Brevet FR2427576A1 — publié le 19791228

la présente invention concerne un dispositif permettant de déterminer la distance entre un point de mesure, déplaçable le long d'une voie de translation, et un point de référence fixe au moyen d'un ruban de mesure qui, enroulé sur un cylindre et susceptible d'être déroulé dans celui-ci, est fixé par son extrémité libre au point de mesure déplaçable. Pour la détermination de distances ou de parcours de translation, par exemple en cas de coulissement d'un chariot porte-outil, on connaît différentes méthodes qui permettent de déterminer chaque fois la position d'un point de mesure par rapport à un point de référence. Ainsi il est par exemple déjà connu de fixer à un élément de construction, déplaçable le long d'un parcours de translation et appelé ci-après d'une manière générale "point de mesure", un ruban de mesure flexible qui lors du déplacement de l'élément se déroule d'un cylindre ou s'enroule sur celui-ci. Be déplacement du point de mesure peut être lu directement sur le ruban de mesure. Lors de l'enroulement du ruban de mesure sur le cylindre et lors de son déroulement de celui-ci le cylindre subit un mouvement de rotation. Il serait désirable de pouvoir utiliser ce mouvement même en tant que moyen de mesure du déplacement du point de mesure puisqu'on connaît des moyens pour déterminer la rotation d'un organe mécanique qui sont très efficaces, en particulier, en conjugaison avec des équipements électriques de lecture numérique. Cependant, il se pose à cet égard le problème qu'en cas d'enroulement d'un ruban de mesure en plusieurs couches sur un cylindre, du fait que le ruban de mesure présente une certaine épaisseur et que celle-ci détermine un diamètre de cylindre effectif variable, il n'existe pas de rapport fixe entre le déplacement du point de mesure, d'une part, et la rotation angulaire du cylindre, d'autre part.Pour pouvoir utiliser la rotation angulaire du cylindre en tant que moyen de mesure du déplacement longitudinal du point de mesure il faut dans le cas d'un tel dispositif opérer une correction compliquée qui dépend du nombre de couches deluban demeure errnSe'rssur le cylindre. Ce mode de mesure de longueur devient ainsi compliqué et coûteux à tel point que son utilisation est désavantageuse en comparaison d'autres procédés, bien que le fait de reporter le déplacement longitudinal du point de mesure sur un cylindre au moyen d'un ruban soit en principe un procédé très avantageux pour transformer des mouvements longitudinaux en mouvements de rotation. Or la présente invention a pour objet de perfectionner un dispositif du genre décrit plus haut de manière à permettre d'obtenir, sans correction additionnelle, une relation sans ambiguïté et toujours identique entre le déplacement.lon- gitudinal du point de mesure, d'une part, et la rotation du cylindre, d'autre part. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention, pour un dispositif du genre décritplus haut, consiste en ce que l'axe du cylindre est disposé perpendiculairement à la voie de translation de l'élément de construction et est décalé par rapport à cette voie de telle manière que, lors du déplacement du point de mesure, le ruban de mesure se déroule du cylindre et s'enroule sur celui-ci dans un plan parallèle à la voie de translation, en ceqie le cylindre est décalé par rapport à la voie de déplacement en direction axiale de telle manière que, lors du déplacement du point de mesure le long de la voie de translation, le ruban de mesure sfen- roule sur le cylindre et se déroule de celui-ci obliquement par rapport à l'axe du cylindre et en ce qu'il est prévu un équipement pour déterminer la position angulaire du cylindre. Gr ce au décalage axial du cylindre par rapport à la voie de translation on obtient que les différentes couches du ruban de mesure soient placées côte à côte sur le cylindre de façon à éviter des chevauchements et, par suite, des variations du diamètre effectif du cylindre. Dans le cas d'un tel agencement le ruban de mesure s'enroule toujours sous le même angle sur le cylindre quelle que soit la position du point de mesure, de sorte qu'à une rotation déterminée du cylindre correspond toujours une longueur déterminée de ruban de mesure qui est à son tour en correlation avec un déplacement toujours identique du point de mesure. Suivant une autre caractéristique de l'invention il peut etre prévu que l'équipement pour la détermination de la position angulaire comprenne un disque à réseau explorable optiquement et un compteur pour déterminer les divisions du réseau qui, lors de la rotation du disque, passent devant un équipement de lecture fixe. Il est recommandable que le cylindre soit soumis à un couple de façon qu'il tende à enrouler le ruban de mesure. Dans ce but le cylindre peut présenter un ressort de rappel réalisé avantageusement sous forme de ressort à col de cygne. