles-ci se recouvrant l'une l'autre au moins sur une surface où la trame de lignes d'une des deux parties est visible à travers les Intervalles de la trame de lIgnes de l'autre parte, ces deux trame de lignes formant une figure de moiré, instrument caractérisé en ce que la largeur des lignes et celle des intervalles entre lignes de la trame de la partie mobile diffèrent de la largeur des lignes et des intervalles entre lignes de la trame de la partie fixe, ce qui se traduit par un motif de moiré formé de bandes et d'intervalles de largeur plus grande que celle des lignes et des intervalles des trames de lignes des deux parties , la position angulaire des bandes et des intervalles du motif de moiré donnant une indication très précise de la position angulaire de l'objet contre lequel une tranche plane de référence de l'instrument a été appliquée. 20/ Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position angulaire des lignes de la partIe fixe,par rapport à la position angulaire de la tranche plane et par rapport à la position angulaire des lignes de la partie mobile, est telle que les bandes motif de moiré sont horizontales quand le centre de gravité de la partie mobile est venu dans la position angulaire définie par la pesanteur lorsque la tranche plane de la partie fixe est rigoureusement horizontale ou verticale. 3 / instrument selon l'une quelconque des revendIcations 1 ou 2, caracterise en ce que, dans la position indiquée des partie fixes et mobiles, les lignes de ces deux parties forment un angle aigu avec la tranche plane de la partie fixe, la valeur de cet angle se tenant entre 1/4 et 1/2 radian. 4 / Instrument selon l'une queleonque des revendications 1 à 3, caracté en ce que la partie fixe comprend un boîtier, de préférence en matériau plastique transparent, présentant une cavité, de préférence en forme de cylindre circulaire, dans laquelle la partie mobile est montée, cette partie mobile ayant de préférence la forme d'un disque circulaire d'épaisseur uniforme pouvant tourner autour d son axe de révolution et comportant une partie de densité plus élevée qui décale le centre de gravité de ce disque par rapport à l'axe de révolution. 50/ Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cavité prévue dans le boîtier est remplie totalement ou en partie par un liquide destiné à réduire la charge occasionnée par la pesanteur sur les' tourillons du disque. 60/ Instrument selon l1une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie du disque de plus forte densité est constituée par exemple par une pièce métallique située à une certaine distance du centre de ce disque. 7 / Instrument selon l'une quelconque des revendIcations 1 à 6, caractérisé en ce qu'un dispositif de blocage est prévu pour bloquer la partie mobile par rapport à la partie fixe dans la position angulaire prise au moment du blocage. 80/ Instrument selon l1une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de blocage est conçu pour agir sur les tourillons et les paliers de la piece mobile par blocage du dispositif de tourillons et de paliers de la pièce mobile par rapport a la pièce fixe.