Brevet FR2461923A1 — publié le 19810206

La présente invention se rapporte à un instrument de me- sure destiné au contrôle des dimensions linéaires, qui com- prend un support, des moyens d'articulation portés par ce sup- port, un bras combiné auxdits moyens d'articulation et mo- bile par rapport au support, un palpeur combiné au bras mo- bile pour transmettre à ce dernier des déplacements de me- sure, et un transducteur qui engendre un signal qui est fonc- tion de la position du bras mobile, les moyens d'articula- tion comprenant un élément ayant une partie affaiblie qui est flexible élastiquement de manière à définir un axe géo- métrique de rotation, cet élément comprenant une première partie et une deuxième partie ainsi qu'une partie de jonc- tion entre lesdites première et deuxième parties. L'invention se rapporte plus particulièrement aux ins- truments ou tête de mesure destinées à contrôler les dimen- sions linéaires des pièces mécaniques. On connaît déjà, par exemple par le brevet italien n 940 271, des instruments de mesure destinés à contrôler des dimensions linéaires qui comprennent un ou plusieurs axes d'articulation. L'articulation est obtenue en formant un trou ou une fente dans un élément qui porte le bras. Le trou ou la fente détermine une réduction brusque de l'é- paisseur de la section de l'élément de support, pour défi- nir ainsi une partie ayant une épaisseur minimum adaptée pour rendre cette partie élastiquement flexible, l'élément de support est donc formé de deux parties reliées par la partie de plus faible épaisseur, qui permet une rotation relative des deux premières parties, et par conséquent un mouvement du bras de mesure fixé à l'une des deux premières parties, par rapport à un support auquel la deuxième des deux parties est fixée. Ce type d'articulation assure le degré de flexibilité voulu pour obtenir le mouvement de rotation désiré mais, en même temps, il est très résistant aux contraintes qui pourraient tendre à engendrer des mouvements d'un type dif- férent. Par ailleurs, l'absence de tout mouvement de glissez 2. ment et de frottement assure la reproductibilité durable et la précision des prises de mesures. Toutefois, ces articulations connues présentent cerf - tains inconvénients en ce qui concerne le co t et la tech- nique de réalisation. Etant donné que le contrôle dimen- sionnel des pièces mécaniques peut exiger un grand nombre de têtes ou unités de mesure, il est évident que les in- convénients précités peuvent devenir très considérables. Un but de l'invention est de réaliser un instrument de mesure comprenant une articulation qui présente les avantages des articulations décrites plus haut mais qui puisse être fabriquée par un procédé plus simple et moins coûteux que ceux de la technique antérieure. L'invention a pour objet à cet effet un instrument du type précité et dans lequel, suivant l'invention, la par- tie de jonction est pliée ou courbée et présente sur son côté convexe un chanfrein adapté pour réduire localement l'épaisseur de la partie de jonction afin de définir la partie affaiblie. 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'un instrument de mesure pour le contrôle des di- mensions linéaires des pièces mécaniques suivant une première forme de réalisation de l'invention; - la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale hori- zontale de l'instrument représenté sur la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale verticale d'un instrument suivant une forme préférée de réalisation de l'invention; - la Fig. 4 est une vue en plan de l'instrument repré- senté sur la Fig. 1; - la Fig. 5 est une vue latérale d'un ensemble de bras pour tètes de mesure du type dit à parallélogramme suivant une troisième forme de réalisation de l'invention; 246 1923 3. - La Fig. 6 est une vue latérale partielle de l'ensem- ble de bras représentés sur la Fig. 5; - la Fig. 7 est une vue en coupe horizontale d'un élé- ment de l'ensemble de bras des Fig. 5 et 6; - les Fig. 8 et 9 sont respectivement une vue en coupe verticale et une vue en plan d'un ensemble de bras suivant une quatrième forme de réalisation de l'invention. La tête de mesure représentée sur les Fig. 1 et 2 com- prend un support 1 fixé à une base 2, et sur laquelle est posée une pièce 3 dont il s'agit de contrôler la hauteur, ou plus exactement, l'écart de hauteur par rapport à une valeur nominale. Sur le support 1 (Fig, 1) est bloqué un élément longi- tudinal plat 5 qui se termine à une extrémité par un re- bord 6 s'étendant dans une direction transversale