Brevet FR2468102A1 — publié le 19810430

L'invention concerne un appareil de mesure des trois axes de coordonnées,comportant une plaque à dresser rectangulaire disposée horizontalement, sur l'un des côtés de laquelle se trouve un montant vertical qui coulisse dans le sens horizontal (axe des x) et qui porte un chariot qui coulisse dans le sens vertical (axe des z) en maintenant un bras transversal qui coulisse horizontalement (axe des y), c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe des x, et qui, sur l'extrémité surplombant la plaque à dresser, porte une tête de mesure. Les appareils de mesure de ce type sont utilisés pour mesurer les objets tridimensionnels maintenus sur la plaque à dresser. Ces objets à mesurer peuvent être, par exemple, des maquettes, des échantillons, etc. Ces appareils de mesure sont des appareils de haute précision dont la sensibilité se situe dans la gamme micrométrique,pour des grandeurs de mesure de la gamme métrique. L'inconvénient susceptible de fausser la précision de mesure indispensable réside dans la grande portée du bras transversal qui est fixé sur le montant vertical et qui permet de mesurer les valeurs sur l'axe des y, et de reporter les contours prélevés sur la pièce de mesure, tant sur l'axe des x que sur l'axe des y.Le moment de torsion qui s'établit à la hauteur du point d'articulation du bras transversal provoque une déformation à la flexion du support, notamment en présence et sous l'effet de coordonnées de grande valeur reportées sur l'axe des z. Par ailleurs, ce moment de torsion provoque le basculement du support de l'axe des z hors du palier lisse, lequel assure le coulissement de ce support en direction de l'axe des x. En utilisant des paliers à air comprimé pour le logement de ce montant, qui correspond à l'axe des z, l'ampleur de ce basculement peut atteindre des valeurs proches de 10 rm. Cette déformation à la flexion, ainsi que la déviation du palier sur le montant de l'axe des z, conduisent inévitablement au faussement des valeurs de mesure correspondant à l'axe des z, certes, mais aussi et surtout au faussement des valeurs rapportées à l'axe des y. Pour éviter les flèches sur le montant, et pour améliorer ainsi la précision de mesure, on équipe, d'une manière connue, ce montant d'un certain nombre d'étais ancrés sur la plaque de base portant ce montant. Or, l'élasticité résiduelle, ainsi que la déviation, au niveau du palier, qui subsistent malgré ce haubannage, sont encore suffisantes pour provoquer des imprécisions dépassant les limites de tolérance admises. Ainsi, par exemple, et malgré cet étaiement, les erreurs de mesure s'articulent encore autour de 0,12 mm sur un appareil dont le montant atteint une hauteur de 1200 mm, et dont la partie erporte-à-faux du bras transversal accuse une longueur de 1000 mm. I1 incombe à l'invention de supprimer, sur un appareil de mesure selon les trois axes de coordonnées du type défini ci-dessus, les erreurs de mesure provoquées par le moment de torsion, c'est-à-dire par l'effet de levier. Le problème ainsi posé est résolu par l'invention, qui propose un appareil de mesure selon les trois axes de coordonnées du type défini ci-dessus, caractérisé par un contrepoids qui, dans un dispositif de guidage fixé directement ou indirectement sur le support, coulisse dans le sens de l'axe des y et compense le mouvement de torsion provoqué par le bras transversal au niveau du montant vertical. L'invention se base sur l'idée selon laquelle les erreurs de mesures provoquées par la déformation du montant ne doivent pas être éliminées par des opérations d'étaiement ou de haubannages supplémentaires, mais par des mesures de compensation des moments de torsion, voire des effets de levier qui agissent sur ce montant. Cette compensation est obtenue à l'aide d'un poids de compensation, c'est-à-dire à l'aide d'un contrepoids qui coulisse parallèlement au bras transversal. La masse du contrepoids est déterminée avantageusement de manière que la distance de glissement de ce contrepoids puisse hêtre démultipliée par rapport à la distance de glissement du bras transversal, et que cette plage de démultiplication se situe approximativement entre 1/3 et 1/6. Le glissement du contrepoids peut s'effectuer soit à la main, soit à l'aide d'un mécanisme d'entratnement approprié. Si l'on veut assurer la coordination entre le mouvement de glissement du bras transversal et le mouvement de glissement du contrepoids, il suffit d'intercaler un élément de couplage entre le contrepoids et le mécanisme d'entrainement, de manière que, pour les besoins du réglage, le contrepoids puisse être déplacé indépendamment du mécanisme. Dans le cas le plus simple, le mécanisme d'en trainementagit sur un chariot qui glisse dans le dispositif de guidage, et sur lequel coulisse le contrepoids proprement dit. Le blocage du contrepoits, sur le chariot de réglage, peut s'effectuer à l'aide d'une simple vis de blocage. Tant sur le dispositif équipé d'un mécanisme d'entraînement approprié du contrepoids que sur l'appareil à commande manuelle, le réglage, c'est-àdire la compensation entre la déformation à la flexion et la déviation du palier au niveau de la tête de mesure, peut s'effectuer à l'extrémité avant du bras transversal, à l'aide d'un élément de mesure relié au montant. Dans ce cas le plus simple, cet élément de mesure peut présenter la forme d'un niveau à eau miniaturisé, alors que dans les cas plus complexes, il peut