Brevet FR2362364A1 — publié le 19780317

La présente invention est relative à un appareil de mesure de longueurs comportant une règle incrémentielle formee de deux ou plusieurs tronçons et un chariot pouvant être deplacé sur cette règle et présentant des photo-transistors ou organes similaires destinés à explorer photo-électriquement la règle et qui commandent des compteurs ou dispositifs indicateurs similaires destinés à la longueur mesuree, des dispositifs de commande étant, de préférence, prévus pour tenir compte du sens de déplacement pour le signe des compteurs. Des appareils de mesure de longueurs de ce genre permettent une explorationphoto-électrique sans contact de la règle incrémentielle et sont donc, dans une large mesure, exempts d'usure et permettent de respecter une précision elevée de mesure. Par des mesures concernant la commutation, il est possible de subdiviser à nouveau la division de mesure en étapes précises, qui résulte de la division incrémentielle. Ces mesures comprennent des montages multiplicateurs de phase et des montages de poten tiometre à plusieurs sorties.Si la division incrémentielle est formée de zones successives claires et foncées d'égale grandeur, dans un photo-transistor ou organe similaire qui parcourt cette division est engendrée une tension sinusoldale dont la longueur d'onde correspond à la somme des deux longueurs d'une zone claire et d'une zone foncée, de sorte qu'elle est proportionnelle à la division de mesure. En utilisant deux ou plusieurs photo-transistors et en les disposant à des espacements définis par la somme d'un multiple entier de la division de mesure et d'une fraction de la division de mesure, on peut engendrer des signaux de mesure déphasés qui permettent à nouveau une multiplication de phase et qui permettent, en outre, de determiner le sens de déplacement du chariot de mesure sur la regle.Cette détermination du sens de déplacement a son importance lorsque la mesure de longueur dont il s'agit ne se fait pas seulement en partant d'un point zero prédéterminé, mais que l'on fait encore avancer et reculer le chariot pendant la mesure, cas ou, entre autres, lorsqu'on doit mesurer en partant d'un point zéro, il faut effectuer une soustraction ou un comptage à rebours lors du déplacement du chariot en direction du point zéro. Dans la pratique, on peut fabriquer des règles incrémentielles en verre ayant des sections relativement petites, par exemple une épaisseur de 2 mm et une largeur de 10 mm au maximum. Pour de plus grandes longueurs de mesure, il devient difficile ou impossible de fabriquer d'une seule pièce en longueurs indéfinies de telles regles à petite section. D'autre part, il ne serait pas rationnel de donner a la regle en verre une grande section uniquement pour pouvoir fabriquer d'une seule pièce la longueur de règle nécessaire. Dans la pratique, il en résulterait aussi des problèmes appréciables de transport des règles longues. Avec les sections partielles indiquées qui sont nécessaires, on ne peut actuellement fabriquer que des tronçons d'une longueur maximale de 1,5 m. Pour de plus grandes longueurs de mesure, on assemble plusieurs de ces tronçons. Cet assemblage s'effectue jusqu'ici par collage. Il est nécessaire de respecter au micromètre près la largeur du joint ou du collage si l'on ne veut pas que la précision globale de l'appareil de mesure soit amoindrie. Il est évident que l'on éprouve de grandes difficultes à disposer les tronçons avec une si grande précision. En outre, il faut autant que possible réaliser l'assemblage de façon immuable afin qu'il ne se produise pas, par la suite, de variations des tolé- rances de précision. Même lors du montage, il se produit toujours un dépassement des tolérances d'interstice permises et des perturbations de la précision de mesure par suite de déplacements relatifs ultérieurs des différents tronçons de la règle. Selon l'invention, un appareil du type mentionné est caractérisé par le fait que sur le chariot, deux grouges de photo-transistors destinés à explorer la règle sont disposés avec un espacement mutuel supérieur à la largeur d'interstice possible de deux tronçons de la règle et qu'un commutateur est prévu pour relier un seul de ces groupes à la fois au compteur et, de préférence, aussi au dispositif de commande de signe et peut être actionne par le chariot, par l'intermédiaire de dispositifs de commande adjoints aux régions de raccordement des tronçons de règle, lors du franchissement de chaque région de raccordement, de sorte qu'il commute alternativement du groupe d'exploration qui arrive à la région de raccordement et franchit celle-ci à l'autre groupe d'exploration respectif. Pour la compréhension de l'invention, on signalera à nouveau que dans l'appareil de mesure de longueurs du genre dont il s'agit, on compte simplement de combien de pas de comptage un point est éloigné d'un autre point. Le "point de mesure" sur le chariot de mesure n'a nullement besoin de s'aligner sur l'un des photo-transistors. Dans le cas de groupes d'exploration de même constitution, il est en soi indifférent que l'un ou l'autrè des deux groupes d'exploration soit un action. Le groupe d'exploration qui franchit la région de raccordement est chaque fois mis hors d'action et le comptage, et donc la mesure de longueur, s'effectuent à l'aide du groupe d'exploration aligné dans son ensemble sur un tronçon de la règle.On peut