par rap- port au support 1. Le rebord 6 est percé dl-Lun trou 7 pour le passage d'un câble électrique 8. Ce câble 8 porte un noeud 9 s'opposant à l'arrachement et qui prend appui sur la surface du rebord 6. Les conducteurs du câble 8 se terminent sur des bornes lC connectées à l'élément 5. L'élément 5 est en une seule pièce, et fait d'un morceau de tôle d'acier à ressort plié de façon à présenter une forme en U à son extrémité opposée au rebord 6. L'élément 5 comporte une partie transversale 11 percée d'un trou 12. Cette partie transversale 11 com- prend deux parties 14 et 15 de plus petite épaisseur qui jouent le rôle d'articulations. L'affaiblissement des deux parties 14 et 15 est obtenu par une opération de meulage exécutée par une machine à meuler et qui forme des chan- freins 16 et 17 dans la zone convexe de la partie 11. La surface des chanfreins 16 et 17 est à peu près perpendicu- laire aux deux branches de l'élément 5 à l'état de repos. Un bras 18 ayant une section carrée traverse le trou 12 et est soudé à une branche 19 de l'élément 5. La défor- mation élastique des parties 14 et 15 permet à la branche 19 et au bras 18 de tourner autour d'un axe géométrique qui 4. passe par les portions 14 et 15. Un palpeur 20 est serré à l'extrémité du bras 18. Un ressort 21 applique à la bran- che 19 une force qui tend à faire tourner ce bras 18 dans le sens des aiguilles d'une montre, pour mettre le palpeur 20 en contact avec la pièce 3, avec une force de contact appropriée. Un transducteur de position différentiel, comprend des enroulements 22 et est relié à la partie supérieure de l'é- lément 5, et une tige 23 fixée à la branche 19 et portant un noyau magnétique 24 qui engendre sous l'effet-d'une sour- ce d'alimentation et du c.ble de sortie 18, un signal ré- pondant à la position du palpeur 20. - La tête de mesure représentée sur la Fig. 3 est portée par un support 27 sur un côté duquel est fixée la branche plus courte 30 d'un élément en tôle d'acier 31 plié en L. La branche plus longue, qui constitue également le bras 32, porte un palpeur 33 de l'élément 31 à son extrémité et une tige 34 portant un noyau magnétique 35 en un point intermé- diaire de sa longueur. Le noyau magnétique 35 se déplace dans un enroulement 36 fixé au support 27. Un câble 37 relie l'enroulement 36 à une source d'éner- gie et à un appareil de détection, non représentés. les deux branches 30 et 32 de l'élément 31 sont reliées par une partie pliée 38 qui présente un chanfrein plat 39 sur son côté convexe. La surface de chanfrein 39 forme dans les conditions de repos un angle de 45 avec les axes géo- mètriques longitudinaux des branches 30 et 32. L'épaisseur de la toAle constituant l'élément 31 peut être, par exemple, de 2mm et, au chanfrein 39, cette épaisseur peut être ré- 3C duite à une valeur minimum de 0,7mm. La branche 32 peut donc ainsi décrire des mouvements de rotation limités autour de l'axe géométrique horizontali(perpendiculaire au plan de la Fig. 3) qui passe par la zone la plus amincie de la portion 38. Un ressort 40, tendu entre la branche 32 et le support 27 tend à faire tourner le bras 32 dans le sens des aiguilles jo d'une montre, pour mettre le palpeur 33 en contact avec la surface de la pièce à contrôler (non représentée) avec une force appropriée, L'ensemble de bras représenté sur les Fig. 5, 6 et 7 comprend deux éléments identiques 44 et 44' réalisés en tôle d'acier pliée. Ces deux éléments sont fixés, par exem- ple soudés, au niveau de leur base inférieure, sur un sup- port 45 fixé à un boîtier (non représenté) d'une tête de mesure. Sur la base supérieure des éléments 44 et 44' est fixé, par exemple soudé, un bras mobile 46 qui porte un palpeur (non représenté). On décrira maintenant l'élément 44 avec plus de dé- tails. Cet élément est formé d'une seule pièce en tôle d'a- cier pliée de manière à comporter deux branches horizon- tales 47 et 48 et une partie 49 à peu près verticale. Cette partie 49 comprend une région centrale 50 et deux ré- gions courbes 51 et 52 qui réunissent la région 50 aux deux branches horizontales 47 et 48 respectivement. Sur la surface extérieure convexe des régions 51 et 52 sont for- més deux chanfreins plats meulés 53 et 54 qui réduisent l'é- paisseur de la tôle de manière h former deux parties minces et flexibles élastiquement. Au repos, la surface des chanfreins 53 et 54 est per- pendiculaire aux branches horizontales 47 et 48. L'élément 44 comprend également deux plaques verticales et 56 fixées à la branche horizontale supérieure 48. L'é- lément 44', ainsi qu'on l'a déjà mentionné, est identique à l'élément 44 mais il est relié à celui-ci en position in- versée, c'est-à-dire que sa branche horizontale 48' est alignée sur la branche 47 et que la plaque 55' est alignée sur la plaque 55. Aux paires de plaques des deux éléments 44 et 44' sont fixés les organes actifs d'un transducteur, non représenté, et les extrémités d'un ressort également non représenté, qui développent la force de contact approprié entre un palpeur et la pièce à contrôler. 