Brevet FR2484634A1 — publié le 19811218

La présente invention est relative à un instrument de mesure conçu en particulier comme instrument de mesure de longueurs ou d'angles, mais pouvant être aussi éventuellement une balance ou un autre instrument de mesure, dans lequel une échelle avec index est remplacée par un affichage électronique. L'invention concerne surtout un instrument de mesure comprenant une règle et un ensemble d'exploration qui, lorsqu'il se déplace, engendre des signaux électriques de mesure qui correspondent à la graduation de la règle et qui peuvent être amenés à une unité d'affichage ou d'interprétation. Dans les instruments de mesure de ce genre, dans le cas normal, on déplace l'ensemble d'exploration relativement à la règle immobile, mais on connait aussi des formes d'exécution dans lesquelles la règle seule, ou la règle et l'ensemble d'exploration, sont réglables. Dans les instruments de mesure de longueurs et d'angles, on peut prevoir des règles à graduation incremen- tielle ou encore à graduation absolue. Dans le cas de gra duations incrémentielles, il est connu de prévoir, en un ou plusieurs points de la règle, des repères supplémentaires qui facilitent le reglage ou qui, après des interruptions ou perturbations de fonctionnement, facilitent un nouvel étalonnage ou permettent plus facilement d'amener à des positions prédéterminées le coulisseau ou dispositif similaire dans lequel est logé l'ensemble d'exploration. Le plus souvent, on tire parti de ces reperes pour engendrer des signaux de repère speciaux. Grâce aux signaux électriques engendres, on peut actionner des compteurs et des dispositifs d'affichage qui font suite. I1 est connu aussi d'amener les signaux obtenus lors de l'exploration de la règle à un dispositif de commande d'une machine-outil ou analogue, et de les utiliser dans la commande de cette machine. En outre, il est connu de prevoir des dispositifs d'affichage sur l'instrument de mesure luimême et d'amener les signaux, par des câbles, à un dispositif central d'enregistrement ou à une autre unité fixe d'affichage ou d'interprétation. Les signaux électriques de mesure peuvent être engendres selon différents principes de mesure.Outre que l'on engendre inductivement ou capacitivement des signaux dépendant de la course, on utilise frequemment, surtout dans la mesure de longueurs-et d'angles, en particulier dans le cas de graduations incrémentielles, des regles lisibles optiquement qui sont lues par l'intermédiaire de capteurs opto-électroniques de l'ensemble d'exploration. Ici, pour l'éclairage de la règle, on utilise le plus souvent des diodes à emission de lumière et, pour la lecture, des photo-transistors.Dans les formes d'execution connues, on dispose dans l'unité de lecture des réseaux de lecture à travers lesquels s'effectue la lect-ure de la règle, de sorte que lors du mouvement relatif de la règle et de l'unité de lecture, il apparaît des signaux, par exemple sinusoidaux, dont la longueur correspond à la graduation de la règle. Par une disposition décalée des ensembles d'exploration, on peut engendrer des signaux déphasés qui permettent une reconnaissance de direction, dont on peut tirer parti pour renverser un compteur à double sens et qui permettent en outre, par voie électronique et avec des moyens relativement sixtes, une subdivision supplémentaire de la règle. Outre les repères fixes mentionnés, servant à définir des points déterminés de la règle, il existe aussi un repérage électronique dans lequel on définit par mémorisation des points de la regle qui peuvent être choisis ; dans le cas le plus simple, s'il s'agit d'un instrument de mesure de longueur, le compteur à double sens est remis à zero lorsqu'un tel point de la règle est atteint. En tout cas, pour engendrer, inter préter et transmettre le signal, pour afficher le résultat de mesure et pour les autres agencements le plus souvent prévus au sein de l'unité de production de signaux et d'interprétation, par exemple pour mémoriser un point zéro qui peut être choisi, une alimentation électrique est nécessaire.Dans le cas d'instruments de mesure incorporés, les dispositifs prévus sur la partie réglable sont alimentés par l'intermédiaire de câbles. Dans le cas d'un ensemble d'exploration photo-élec- trique, l'alimentation en lumière s'effectue aussi, depuis des lampes à position fixe, par l'intermédiaire d'un câble flexible de fibres de verre. Dans les instruments de mesure manuels, par exemple les pieds à coulisse ou instruments de mesure- similaires à des micromètres, il est connu d'assurer l'alimentation au moyen de piles ou d'accumulateurs incorporés. Aucun des dispositifs connus ne peut donner entièrement satisfaction. Les câbles participant au mouvement constituent une source continuelle de perturbations et nuisent à l'accessibilité de l'appareil auquel l'instrument de mesure est incorpore. Dans le cas des piles ou des accumulateurs, il est nécessaire de les entretenir