être fait appel à un palpeur électronique. Le dispositif de guidage du contrepoids, qui, de préférence, présente la forme d'un rail, peut être fixé sur l'extrémité supérieure du montant. Selon une autre forme de réalisation, ce dispositif de guidage peut également être fixé sur le chariot qui porte le bras transversal. Selon encore une autre forme de réalisation, ce même dispositif de guidage du contrepoids peut être réalisé sur le bras transversal mêmes soit sous la forme d'une rainure entièrement dégagée qui est ménagée sur sa face supérieure et qui assure le coulissement du contrepoids, soit aussi sous la forme d'une perforation centrale, dans laquelle le contrepoids coulisse dans le sens axial.Dans tous les cas, la masse et la distance de glissement du contrepoids sont déterminés, par rapport à la masse et à la distance de glissement du bras transversal, de manière que les moments de torsion, voire les effets de levier, qui agissaient sur le montant vertical, soient entièrement supprimés, quelles que soient les sollicitations supportées par le bras transversal. Les erreurs de mesure provoquées par la déformation à la flexion du montant se trouvent ainsi entièrement éliminées. Les caractéristiques et les avantages de cette invention ressortiront de la description ci-après, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé, dont la Figure unique représente une vue partielle schématique, dans l'axe des x, d'un exemple de réalisation de l'appareil de mesure des trois axes de coordonnées. La Figure unique représente une vue partielle, en élévation, très schématique de l'appareil de mesure défini par l'invention, comportant un montant 2 fixé sur l'extrémité arrière d'une plaque à dresser 1 sur laquelle se pose l'objet à mesurer. Le montant vertical 2 se déplace dans le sens de l'axe des x, c'est-à-dire perpendiculairement au plan de représentation de la Figure 1. Un chariot 3 coulisse dans le sens vertical sur ce meme montant . Ce chariot 3 est équipé d'un palier 4 dans lequel le bras transversal 5 coulisse dans le sens horizontal, c'est-à-dire dans le sens de l'axe des y, lequel est perpendiculaire à l'axe des x. L'extrémité du bras transversal 5 porte une tette de mesure 6, qui suit les contours de l'objet de mesure fixé sur la plaque à dresser 1. Au-dessus du palier 4, un rail de guidage 7, parallèle au bras transversal 5, est fixé sur le chariot 3. Un contrepoids 8 coulisse sur le rail de guidage 7, dans le sens de l'axe des y. Une transmission par engrenage, non représentée sur le dessin, transmet le mouvement de coulissement qu'effectue le bras transversal 5 dans le sens de l'axe des y, dans le sens contraire au sens de déplacement du contrepoids 8, et dans un rapport de démultiplication de 4/1. La masse du contrepoids 8 est déterminée de manière que, pendans toute la durée du processus de coulissement, dans le rapport de démultiplication précisé, le moment de torsion , au niveau du chariot 3, se trouve réduit à zéro. Selon un exemple de réalisation différent, le rail de guidage 7 portant le contrepoids 8 peut également etre fixé sur l'extrémité supérieure du montant vertical 2. Dans ce cas, l'entrainement se fera par l'intermédiaire d'un arbre de transmission parallèle au montant 2. I1 apparait ainsi que le contrepoids assure, en présence de valeurs importantes apparaissant sur la base des z, une compensation très largement suffisante. Cette compensation décroit, certes, en présence de valeurs plus faibles sur cet axe des z. Or, dans ce cas, c'est-à-dire en présence de ces valeurs réduites, la déformation à la flexion n'apparat pratiquement plus, c'est-à-dire qu'elle n'a pratiquement plus à etre prise en compte. L'avantage obtenu par une telle structure du contrepoids réside dans le fait qu'en aucun cas le dispositif de guidage 7 ne pénètre dans l'espace de mesure déterminé au-dessus de la plaque de dressage 1. REVENDICATIONS 1 - Appareil de mesure des trois axes de coordonnées, comportant une plaque à dresser rectangulaire disposée horizontalement, sur l'un des côtés de laquelle se trouve un montant vertical qui coulisse dans le sens horizontal (axe des x) et qui porte un chariot qui coulisse dans le sens vertical (axe des z) en maintenant un bras transversal qui coulisse horizontalement (axe des y) , c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe des x, et qui, sur l'extrémité surplombant la plaque à dresser, porte une tette de mesure, caractérisé par un contrepoids (8) qui, dans un dispositif de guidage (7) fixé directement ou indirectement sur le support (2), coulisse dans le sens de l'axe des y et compense le mouvement de torsion provoqué par le bras transversal (5) au niveau du montant vertical (2). 2 - Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (7) est fixé sur l'extrémité supérieure du montant vertical (2). 3 - Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (7) est fixé sur le chariot (3). 4 - Appareil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (7) est aménagé dans le bras transversal (5). 5 - Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un mécanisme d'entrainement transforme le mouvement de coulissement du bras transversal en un mouvement de coulissement dans le sens contraire du mouvement du contrepoids (8). 6 - Appareil de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un dispositif de couplage permet d'effectuer un mouvement de coulissement du contrepoids (8) indépendamment du mécanisme d'entrainement.