6. Il est évident que, alors que, dans les instruments des Fig. 1 à 4, les palpeurs décrivent essentiellement un mouvement de rotation, l'ensemble de bras représenté sur les Fig. 5 à 7 permet au palpeur de décrire un mouvement à peu près rectiligne, qui est typique des cadres en parallélogramme déformable. Toutefois, naturellement, chacune des quatre articulations définies par les parties amincies de la tôle d'acier permet un mouvement de rotation autour d'un axe horizontal perpendiculaire au plan de la Fig. 5. Le jeu de bras représenté sur les Fig. 8 et 9 permet également à la touche d'exécuter un mouvement à peu près rectiligne. L'ensemble de bras représenté sur la Fig. 8 est fixé à un support de la tête de mesure et est équipé d'un transducteur, la Fig. 9 étant une vue en plan du seul en- semble de bras. L'ensemble de bras représenté sur les Fig. 8 et 9 comprend un élément 57 en tôle pliée et comprend deux bases 58 et 59 qui sont parallèles au repos. La base 59 est percée d'un trou 60 pour recevoir et fixer une tige 61 qui porte le palpeur 62 et un noyau magnétique 63. La base 58 est serrée par des vis, non représentées, qui traversent des trous 64 et 65, à un support 66 qui porte un enroule- ment 67 d'un transducteur de position ayant un transforma- teur différentiel dont le noyau 63 fait également partie. L'élément 57 comprend également une partie oblique ou diagonale 68 percée d'un trou 69 qui donne passage à la tige 61. Les éléments de la partie 68 en diagonale sont re- liées aux bases 58 et 59 par deux paires de liaisons qui dé- finissent des axes d'articulation. Les deux paires de liai- sons sont formées de deux parties 70 et 71 de l'élément 57 qui sont pliées avec une forme en U et les extrémités du U sont rapprochées. Les deux parties 70 et 71 sont affaiblies par des ouvertures 72 et 73 et par des chanfreins plats 74 et formés par le côté corvexe des parties 70 et 71, par une opération de meulage. La surface des chanfreins 74 et 75 est perpendiculaire aux bases 58 et 59 au repos. Les parties et 71 qui présentent une surface cylindrique sur leur i1 24 î 922 7. face concave intérieure définissent quatre parties minces 76, 77, 78, 79 qui déterminent deux paires d'axes d'articu- lation. Les articulations 76 et 77 sont alignées le long d'un premier axe géométrique de rotation et les articula- tions 78 et 79 le long d'un deuxième axe géométrique de rotation. Ces deux axes geométrique de rotation sont con- tenus dans un plan parallèle aux deux bases58 et 59 et sont équidistants de ces deux bases. L'aze géométrique de la tige 61 et de la touche 62 se trouve dans une position centrale par rapport aux parties 76, 77, 78 et 79. Les quatre articulation définies par les parties 76, 77, 78 et 79 sont réalisées de manière à donner la même flexibilité tandis qu'elles opposent une résistance considérable aux efforts autres que les fle- xions, en particulier aux torsions. Lorsqu'une force est appliquée au palpeur 62, darns la direction de l'axe géométrique de la tige 61, le mouvement du palpeur qui résulte des rotations autour des articula- tions 76, 77, 78 et 79 est dirigé suivant l'axe géométri- que de la tige 61. L'ensemble de bras représenté sur les Fig. 8 et 9 per- met ainsi un mouvement axial du palpeur en mettant en oeu- vre une forme de construction simple qui comprend deux pai- res d'articulations sans frottement et sans glissement, ob- tenue par utilisation d'une seule pièce de t8le pliée à peu près en S. Pour augmenter la résistance à la flexion de la bran- che 19 de l'élément 5 représenté sur les Pig. i et 2 et de la branche 32 de l'élément 31 représenté sur les Fig. 3 et 4, on peut prévoir sur ces branches 19 et 32 des nervures de raidissement obtenues en rabattant deux bords latéraux des éléments 5 et 31. Bien que l'invention ait été décrite en référence à des formes de réalisation appliquées aux instruments électroni- ques elle peut également s'appliquer à des dispositifs méca- niques ou pneumatiques ou à d'autres instruments d'un type différent. 