Brevet FR2432156A1 — publié le 19800222

La présente invention est relative à un instrument de mesure à main, en particulier à un pied à coulisse, mais éventuellement aussi à un instrument à cadran ou un palpeur, comportant une échelle incrémentielle et un dispositif de lecture pour 1 'explo- ration photo-électrique ou inductive de cette échelle, relié à un dispositif compteur ou indicateur électronique, le dispositif de lecture et l'échelle pouvant être déplacés relativement au moyen d'un capteur. L'avantage fondamental des instruments de mesure à main de ce genre relativement à ceux qui comportent une échelle à lecture de vernier ou, comme les instruments à cadran, une autre indication mécanique du résultat de mesure, réside dans le fait que le résultat de mesure peut être indiqué de façon bien lisible, par exemple en chiffres lumineux, de sorte que l'erreur de lecture, toujours possible dans u-n autre mode d'indication, peut être exclue dans une large mesure. I1 n'y a- aucune difficulté à détecter ni à indiquer le déplacement-du dispositif d'exploration relativement à l'échelle3 de façon plus précise que par exemple le deplacement d'une fenêtre munie d'un vérin relativement à une échelle mécanique à traits. En outre, dans le mode d'exploration décrit, on peut prévoir sur l'instrument de mesure à main des agencements supplémentaires permettant par exemple de fixer à volonté le point zero à partir duquel on effectue la mesure, de sorte que le processus de mesure est facilite et que des mesures de tolérance deviennent possibles. Il est possible aussi de transmettre les signaux de mesure de l'instrument de mesure à main à -un central, de sorte que, dans l'ensemble, un instrument de mesure à main du genre considéré offre un domaine d'application notablement plus grand qu'un instrument à main purement mécanique comparable, de construction connue. On a dejà signalé qu'avec des instruments de mesure à main du genre dont il s'agit, il est en principe possible d'indiquer les plus petites unités de l'échelle. Ainsi, on n'a aucune diffcul- té à obtenir dans le cas d'un pied à coulisse une indication en micromètres. Toutefois, une telle indication n' est utile ou rationnelle que si la précision de mesure effectivement réalisable est du même ordre de grandeur que la précision d'indication.La précision de mesure d'un pied à coulisse est influencee, entre autres, par le jeu du curseur relativement à l'échelle qui le guide et par le fait que, dans la pratique, on opère avec une pression variable d'application des becs de mesure sur les différentes pièces, de sorte que, lors des différentes mesures, il se produit des positions relatives différentes du curseurl.(dévi ations) relativement à la règle et aussi des flexions variables des becs de mesure. Dans des instruments conçus de façon analogue aux vis micrométriques, on a déjà tenté d'approcher le palpeur de la pièce à l'aide d'un ressort afin que la pression d'application reste à peu prés constante dans tous les cas. En pratique, une disposition correspondante ne peut être réalisée que dans des instruments de mesure à main destinés à une très petite étendue de mesure. Cependant, dans la plupart des cas, la force du ressort varie en fonction des dimensions de chaque pièce.et, en outre, le ressort est sujet à la fatigue, de sorte que l'on peut, tout au plus, executer avec la même precision des mesures qui se suivent immédiatement. L'invention a pour but de fournir un instrument de mesure à main du genre indiqué plus haut avec lequel il soit possible, par des moyens si.mples, d'augmenter notablement la precision de réglage et donc Ta precision de mesure. Le problème posé est résolu grâce au fait que le capteur constitue en même temps le palpeur d'un interrupteur de butee qui bloque le dispositif compteur ou indicateur lorsqu'il entre en action, ce palpeur pouvant être actionné par l'application à la pièce. Aussitôt que dans l'utilisation de l'instrument de mesure à main selon l'invention une pression prédéterminée agit sur le capteur, ou que le capteur prend dans sa monture une position relative qui peut être prédéterminée de façon très précise, l'interrupteur de butée est actionné et ainsi l'indication s'arrête, de sorte que l'on peut dire que toutes les mesures ont lieu dans les mêmes conditions, ce qui signifie en pratique que la précision de mesure réalisable est accrue relativement aux appareils connus mentionnés. Lorsqu'on utilise un pied à coulisse, des mesures successives s'effectuent chaque fois avec un couple de basculement ou de flexion égal agissant sur les becs de mesure. Pour actionner l'interrupteur de butée, le capteur peut être sous la forme d'un capteur de pression pur et simple ou encore d'un capteur sensible à la position. De façon correspondante, il existe- aussi les possibilités les plus diverses quand à sa conception.On peut disposer directement sur une branche ou pointe de mesure des capteurs de pression, par exemple des transducteurs piezoélectriques qui engendrent un signal pour une pression déterminée. il est plus simple que le capteur présente ou forme un