Brevet FR2468873A1 — publié le 19810508

246887;3 La présente invention se rapporte à une tête de mesure pour le contrôle des dimensions linéaires des pièces mécaniques, comprenant Un bottier extérieur qui présente des faces externes latérales à peu près planes et parallèles à l'axe géométrique longitudinal du bottier; un bras de mesure mobile qui émerge d'une extrémité du bottier; un palpeur fixé au bras de mesure pour entrer en contact avec la surface de la pièce à contrôler, le palpeur pouvant se déplacer dans une direction qui est à peu près perpendiculaire à l'axe géométrique; des moyens supports de bras fixés au boîtier; des moyens transducteurs adaptés pour émettre un signal qui est fonction de la position du palpeur et des moyens de fermeture étanche servant à fermer le boîtier. On connaît déjà de nombreux types de tête de mesure destinée à l'inspection des pièces mécaniques effectuée sur des montages et/ou pendant l'usinage sur machines- outils et/ou pour le contrôle sur les machines-transferts. Dans la plupart de ces applications, on exige que non seulement les têtes de mesure garantissent le respect de hautes spécifications de précision et de reproductibilité des mesures,mais, en même temps, occupent peu d'espace, soient d'un poids réduit, puissent être facilement fixées à des supports, aient une étanchéité sûre et soient rela- tivement peu coûteux. Dans les têtes de mesure connues, le compromis entre ces diverses exigences, qui sont en partie contradictoires, n'est pas toujours satisfaisant. En fait, les têtes de mesure connues sont composées d'un grand nombre d'éléments qui doivent être fabriqués avec une grande précision, sont très volumineux, très lourds et très coûteux. Le but de l'invention est de réaliser une tête de mesure qui réalise un meilleur compromis entre les exigences mentionnées plus haut que les têtes de mesure connues. Ces buts ainsi que d'autres sont atteints dans une tête de mesure du type indiqué au début et dans laquelle, -2- suivant l'invention, le boîtier est essentiellement composé d'un élément tubulaire unique qui est ouvert à ses deux extrémités, lesdits moyens supports étant fixés à une face interne de l'élément tubulaire et les moyens de fermeture étanche étant adaptés pour fermer les extrémités de l'élément tubulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale verti- cale d'une tête de mesure pour le contrôle des dimensions linéaires suivant une première forme de réalisation de l'invention; la Fie. 2 est une vue en coupe longitudinale horizontale de la tête de mesure de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale verticale d'une tête de mesure suivant une autre forme de réalisation de l'invention, et la Fig. 4 est une vue partielle d'une coupe longitu- dinale horizontale de la tête de mesure représentée sur la Fig. 3. La tête de mesure représentée sur les Fig. 1 et 2 comprend un boîtier extérieur composé d'un seul élément tubulaire 1 qui est ouvert à ses extrémités et dont la section a un contour intérieur et un contour extérieur carrés. L'élément 1, qui est constitué par un tube étiré sans soudure, est bridé d'une façon qui sera décrite plus bas à un support 2 fixé lui-même à un socle 3 sur lequel est placée une pièce 4 dont il s'agit de contrôler la hauteur ou, plus précisément, l'écart de hauteur par rapport à une valeur nominale. Contre la surface supérieure interne (Fig. 1) du tube 1, est fixé, au moyen de deux rivets filetés 5 à trou borgne, un élément longitudinal plat 6 dont la largeur est légèrement inférieure à celle de la paroi. L'élément 6 se termine à une première extrémité par une aile 7 qui -3- s'étend dans une direction transversale à l'axe géométri- que du tube 1. L'aile 7 est percée d'un trou 8 qui donne passage à un câble électrique 9. Le câble 9 est logé dans une bague 10 qui est filetée extérieurement et comporte une partie 11 engagée dans le trou 8 de l'aile 7. A la partie 11 est fixé un-élément 12 qui forme un logement destiné à- contenir un noeud formé sur le câble 9 et servant à résister à l'arrachement. Un bouchon fileté 13 ferme l'extrémité du tube 1. Ce bouchon est percé d'un trou qui reçoit la bague 10. L'étanchéité est assurée par une garniture d'étanchéité élastique 14 qui est comprimée contre la face externe du bouchon 13 par un écrou 15. A l'autre extrémité de l'élément 6 est formée une autre aile 16 qui forme, avec l'élément 6 et l'aile 7 une seule et même pièce de tôle d'acier à ressort pliée. L'aile 16 comprend une première partie 17 qui s'étend dans une direction transversale et une deuxième partie 18 qui s'étend tdans une direction