8. - REVENDICATIONS - 1 - Instrument de mesure pour contrôler des dimensions linéaires, du type comprenant un support, des moyens d'arti- culation portés par ce support, un bras combiné auxdits moyens d'articulation et mobile par rapport au support, un palpeur combiné au bras mobile pour imprimer à ce dernier des déplacements de mesure et un transducteur qui engendre un signal fonction de la position du bras mobile, les moyens d'articulation comprenant un élément ayant une par- tie affaiblie qui est flexible élastiquement de façon à dé- finir un axe géomètrique de rotation, cet élément comprenant une première partie et une deuxième partie ainsi qu'une par- tie de jonction entre la première partie et la deuxième partie, cet instrument étant caractérisé en ce que ladite partie de liaison (38) est coudée et porte sur son côté convexe un chanfrein (39) adapté pour réduire localement l'épaisseur de la partie de liaison afin de définir ladite partie affaiblie. 2 - Instrument suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit chanfrein (39) est plat. 3 - Instrument suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que ledit élément (31) pré- sente essentiellement la forme d'un L. 4 - Instrument suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément en L est essentiellement composé d'un seul morceau de tôle d'acier pliée et que le bras est essentiellement constitué par une branche (32) de l'élément en L: - Instrument suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que ledit élément (5) a la forme d'un U. 6 - Instrument suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément en U est composé d'un seul morceau de tôle d'acier. 7 - Instrument suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite partie de liaison (16) correspond à la base 24[4 1922 o du U et est percée d'un trou central (12) qui donne passage au bras (16) , le trou divisant ladite partie affaiblie en deux portions. 8 - Instrument suivant l'une quelconque des revendica- tions 6 et 7, caractérisé en ce que la surface du chanfrein (16, 53, 54) est à peu près perpendiculaire aux deux bran- ches du U. 9 - Instrument suivant l'une auelconaue des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le chanfrein (39) présente une surface inclinée par rapport aux branches du L. - Instrument suivant la revendication 9, caracté- risé en ce que la surface du chanfrein présente une surface inclinée par rapport aux branches du L. ll - Instrument suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la surface du chanfrein forme, au repos, un angle de 459 par rapport aux branches du L. llbis - Instrument suivant l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ar- ticulation comprennent un ensemble de bras du type parallè- logramme, cet ensemble de bras comprenant deux éléments (44, 44') placés côte à côte, chaque élément présentant deux branches parallèles et une partie qui relie les deux bran- ches, la partie de liaison définissant, à proximité des branches correspondantes, deux parties pliées (51, 52) por- tant des chanfreins (53, 54) sur leur côté convexe. 12 - Instrument suivant la revendication 11, caracté- risé en ce que chacun des éléments (44, 44') placés côte à côte est composé d'une seule pièce de tôle pliée. 13 - Instrument suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que ledit élément com- prend deux parties pliées (77, 79) qui portent des chan- freins plats (53, 54) sur leur côté convexe pour définir deux parties affaiblies, l'élément étant adapté pour permet- tre au palpeur de décrire des déplacements à peu près rec- tilignes. 14 - Instrument suivant la revendication 16, caractérisé MO. en ce que ledit élément comporte deux bases (58, 59) qui sont parallèles à l'état de repos, l'une des bases (58) étant fixée au support et l'autre supportant le palpeur, les parties affaiblies (70, 71) définissant deux axes de rotation géométriques qui sont contenue: dans un plah pa- rallèle aux deux bases. - Instrument suivant l'une quelconque des reven- dications 13 et 14, caractérisé en ce que chacune des par- ties pliées définit deux articulations de rotation. 16 - Instrument suivant l'une quelconque des revendi- cations 13 à 15, caractérisé en ce que ledit transducteur comprend des circuits fixés audit support. 17 - Instrument suivant l'une quelconque des revendi- cationsl3 à 16, caractérisé en ce que ledit élément (57) a la forme générale d'un S. 18 - Instrument suivant la revendication 17, carac- térisé en ce que ledit élément(57) en S est formé d'une seule pièce de t8le pliée.