en permanence et d'en avoir en réserve et, en outre, les dispositifs électroniques sont sensibles à une baisse de tension, de sorte que malgré des circuits de stabilisation coûteux, il existe une source latente d'erreurs. De façon analogue, des problemes semblables se posent dans d'autres instruments de mesure où, en déplaçant un ensemble d'exploration relativement à une règle, on engendre des signaux, par exemple par voie magnétique, inductive ou capacitive, ou à l'aide d'ultra-sons. Par règle, il faut entendre tout élément qui convient, avec un ensemble d'exploration, pour engendrer des signaux dependant de la-osition. Dans la transmission des signaux de mesure à des dispositifs centraux ou fixes d'affichage ou de commande, par l'intermédiaire de câbles, un autre problème réside dans un parcours correct des câbles et dans la sensibilité aux perturbations qui résulte de tout câble traînant. Dans un instrument de mesure de l'espèce definie, l'invention réside essentiellement dans le fait que 1 'ali- mentation électrique, au moins de l'ensemble d'exploration, est assuree- par un générateur de petite puissance pouvant être entraîné au moyen de la partie réglable de l'instrument de mesure lorsqu'elle se déplace. L'idee qui est à la base de l'invention est que, dans les instruments de mesure de l'espèce considérée, il se produit toujours un déplacement relatif entre l'ensemble d'exploration et la règle, et que l'on dispose donc d'un mouvement dont on peut tirer parti pour entrainer un générateur de petite puissance. Le générateur de petite puissance prévu est, de pré ference, branché dans le circuit d'alimentation par l'intermédiaire d'une batterie-tampon. On peut prévoir soit une alimentation complète des parties électriques de l'instrument de mesure par le générateur de petite puissance, soit seulement une alimentation de secours de l'ensemble d'exploration lui-même ou d'une mémoire qui lui est reliée, par exemple une mémoire de point zéro.Dans la plupart des cas, on utilisera aussi des circuits économiseurs, par exemple dans un instrument de mesure manuel avec compteur et affichage, on fera en sorte que l'affichage puisse être mis hors circuit et en circuit par l'intermédiaire d'interrupteurs spéciaux, ce qui fait que le résultat de la mesure est bien présent dans le compteur, mais qu'on l'appelle seulement sur l'affichage en cas de besoin. L'interrupteur prévu pour l'affichage peut être sous forme d'interrupteur à effleurement.Egalement lorsque l'ils trument de mesure est installé à demeure dans une machine, on peut obtenir par des moyens simples une alimentation suffisante par le générateur de petite puissance si, par exemple, pendant tout le fonctionnement de la machine, l'instrument de mesure suivant le mouvement, le générateur reste en service, tandis que l'instrument de mesure n'est branché que pour les processus de mesure effectivement nécessaires. En rechargeant continuellement une batterie-tampon prévue, on obtient une tension d'alimentation constante. Selon un mode d'exécution possible, dans un instrument de mesure de longueurs, un générateur de petite puissance pouvant être entraîné par rotation est disposé dans un coulisseau ou dispositif similaire contenant l'ensemble d'exploration et peut être entraîné par l'intermédiaire d'une roue d'entraînement qui est en coopération de déroulement avec un guide disposé sur la règle, parallèlement à celle-ci. Selon une autre possibilité, le générateur de petite puissance est sous la forme d'une machine linéaire dont la partie linéaire est disposée sur la règle, parallèlement à celle-ci, et dont l'autre partie est disposée dans un coulisseau ou dispositif similaire, réglable avec l'ensemble d'exploration. La partie lineaire peut être formée d'une bande portant côte à côte de multiples aimants permanents. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, l'unité d'affichage ou d'interprétation est en position fixe et entre l'ensemble d'exploration et l'unité d'affichage ou d'interprétation est prévu un parcours de transmission sans fil avec émetteur et recepteur, en particulier a infra-rouge ou à ultra-sons, dont l'émetteur, relie à l'ensemble d'exploration, est placé dans le circuit d'alimentation du générateur de petite puissance. Ici, sur le coulisseau peut.aussi être prévue une unité d'affichage. Le parcours de transmission sert alors à commander un affichage central ou un dispositif de commande central. On n'a plus besoin de câble pour la liaison avec le coulisseau.De préférence, seuls les dispositifs absolument nécessaires pour détecter les signaux de mesure sont prévus sur le coulisseau et tous les autres dispositifs sont prévus dans la région fixe de l'instrument de mesure. Un parcours de transmission à infra-rouge peut être renvoyé plusieurs fois par des réflecteurs. Toutefois, dans le cas le plus simple, le récepteur du parcours de transmission est en position fixe dans une région terminale de la règle. L'objet