ainsi admettre des tolérances relativement grandes pour la largeur d'interstice permise sans que la précision de mesure en souffre. Même un déplacement relatif des tronçons de règle, dans la mesure où les tronçons sont maintenus immobiles après le déplacement ou pendant la mesure, ne peut pas causer d'amoindrissement notable de la précision. Il s'agit naturellement d'un déplacement dans la direction longitudinale de la règle. Etant donné que la largeur d'interstice peut être sujette à de grandes tolérances, il est possible que la division de mesure d'un tronçon suivant ne commence pas, relativement à la fin de la division de mesure du tronçon précédent, à une distance correspondant à un multiple entier de l'unité de division.Ainsi, lorsqu'on passe de l'un des groupes d'exploration à l'autre, il peut se produire de légers déphasages qui, dans la pratique, causent éventuellement une inexactitude d'un pas de comptage. Cette inexactitude se situe dans la marge de tolerance permise pour les grandes longueurs de mesure dont il s'agit et elle est pratiquement inferieure à l'inexactitude qui se produit jusqu'ici lors du collage des règles si l'on travaille par la méthode de mesure classique. Pour l'actionnement du commutateur, on peut prévoir différents dispositifs. On peut imaginer de prévoir dans chaque region de raccordement des butées, des cames ou analogues, pour l'actionnement du commutateur. Etant donné que, d'autre part, la règle est explorée sans contact, il est à conseiller de prévoir aussi pour l'actionnement du commutateur un dispositif de commande fonctionnant sans contact.Outre des commutateurs magnétiques (relais à lames) et des dispositifs de commande similaires fonctionnant sans contact, il est à conseiller, vu le faible emcombrement et la faible puissance absorbée, d'utiliser une construction dans laquelle les tronçons de règle présentent, à côtédela division incrémentielle, des pistes de commande des tinées à des photo-transistors de commande supplémentaires ou oraganes similaires, disposes sur le chariot et commandant le commutateur par leurs signaux de sortie. Le commutateur est en pareil cas sous la forme d'un commutateur électronique (bascule). L'objet de l'invention est représenté à titre d'exemple par les dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une coupe partielle-d'un appareil de mesure de longueurs selon l'invention ; La figure 2 est un plan partiel très schématisé des parties essentielles de l'appareil de mesure de longueurs selon la figure 1, le corps étant ouvert ; La figure 3 est un schéma par blocs d'un appareil de mesure de longueurs selon l'invention et La figure 4 montre, pour expliquer le mode de fonctionnement, la région de raccordement de deux tronçons de règle, la piste de commande étant représentée avec exagération et le chariot étant en différentes positions. Selon les figures 1 et 2, l'appareil de mesure de longueurs comporte un corps de guidage 1 dans lequel est disposée une règle en verre formée de plusieurs tronçons 2, 2a, etc... et portant une division incrémentielle seulement indiquée par des traits 3 espacés. Outre la division incrémentielle 3, les tronçons 2, 2a portent une piste de commande 4 dont on a supposé, dans l'exemple d'execution, qu'en partant de l'une des extrémités de chaque partie de règle elle est noire et donc opaque et que dans l'autre région terminale elle se termine par une fenêtre transparente 5. Dans le corps 1, un chariot de mesure 6 est guidé de telle sorte que des photo-transistors I, II, 7, 8 disposés dans celui-ci et des diodes à émission de lumière Ia, 7a disposées en face de ceux-ci peuvent explorer sans contact la règle 3 et la piste de commande 4, 5. Le chariot 6 porte deux groupes I, Il de phototransistors de mesure, ainsi que deux photo-transistors de commande 7, 8, décalés relativement aux premiers et dirigés sur la piste de commande 4, 5. Les differents transistors des groupes de mesure I, II sont disposés derrière un reseau de mesure presentant la même division incrémentielle 3 que les parties de regle 2, 2a et se déplaçant avec eux sur la division de mesure et ils sont décalés entre eux de telle sorte que lorsque le groupe de mesure est en action et que le chariot 6 se deplace sur la division incrémentielle ils engendrent des signaux sinusoïdaux déphasés entre eux et qui sont amenés par des conducteurs 9, 10 à des etages d'inter prétation separes 11, 12 qui fournissent par des conducteurs 13, 14 des impulsions numériques de comptage et par des conducteurs 15, 16 des signaux indiquant dans quel sens le chariot 6 se déplace relativement à la division de mesure 3.Les signaux émis sur les conducteurs 15, 16 déterminent par la suite le signe avec lequel les impulsions de comptage sont appliquees à un compteur relié par l'intermédiaire d'un conducteur 17. On peut appliquer le signe à un conducteur 18 et commander le compteur de façon correspondante par ce conducteur 18. Un commutateur 19 est prevu, commandé par les photo-transistors 7, 8 par l'intermédiaire d'un conducteur 20 et, selon sa position, relie le conducteur 13 ou 14 au conducteur 17 et le conducteur 15 ou 16 à 18. Par l'inter médiaire d'un conducteur 21, on peut aussi relier au commutateur une touche de remise à zéro 22, ce qui a pour effet de fixer le point zéro à partir duquel on commence le comptage et de remettre le compteur à zéro. Le mode de transformation des signaux