pratiquement axiale. La première partie 17 comprend une portion 19 d'épaisseur beaucoup plus faible et qui est flexible élastiquement de manière à pouvoir jouer le rôle de pivot. A la deuxième partie 18 est soudé, par des joints latéraux, un dément 21 en forme de L fait de tôle d'acier plate qui est de largeur identique à celle de l'élément 6. La grande branche du L s'étend dans une direction pratiquement axiale par rapport au tube 1 et la petite branche du L s'étend dans une direction pratiquement transversale. Dans la petite branche de l'élément 21 est ménagé un trou 22 dans lequel est fixée une extrémité d'un bras cylindrique 23 qui porte à son autre extrémité un élément palpeur 24 constitué par une tige filetée vissée dans un trou du bras 23 et par un palpeur destiné à entrer en contact avec la surface de la pièce 4. -4- Au droit de la petite branche de l'élément 21, le tube 1 est fermé à joint étanche par une garniture d'étanchéité 25 en caoutchouc souple et par une membrane protectrice faite de caoutchouc multicellulaire. La garniture 25 et la membrane 26 présentent des trous pour le passage du bras 23 et sont suffisamment élastiques pour permettre les déplacements du bras, c'est-à-dire les mouvements de rotation de ce bras autour de la portion 19. Normalement, ces mouvements sont de petite amplitude et on peut donc considérer que le palpeur 24 se déplace pratiquement dans une direction perpendiculaire à l'axe géométrique longitudinal du tube 1. La tête de mesure représentée sur les Fig. 1 et 2 comprend également un transducteur de position inductif du type en cuvette (pot-core) qui fournit un signal de mesure en réponse à la position du bras 23 et, par consé- quent, à celle du palpeur. Le premier élément du trans- ducteur renferme un bobinage électrique et est fixé à l'élément 6 tandis que le second élément 28, également en cuvette,est couplé à l'élément 21. Entre les éléments 6 et 21 est interposé un ressort 29 dont une extrémité est reliée à un support tronconique qui est logé dans un siège 31 ménagé dans l'élément 6. L'autre extrémité du ressort 29 est reliée à une vis 32 dont la tête est logée dans un siége 33 formé dans l'élément 21. La tête de la vis 32 est accessible à travers un trou 34 du tube 1 qui est obturé par un bouchon fileté 35. En tournant la tête de la vis 32, on peut ajuster la tension du ressort 29 et, par conséquent, la force de contact appliquée par le palpeur à la surface de la pièce à contrôler. Les fils du câble 9 et ceux de l'élément trans- ducteur 27 sont connectés à des zones conductrices 36 et 37 qui sont constituées par des circuits imprimés sur un panneau 38. Le panneau 38 est fixé à l'élément 6 et il présente un trou pour le passage de l'un des rivets 5. Pour le passage de ce rivet, il est prévu des trous à travers l'élément 6 et le tube 1 tandis que, pour le -5- passage du deuxième rivet 5, il est prévu des trous à travers le tube 1, l'élément 6 et l'élément 21. Le déplacement du palpeur 24 en direction de la pièce 4 est limité par la mise en contact des deux éléments 27 et 28 du transducteur tandis que, dans le sens opposé, le mouvement du palpeur est limité par la mise en contact de l'extrémité de l'élément 21 avec la paroi intérieure du tube 1. La forme de la portion 19 et l'action du ressort 29 sont telles que, dans les conditions de repos, les deux éléments 27 et 28 soient en contact entre eux et que le palpeur puisse décrire la course maximale dans le sens de la mesure. L'action du ressort 29 garantit que la force de contact appliquée par le palpeur sur la pièce 4, au cours de l'exécution de la mesure, sera de la valeur appropriée. Les distances séparant la ligne d'action du palpeur et l'axe du transducteur de la portion 19 sont identiques. Ceci permet d'obtenir un déplacement du palpeur égal (et de sens opposé) à celui de l'élément 28. Entre la tête de chaque rivet 5 et le tube 1 est interposée une bague d'étanchéité 39. La tête de mesure peut être serrée sur le support 2 au moyen de deux vis 40 qui sont vissées dans les filetages intérieurs des deux rivets 5. De cette façon, les rivets , en dehors de leur rôle d'assemblage entre l'élément 6 et le tube 1, c'est-à-dire entre le montage de bras et le boîtier de la tête, a également pour fonction de serrer cette tête sur un support. Les dimensions de la tête de mesure sont particuliè- rement petites. Par exemple, la section du tube 1 peut avoir des côtés de 12 mm à l'extérieur et de 10 mm à l'intérieur. La largeur des éléments 6 et 21 peut être de 9 mm. La tête de mesure peut être remplie, à travers le trou 35, d'un fluide à base de silicone ou d'un