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention la voie de translation peut être déplacée parallèlement à l'axe du cylindre. Cela permet de régler l'angle sous lequel le ruban de mesure est enroulé sur le cylindre. Il en résulte un rapport modifié entre le déplacement longitudinal du point de mesure, d1une part, et la rotation du cylindre, d'autre part. Des tolérances se produisant dans la fabrication du cylindre peuvent ainsi être corrigées et ajustées de manière extremement simple. D'autres caractéristiques avantageuses de la présente invention sont décrites plus loin. Des formes de réalisation préférées du dispositif de l'invention sont expliquées ci-dessous en détail à l'aide des dessins annexés. La fig. 1 est une vue de dessus d'un dispositif pour la mesure de longueurs suivant l'invention. La fig. 2 représente le dispositif de la fig. 1 en coupe suivant la ligne 2-2 de la fig.1. La fit.) est une vue en perspective du cylindre recevant le ruban de mesure et de l'équipement de mesure. Coure le montnmbles fig. 1 et 2, un élément de construction 1, par exemple un organe relié de manière fixe à un chariot porte-outil, est monté de manière à pouvoir se déplacer le long d'une voie de translation 2. L'élément de construction 1 est relié, par exemple au moyen d'une tige de fixation 3, à l'extrémité libre d'un ruban flexible, appelé ci-après ruban de mesure 4, enroulé sur un cylindre 5 monté tournant et, qui en fonction de la position de l'élément de construction 7, se trouve plus ou moins déroulé du cylindre. Suivant l'invention l'axe 6 du cylindre 5 est placé perpendiculairement à la voie de translation 2 en étant décalé par rapport à celle-ci de telle sorte que, lors du déplacement de l'élément de construction 1 le long de la voie de translation 2, le ruban de mesure se déplace dans un plan parallèle à cette voie. Dans ce plan sont situés le point 7 où le ruban de mesure 4 est relié à l'élément de construction 1, la partie du ruban de mesure 4 tirée du cylindre 5 ainsi que le point 8 où la partie déroulée du ruDan de mesure 4, en voie de s'éloigner du cylindre 5, se trouve encore en contact avec ce dernier, ledit plan s'étendant plus exactement à travers la fibre neutre du ruban de mesure au point de contact 8.Si la voie de translation 2 s'étend horizontalement et l'axe 6 du cylindre est également disposé horizontalement, le cylindre 5 se trouve donc décalé vers le bas par rapport à la voie de translation de façon que le sommet du cylindre soit situé sensiblement dans le plan d'avance horizontal du ruban de mesure (fig. 2). Le cylindre 5 est décalé en direction axiale par rapport à la voie de translation 2 de façon à se trouver sensiblement d'un côté ou de 11 autre de la voie de translation (fig. 1). L'extrémité fixe du ruban de mesure 4 est fixée au cylindre du côté éloigné de la voie de translation 2 de sorte que, lors du déplacement de l'élément de construction 1, le ruban de mesure s'enroule sur le cylindre ou se déroule de celui-ci obliquement par rapport à l'axe 6, comme représenté à la fig.1. il est à cet égard essentiel pour la présente invention que cet angle et, par suite, également l'angle entre la voie de translation, d'une part, et la partie retirée du ruban de mesure, d'autre part, soient indépendants de la position que l'élément de construction 1 occupe le long de la voie de translation 2. En d'autres termes, le ruban de mesure s'enroule donc toujours sous le même angle sur le cylindre dans l'ensemble du parcours d'enroulement. Ceci ressort de la fig. 1 lorsqu'on compare la partie inférieure, représentée en traits pleins, du ruban de mesure à sa partie supérieure représentée en traits mixtes. Il en est d'ailleurs ainsi quel que soit le diamètre du cylindre 5 pourvu que celui-ci ne soit pas si petit que des spires du ruban de mesure contiguës les unes aux autres se superposent. Par suite de la disposition particulière du cylindre 5 par rapport à la voie de translation 2 on obtient, entre le déplacement de l'élément de construction 1 le long de la voie de translation 2, d'une part, et la rotation du cylindre 5, d'autre part, une relation sans ambiguïté qui est constante dans l'ensemble du parcours de déplacement de l'élément de construction 1. C'est pourquoi la position angulaire du cylindre 5 peut être utilisée directement en tant que calibre pour la position de l'élément de construction 1 le long de la voie de translation 2. Cette position angulaire du cylindre 5 peut, de manière connue en soi, être déterminée par exemple par voie optique. Pour cela il est relié au cylindre 5 de manière fixe en rotation un disque à réseau 11 (fig.3) qui est exploré, d'une manière non représentée, par voie optique au moyen d'une source lumineuse et d'une cellule photographique, les divisions du réseau qui passent au cours d'un tour de révolution du disque devant l'équipement d'accélération optique étant comptées par un compteur électronique qui n'est pas non plus représenté au dessin. Le nombre ainsi obtenu est indicatif de la position angulaire du cylindre 5 et, par suite, de la position de l'élément de construction 1 le long de la voie de translation 2. l'e cylindre 5 est monté tournant dans un bâti 12 (fig.3) ; afin de produire un couple de rappel élastique sont en outre prévus deux ressorts à cols de cygne 13, 14 de type connu qui ont la propriété de