élement réglable faisant saillie au delà de la position de mesure de consigne, sous l'action de ressorts ou similaires, dans le sens d'application à la piece et qui, lorsqu'il est rappelé par la pièce, actionne l'interrupteur de butée en atteignant la position de mesure de consigne.On peut ici prevoir un interrupteur actionné mecaniquement mais de préférence, on adaptera l'interrupteur de butée au-système d'exploration utilisé dans le cas d'espèce, on prévoira donc comme interrupteur un dispositif d'exploration correspondant aux dispositifs d'exploration de l'echell incrémentielle, réglable par l'intermédiaire du capteur, et qui, en atteignant une position déterminée relativement à la piste qu'il explore, engendre une impulsion de déclenchement ou similaire qui arrête le comptage ou l'indication. Si l'on arrête le comptage, l'indication est arrêtée aussi et le nouveau début du comptage, lorsque le capteur est rappelé et soulagé, met à nouveau en route la nouvelle variation d'indication. Toutefois, on peut aussi arrêter seulement l'indication, donc la bloquer à la valeur qui a été atteinte lorsque l'interrupteur de bute est entré en action. Ici, le compteur continue de fonctionner comme mémoire, de sorte que son contenu correspond exactement à la distance au point zéro etabli précédemment.Dans la disposition decrite en dernier lieu, on peut prévoir un interrupteur à main pour supprimer le blocage de l'indication ou encore un commutateur à fonctionnement automatique qui, une fo-is que l'interrupteur de butée à été soulagé ou au bout d'un temps prédéterminé, relie à nouveau le dispositif d'indication, le plus souvent numerique, au compteur qui a fonctionné entre temps comme mémoire, de sorte que Sur l'indicateur apparait à nouveau une valeur correspondant à la position relative exacte entre dispositif d'exploration et échelle et éventuellement rapportée à un point zéro fixe. Dans le cas d'un capteur sous forme de doigt ou de pointe, une partie de celui-ci peut être rétractable télescopiquement, de sorte que lorsqu'une position d'enfoncement déterminée est atteinte, l'interrupteur de butée est actionné. Concretement, un mode d'exécu tion préférentiel est caractérisé par le fait que dans le cas d'un pied à coulisse, le bec de mesure porté par le curseur et formant le capteur est monté sur le curseur de manière à pouvoir pivoter sur celui-ci en direction de l'autre bec de mesure avec limitation par butée, que des ressorts ou moyens similaires sont prévus pour le pousser à la position en avance sur la position de consigne et qu'à ce bec est relié un dispositif d'exploration supplémentaire de l'échelle incrémentielle prévue sur la règle du pied à coulisse, ou une piste de comm-ande supplémentaire prévue à côté de l'échelle et parcourant la longueur de celle-ci, et que lorsque le bec de mesure atteint la position de consigne relativement au curseur, le dispositif d'exploration supplementaire engendre le signal d'inter- ruption destiné au dispositif de comptage ou d'indication.En utilisant une piste de commande supplémentaire à côté de l'échelle in crémentielle, on compense aussi l'erreur qui peut se produire autrement par suit de légers écarts de parallélisme entre -l'échelle et le bord de guidage de la règle, car la piste de commande est paral lèle à la régIe et le dispositif d'exploration supplémentaire qui coopère avec elle commute en fonction de sa position relativement à la piste de commande. Le bec de mesure peut former, avec le support du dispositif d'exploration supplementaire, un levier coudé pouvant pivoter autour de l'axe transversal. On peut ainsi arriver à ce que même de légers pivotements du bec de mesure provoquent des déplacements relativement grands du dispositif d'exploration relativement à la piste de commande, de sorte que le moment ou apparaît le signal d'interruption est défini avec précision. Pour des cas speciaux, on peut aussi imaginer, dans un pied à coulisse, de prevoir sur le bec fixe le palpeur de l'interrupteur de butee, mais la structure d'ensemble devient alors compliquée relativement à la disposition décrite, à moins qu'on n'utilise de simples capteurs de pression montés dans le bec. Un exemple de l'objet de 1 'invention' est représente par les dessins sur lesquels La figure 1 est.une vue en élévation d'un pied à coulisse, le dispositif d'exploration, de comptage et-d'indication étant retire et seulement indiqué par un contour en trait mixte ; La figure 2 est un schéma simplifié de la succession de signaux qui est en action lorsqu'on effectue une mesure de longueur et La figure 3 montre, à la différence de l'échelle à exploration inductive de la figure 1, une echelle incrémentielle à exploration opto-electronique qui peut également servir avec des dispositifs d'exploration correspondants. Le pied à coulisse de la figure 1 comporte une règle 1 présentant un bec de mesure fixe 2. Sur la règle 1 est disposee, par exemple collée, une échelle incrémentielle prévue sur un support 4 et formée d'un dessin de traits 3 pouvant être exploré induc vivement. La règle 1 sert de guide à un curseur 5 suer lequel est