autre fluide amortisseur approprié. -6- Il est possible de démonter facilement la tête de mesure en brisant tout d'abord les rivets 5 au moyen d'une perceuse, après quoi on peut exécuter les travaux de réparation voulus. Ensuite, on réassemble la tête de mesure et on fixe l'élément 6 au tube 1 au moyen de deux rivets neufs. La tête de mesure représentée sur les Fig. 3 et 4 présente certaines différences par rapport à celle repré- sentée sur les Fig. 1 et 2, principalement en ce qui concerne le transducteur, le bras mobile et les rivets de fixation. On prévoit ici l'utilisation d'un trans- ducteur de position constitué par un transformateur différentiel qui comprend un boftier 41 ayant des faces externes planes renfermant les enroulements 42 du transformateur, un noyau mobile 43 et un panneau de circuit imprimé 44 auquel arrivent les fils du câble 9 et ceux du transducteur. Le transducteur est du type décrit dans la demande de brevet italien No 3365A/78 déposée le 21 mars 1978 et maintenant accessible au public. En ce qui concerne le bras mobile, en remplacement des deux éléments 6 et 21 de la tête de mesure repré- sentée sur la Fig. 1 et 2, est prévu ici un élément unique 45 fait d'une tôle plate d'acier à ressort, recourbée approximativement en U. L'élément 45 comporte une partie transversale 46 percée d'un trou 47. La partie 46 comprend deux zones de plus faible épaisseur qui agissent comme des pivots. Un bras 49 à section carrée traverse le trou 47 et est soudé au côté mobile 50 de l'élément 45. L'élément 45 est fixé à une paroi du tube 1 au moyen de deux rivets filetés 51. L'un des deux rivets 51 traverse deux trous ménagés dans les parois opposées du tube 1 et un trou ménagé à travers la partie longitudinale plate de l'élément 45 qui est fixé au tube 1. Le deuxième rivet 51 traverse deux trous ménagés dans le tube 1, un trou ménagé dans la partie longitudinale plate de l'é!-'ment 45 et un autre trou formé dans le côté 50. -7 - Chaque rivet est composé de deux éléments 52 et 53. L'élément 52 comporte une partie refoulée qui fixe la partie longitudinale plate de l'élément 45 à une-paroi du tube 1, le deuxième élément 53 est emmanché ensuite à force dans l'élément 52. L'élément 52 présente un filetagé 54 accessible à travers les têtes des deux éléments 52 et 53 du rivet. De cette façon, il est possible de fixer la tête de mesure au moyen de vis 55, sur un support 2, aussi bien au niveau de la face supérieure du tube 1 qu'au niveau de la face inférieure de ce tube (comme représenté sur la Fig. 3). Le bras 49 traverse une garniture d'étanchéité 56 et une membrane protectrice 57. Le câble 9 traverse une bague filetée 58 reliée à une aile 59 de l'élément 45. Une garniture d'étanchéité est interposée entre la bague 58 et le tube 1. Un écrou 61 et un contre-écrou 62 sont vissés sur la bague 58 pour maintenir cette dernière en position et comprimer on la garniture d'étanchéité 60. Il ressort de façon évidente de la description donnée ci-dessus et des dessins que les éléments des têtes de mesure représentées sont particulièrement simples et peu coûteux. L'utilisation d'éléments en tôle pour la fabrication du boîtier de la tête et des pièces du montage de bras et également les structures particulières qui sont représentées sur les dessins, permettent de réduire et de simplifier les opérations mécaniques. La plupart des opérations nécessaires, par exemple le formage, le cisaillage, l'étirage, le rivetage, etc. sont peu coûteuses. Un autre avantage réside dans les dimensions hors tout qui, ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, peuvent être réduites à des dimensions analogues à celles des têtes de mesure axiales du type connu sous les désigna- tions de "crayon" et de "cartouche". - 8 - - REVENDICATIONS - 1. Tête de mesure pour le contrôle des dimensions linéaires des pièces mécaniques (4) comprenant un boîtier extérieur (1) présentant des faces externes latérales à peu près planes et parallèles à l'axe géométrique longitudinal du boîtier (1); un bras de mesure mobile (23, 49) qui émerge d'une extrémité du boîtier (1); un palpeur (24) fixé au bras de mesure (23,49) pour entrer en contact avec la surface de la pièce (4) à contrôler, le palpeur (24) pouvant se déplacer dans une direction qui est à peu près perpendiculaire à l'axe géométrique; des moyens-supports de bras (6; 16,21; 45,46,50) fixes au boîtier (1); des moyens transducteui (27,28; 41 à 44) adaptés pour émettre un signal qui est fonction de la position du palpeur (24); et des moyens (13 à 15,25,26; 56 à 58, 60 à 62) servant à fermer le boîtier (1), caractérisée en ce que