produire un couple de rappel sensiblement constant dans l'ensemble du domaine de rotation du cylindre 5. tes ressorts- à cols de cygne se composent chacun d'une bande élastique 15, 16 dont une extrémité 17, 18 est enroulée sur le cylindre 5, c'est-à-dire sur un disque 19, 20 relié de manière fixe en rotation à ce dernier, et ditaune extrémité est enroulée en sens inverse sur un disque 22, 23 calé sur un arbre 21 monté pour tourner dans la bâti 12.En cas de rotation du cylindre 5 les bandes formant ressort 15 et 16 effectuent, en fonction du sens de rotation du cylindre 5, des mouvements de va-et-vient entre les disques 19 et 22 18 et 23 de sorte que la partie des bandes formant ressort 15 et 16 s'étendant librement entre les disques mutuellement associés exerce sur le cylindre 5 un couple de rappel sensiblement constant dans l'ensemble du domaine de rotation et à l'encontre duquel le ruban de mesure 4 peut être tiré du cylindre 5. Le bâti 12 avec le cylindre monté dans celui-ci et les ressorts à col de cygne ainsi que la zone sur laquelle le ruban de mesure 4 s'étend lors du déplacement de l'élément de construction 1 sont protégés au moyen d'une enveloppe 25 contre la poussière et analogues. La variation angulaire du cylindre 5 correspondant à un parcours de déplacement déterminé de l'élément de construction 1 dépend de l'angle entre la voie de déplacement, d'une part, et la partie du ruban de mesure déroulée du cylindre, d'autre part. Ce rapport peut être réglé en faisant varier cet angle. On peut facilement faire varier cet angle lorsque la voie de guidage et le cylindre sont réalisés de manière à pouvoir coulisser l'un par rapport à l'autre en direction de l'axe du cylindre. Pour cela ceux spécialisés dans ce domaine disposent de toute une série de possibilités ; ainsi, par exemple, la voie de guidage peut être déplaçable par rapport au bati 12 mais on peut également prévoir, inversement, que le cylindre 5 soit déplaçable en direction axiale. Afin d'obtenir un haut degré de position lors de la mesure de longueur, la périphérie du cylindre est rectifiée de façon à présenter sur toute sa surface autant que possible un même diamètre. Le ruban de mesure est avantageusenent réalisé sous forme de bande d'acier mais d'autres matières peuvent également etre utilisées. Sous ce rapport il convient de faire remarquer que l'utilisation d'un ressort à col de cygne pour l'obtention du couple de rappel présente encore l'avantage particulier que le couple de rappel reste sensiblement constant dans toute la plage de rotation. Ainsi le ruban de mesure est toujours soumis aux memes forces de traction de sorte quril ne se produit pas d'erreurs de mesure dues à des forces de traction différentes exercées sur le ruban de mesure. Le dispositif de mesure décrit ci-dessus peut etre réalisé sous forme d'un seul ensemble pouvant à tout moment être monté sur des machines-outils, etc. A la place de l'équipement optique décrit, destiné a déterminer la position angulaire du cylindre 5, on peut également avoir recours à d'autres méthodes connues en soi comme par exemple des procédés de détection fonctionnant par voie inductive ou capacitive, et analogues. REVENDICAUIONS 1 - Dispositif permettant de déterminer la distance entre un point de mesure, déplaçable le long d'une voie de translation, et un point de mesure fixe au moyen d'un ruban de mesure qui, enroulé sur un cylindre et susceptible d'entre déroulé de celui-ci, est fixé par son extrémité libre au point de mesure déplaçable, caractérisé en ce que ltaxe 6 du cylindre 5 est disposé perpendiculairement à la voie de translation 2 en étant décalé par rapport à celle-ci de telle sorte qu'en cas de déplacement du point de mesure 1 le ruban de mesure 4 se déroule du cylindre 5 ou s'enroule sur celui-ci dans un plan s'étendant parallèlement à la voie de translation 2, en ce que la cylindre 5 est décalé par rapport à la voie de translation 2 en direction axiale de telle sorte qu'en cas de déplacement du point de mesure I le long de la voie de translation 2 le ruban de mesure 4 s'enroule sur le cylindre 5 et se déroule de celui-ci obliquement par rapport à ltaxe 6 du cylindre, et en ce qu'il est prévu un équipement 11 pour déterminer la position angulaire du cylindre 5. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement pour la détermination de la position angulaire comprend un disque à réseau Il explorable optiquement et un compteur pour compter les divisions de réseau qui, lors de la rotation du disque Il, passent devant un équipement de lecture fixe. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le cylindre 5 est soumis à un couple qui tend à enrouler le ruban de mesure 4. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le cylindre 5 présente au moins un ressort de rappel pour produire le couple. 5 - Dispositif suivant la revendication 4, caracterisé en ce que le ressort de rappel est un ressort à col de cygne 13, 14. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la voie de translation 2 et le cylindre 5 sont susceptibles de coulisser l'un par rapport à l'autre en direction de l'axe 6 du cylindre.