loge, dans un boîtier 6 indique en trait mixte, un dispositif de lecture servant à l'exploration inductive de l'échelle 3 et suivi de dispositifs d'interprétation comprenant des discriminateurs de sens et des dispositifs de comptage, ainsi que des dispositifs d'indication. Une batterie d'alimentation est également prévue dans le bolier. Le dispositif indicateur est, de préférence, numérique à chiffres lumineux.Grâce à une disposition décalée des dispositifs d'exploration et à une interprétation appropriée des signaux engendrés par ceux-ci en coopération avec 1 'échelTè, 1 échelle est pratiquement encore subdivisée e-lectroniquement, de sorte qu'une lecture ou une indication atteignant l'ordure du micrometre est possible. Sur la figure 3, on a indiqué une e-chelle incrémentielle optique 7 prévue sur une-tige de verre et dont l'exploration est assurez par des cellules photo-électriques disposées derrière des masques munis de grilles correspondant à l'echelle, les cellules explorant l'échelle eclairée par des photo-diodes et engendrent de façon correspondante, lors du déplacement du curseur, des signaux dephasés entre eux et à partir desquels des signaux de comptage sont engendrés dans le dispositif de traitement. Un signal de comptage correspondant 8, qui peut être obtenu aussi bien dans l'exploration inductive que dan-s l'exploration optique, est représenté en haut de la figure 2.On l'a indiqué ici sous la forme diune succession de tensions rectangulaires égales. La distance entre deux flancs 9 correspond par exemple à une valseur mesurée déterminée telle que 1 ou 5 um. Tel qu'on l'a décrit jusqu'ici, l'instrument de mesure est connu en principe. Selon la figure 1, le bec de mesure mobile 10 est monté sur le curseur 5 de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe transversal il et un ressort de compression 12 tend à faire pivoter le bec de mesure dans le sens de la fleche 13, en direction de l'autre bec de mesure 2. Au bec 10 est relié, de manière à former un levier coudé 14, un bras qui porte à son extrémité un dispositif d'exploration 15 de l'échelle 3. Selon la figure 3, à côté de l'échelle incrémentielle lisible optiquement 7 est prévue une piste spéciale de--commande 16 destinée à un dispositif d'exploration optique prevu sur le levier 14. Dans les deux cas, le dispositif d'exploration 15 a pour rôle, lorsque le bec de mesure 10, pivotant en arrière autour de l'axe 11 à sa rencontre avec la pièce, atteint une position relative déterminée > d'engendrer un signal qui arrête l'indication du résultat de mesure sur le dispositif d'indication et bloque donc l'indication exactement lorsque la position relative mentionnée est atteinte de sorte que dif férentes mesures s'effectuent dans des conditions largement semblable et que l'erreur de mesure est notablement plus petite que dans d'autres instruments comparables. Une impulsion de déclenchement 17 engendrée par le dispositif d'exploration 15 et interrompant par son flanc l'impulsion de comptage 8 est représente par la figure 2. REVENDICATIONS 1. Instrument de mesure à main, en particulier pied à coulisse; comportant une échelle incrémentielle et un dispositif de lecture pour llexploration photo-électrique ou inductive de cette échelle, relie à un dispositif compteur ou indicateur électroniquej le dispositif de lecture et l'échelle pouvant être déplace relativement au moyen d'un capteur, instrument caractérisé par le fait que le capteur constitue en même temps le palpeur d'un interrupteur de butée qui bloque le dispositif compteur ou-indicateur lorsqu'il entre en action, ce palpeur pouvant être actionné par l'application à la pièce. 2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le capteur présente ou forme un élément réglable faisant sai lie au delà de la position de mesure de consigne, sous l'action de ressorts ou similaires, dans le sens d'application à la pièce et qui, lorsqu'il est rappelé par la pièce, actionne l'interrupteur de butée en atteignant la position- de mesure de consigne. 3. Instrument selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que dans le cas d'un pied à coulisse, le bec- de mesure porté par le-curseur et formant le capteur est monté sur le curseur de maniere à pouvoir pivoter sur celui-ci en direction de l'autre bec de mesure avec limitation par butée que des ressorts ou moyens similaires sônt prévus pour le pousser à la position en avance sur la position de consigne et qu'ace bec est relié un dispositif d'exploration supplémentaire de l'échelle incrementielle prévue sur la règle du pied à coulisse, ou une piste de commande supplémentaire prévue à côté de l'échelle et parcourant la longueur de celle-ci, et que lorsque le bec de mesure atteint la position de consigne relativement au curseur, le dispositif d'exploration supplémentaire engendre le signal d'interruption destiné au dispositif de comptage ou d'indication. 4. Instrument selon la revendication 3, caractérisé par 1-e fait que le bec de mesure forme avec le support du dispositif d'exploration supplémentaire un levier coudé pouvant pivoter autour de l'axe transversal.