le boîtier est essentiellement composé d'un élément tubulaire unique (1) ouvert à ses extrémités, lesdits moyens-supports (6;45) étant fixes à une face interne de l'élément tubulaire (1), les moyens d'étanchéité (13 à 15, 25,26; 56 à 58, 60 à 62) étant adaptés pour fermer les extrémités de l'élément tubulaire (1) 2. Tête de mesure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens-supports comprennent un premier élément longitudinal (6;45)fixé à une: paroi de l'élément tubulaire (1); un deuxième élément (21;50) à peu près longitudinal, agencé à l'intérieur de l'élément tubulaire (1) et qui porte le bras de mesure (23; 49) et le palpeur (24); et un troisième élément de liaison (16; 46) qui relie le premier élément (6;45) au deuxième élément (21;50), le troisième élément (16;46) ayant une portion (19;48) qui est flexible élastiquement de manière à permettre au deuxième élément (21;50) de se déplacer autour de cette portion (19;48). 3_ Tête de mesure suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la section dudit élément tubulaire -(1) a un contour en forme de quadrilatère et des dimensions -9- pratiquement constantes. 4. Tête de mesure suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le premier élément (6;45) et le deuxième élément (21;50) des moyens-supports sont essen- tiellement constitués par des tôles d'acier plates. 5. Tête de mesure suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les tôles d'acier plates ont une largeur inférieure à celle de la surface interne de l'élément tubulaire (1). 6. Tête de mesure suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ledit troisième élément (16;46) des moyenssupports forme une seule pièce avec au moins l'un des deux autres éléments (6;45; 21;50) des moyens-supports. 7. Tête de mesure suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un ressort (29) qui agit sur le deuxième élément (21;50) pour déterminer la valeur de la force de contact appliquée par le palpeur (24) sur la surface de la pièce (4) à contrôler. 8. Tête de mesure suivant la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif (32) associé aux moyens-supports pour régler la tension du ressort (29). 9. Tête de mesure suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le troisième élément (18) des moyenssupports est soudé au deuxième élément (21) de ces moyens-supports. 10. Tête de mesure suivant l'une des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que les moyens transducteurs (27,28; 41 à 44) comprennent un câble électrique (9) et en ce que les moyens d'étanchéité comprennent une première garniture d'étanchéité (14;60)fixée à une extrémité de l'élément tubulaire (1), cette garniture d'étanchéité (14;60) comportant un trou pour le passage du câble électrique (9), et une deuxième garniture d'étanchéité (25;56) agencée à l'autre extrémité de l'élément tubulaire (1), cette - 10 - deuxième garniture d'étanchéité (25) présentant un trou pour le passage du bras (23;49) et étant flexible élasti- quement de façon à permettre les mouvements du bras. 11. Tête de mesure suivant la revendication 10, caractérisée en ce que ledit premier élément (6;45) des moyens-supports comprend une extrémité (7;59) qui s'étend dans une direction à peu près perpendiculaire à ladite surface interne, cette extrémité (7,59) présentant un trou pour le passage du câble. 12. Tête de mesure suivant la revendication 11, caractérisée en ce que ledit câble (9) forme un noeud résistant à l'arrachement adapté pour coopérer avec la surface de ladite extrémité (7) du premier élément (6) des moyens-supports. 13. Tête de-mesure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit transducteur est du type connu comme transducteur à cuvettes (27,28)("pot core"). 14. Tête de mesure suivant l'une des revendica- tions 2 à 13, caractérisée en ce que le deuxième élément (21;50) des moyens-supports est adapté pour coopérer avec la surface interne de l'élément tubulaire (1) pour limiter les mouvements du bras (23;49) -et ceux du palpeur (24). 15. Tête de mesure suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le premier élément (45), le deuxième élément (46) et le troisième élément (50) des moyens-supports sont essentiellement constitués par une seule pièce de tôle d'acier pliée qui a une forme sensiblement en U. 16. Tête de mesure suivant la revendication 15, caractérisée en ce que le troisième élément (46) des moyens-supports présente un trou pour le passage du bras (49), ce bras (49) étant fixé à une face du deuxième élément (50) des moyens-supports, face qui est opposée à une face du premier élément (45) des moyens-supports.