sinusoïdaux engendrés par les groupes de mesure I, Il en signaux de commande pour la commande numérique d'un compteur et la reconnaissance du sens de déplacement du chariot est en lui-meme connu et ne fait pas partie de l'invention. Les photo-transistors I, Il et 7, 8 étant disposés selon la figure 1, il faut, pour assurer une commande correcte, que les conditions suivantes soient remplies : la largeur d'interstice A entre deux tronçons de règle 2, 2a doit être inférieure à l'espacement B, seulement indiqué pour le photo-transistor de gauche 7 relativement au transistor voisin du groupe I et qui existe aussi entre 8 et le groupe voisin II. En outre, il faut que l'espacement indiqué C soit un peu plus petit que la longueur D de la fenêtre 5. Dans l'exemple d'exécution représenté, la distance totale des groupes I et Il, en vertu du mode de est supérieure à 2B, donc notablement supérieure à la largeur d'interstice A.Si l'on n'a pas besoin de tenir compte de la commande, par exemple dans le cas d'une commutation de I à II au moyen de commutateurs à butée, il faut dans tous les cas respecter entre les groupes I et II une distance minimale superieure à A, afin que les transistors extrêmes des deux groupes ne puissent pas se trouver simultanement sur l'interstice. Sur la figure 4, on a indiqué l'une au-dessus de l'autre differentes positions possibles du chariot 6. Ces positions sont indiquees par les lettres a à e. Les transistors en action des groupes I, II sont indiqués dans chaque cas par une croix. Les transistors de commande 7,-8 sont indiqués comme transparents, de sorte qu'à travers ceux-ci, on peut reconnaître la piste 4, la fenêtre 5 ou l'interstice A. Dans la position a, les deux transistors de commande 7 et 8 se trouvent sur la piste de commande 4 et les transistors du groupe II sont en action de sorte que les signaux qu'ils émettent sont transformés en 11 en signaux de commande et sont conduits au compteur par le conducteur 13, 15 et le commutateur 19 en position correspondante, ainsi que par les conducteurs 17, 18. Dans la position b, le transistor 8 se trouve déjà sur la fenêtre 5, ce qui veut dire que le groupe II arrive au voisinage de l'interstice A. Les transistors de commande 7, 8 commutent, par le circuit de commande qui leur fait suite, le commutateur 19, de sorte que le groupe I est maintenant en action. Cet état de commutation persiste pendant que le groupe II franchit l'interstice A (position d et e ; dans la position e, par des mesures de commutation appropriées, on pourrait aussi mettre en action le groupe II). Aussitôt que les deux transistors 7, 8 se trouvent sur la piste de commande obscurcie 4 du tronçon de règle 2a, le commutateur 19 met à nouveau en action le groupe de transistors II, ce qui signifie qu'un état de commande analogue à a est établi et que l'exploration passe maintenant au tronçon de règle 2a. Si l'on déplace le chariot 6 de droite à gauche, donc de 2a à 2, la commutation s'effectue dans l'ordre inverse, donc de façon analogue aux positions e à a. Le mode d'exécution représenté est seulement donné à titre d'exemple. Les transistors de commande 7, 8 pourraient aussi être disposés aux extrémités du chariot. On peut aussi disposer, de part et d'autre de la division incrémentielle 3, des pistes de commande destinées à des transistors d'exploration correspondants pour l'actionnement du commutateur et on peut même déterminer le sens de déplacement du chariot au moyen de pistes de commande de forme appropriée, par exemple en dents de scie, par l'intermédiaire des transistors 7, 8, de sorte que le quatrième transistor correspondant des groupes I, Il peut etre supprimé. Au lieu de photo-transistors et de diodes à émission de lumière correspondantes, on peut utiliser d'autres dispositifs photosensibles de commande ou d'exploration. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure de longueurs comportant une règle incrémentielle formee de deux ou plusieurs tronçons et un chariot pouvant être déplace sur cette regle et présentant des phototransistors ou organes similaires destinés à explorer photoelectriquement la règle et qui commandent des compteurs ou dispositifs indicateurs similaires destinés à la longueur mesurée, des dispositifs de commande étant, de préférence, prévus pour tenir compte du sens de déplacement pour le signe des compteurs, appareil caractérisé par le fait que sur le chariot, deux groupes de photo-transistors destinés à explorer la règle sont disposés avec un espacement mutuel supérieur à la largeur d'interstice possible de deux tronçons de la règle et qu'un commutateur est prévu pour relier un seul de ces groupes à la fois au compteur et, de préférence, aussi au dispositif de commande de signe et peut être actionné par le chariot, par l'intermédiaire de dispositifs de commande adjoints aux regions de raccordement des tronçons de règle, lors du franchissement de chaque région de raccordement, de sorte qu'il commute alternativement du groupe d'exploration qui arrive à la région de raccordement et franchit celle-ci à l'autre groupe d'exploration respectif. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tronçons de règle présentent, à côté de la division incrementielle-, des pistes de commande destinées à des photo-transistors de commande supplémentaires ou organes similaires, disposés sur le chariot et commandant le commutateur par leurs signaux de sortie.