de l'invention est représenté a titre d'exemple, dans le cas d'instruments de mesure de longueurs, par le dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en élévation d'un instrument de mesure conçu de façon analogue à un pied à coulisse 9 La figure 2 montre une coupe-transversale du pied à coulisse de la figure 1 et un schéma par blocs de l'ensemble d'exploration et de l'unité d'affichage ; La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, montrant une variante, et La figure 4 montre en élévation schématique une machine a laquelle est incorporé un instrument de mesure de longueurs. Le pied à coulisse selon les figures 1 et 2 comporte, de manière en elle-même connue, une glissiere de regle reliée à l'une des mâchoires de mesure 1, une regle 3 munie par exemple d'une graduation incrémentielle, étant insérée dans la glissière de règle. De manière usuelle en elle-même, un curseur 5, relié à la deuxième mâchoire 4, est guidé de façon réglable longitudinalement sur la glissière 2 de la règle et comporte un ensemble d'exploration destiné à explorer la règle 3, ainsi qu'une unité d'affichage 6.Lorsque la règle 3 comporte une graduati-on incrémentielle dont les traits et les intervalles sont égaux, on peut rendre réfléchissant l'envers de la règle 3 et prévoir une unité d'exploration opto-électronique munie de diodes à émission de lumiere, de réseaux de lecture et de photo-transistors qui, lors de l'exploration de la règle, engendrent des signaux, par exemple sinusoldaux, dont la longueur correspond à la graduation de la règle et qui sont déphasés entre eux. L'ensemble d'exploration et une unité d'interprétation qui. fait suite sont désignés par 7 sur le schéma par blocs de la figure 2. Cette unité d'interprétation peut comporter des amplificateurs, des dispositifs permettant de subdiviser davantage la règle électroniquement et un compteur à double sens qui commande l'unité d'affichage numérique 6. L'alimentation électrique est assurée par un générateur de petite puissance 8, pouvant être entraîné en rotation, logé dans le curseur 5 et pouvant être entrainé par l'intermédiaire d'un pignon 9 qui engrène avec le bas de la glissière 2, constituant une crémaillère 10. Le génerateur 8 alimente une batterie-tampon 11 de laquelle part le conducteur d'alimentation de l'ensemble d'exploration et des unités. d'in- terprétation et d'affichage 6, 7. Dans le mode d'exécution de la figure 3, dans la région marginale inférieure de la glissière 2 est disposée, parallèlement à la règle3, la partie linéaire 12 d'une machine lineaire formant le générateur de petite puissance. L'autre partie 13 de la machine linéaire est reliée au curseur et alimente à nouveau la batterie 11. Dans la machine selon la figure 4, qui peut être une machine-outil, sur le banc 14 est disposée une regle incrémentielle 15. L'ensemble d'exploration de cette règle est logé dans un coulisseau 16 qui présente à son tour un pignon 17 pour l'entraînement d'un générateur de petite puissance et qui contient aussi la batterie 11. Les signaux de mesure sont amenés à un émetteur 18, également alimenté par le générateur de petite puissance, par exemple un émetteur à infra-rouge, et ils sont transmis sans fin, par un parcours de transmission 19, à un recepteur 20. Bien entendu, plusieurs émetteurs et récepteurs peuvent aussi être disposés parallèlement et, dans le cas où l'on utilise par exemple des photodiodes decalées, ils peuvent être reliés chacun a une photodiode. Les signaux reçus de l'émetteur sont traités et transformés dans une partie fixe 21 de l'instrument de mesure et commandent ensuite un dispositif d'affichage 22. REVENDICATIONS 1. Instrument de mesure, en particulier de mesure de longueurs ou d'angles, comportant une règle et un ensemble d'exploration qui, lorsqu'il se déplace, engendre des signaux électriques de mesure qui correspondent à la graduation de la règle et qui peuvent être amenés à une unité d'affichage ou d'interprétation, instrument caractérisé par le fait que l'alimentation electrique, au moins de l'ensemble d'exploration (5, 16), est assurée par un générateur de petite puissance (8, 12, 13) pouvant être entraîné au moyen de la partie reglable de l'instrument de mesure lorsqu'elle se déplace. 2. Instrument selon la revehdication 1, caractérisé par le fait qu'un générateur (8) de petite puissance, pouvant être entraîné par rotation, est disposé dans un coulisseau ou dispositif similaire (5, 16) contenant l'ensemble d'exploration et peut être entraîne par l'intermédiaire d'une roue d'entraînement (9,17) qui est en coopération de déroulement avec un guide (10) dispose sur la règle (3, 15), parallelement à celle-ci. 3. Instrument de mesure selon la revendication 1, carac térisé par le fait que le generateur de petite puissance est réali- sé sous la forme d'une machine linéaire dont la partie linéaire (12) est disposee sur la règle (3), parallèlement à celle-ci, et dont l'autre partie (13) est disposée dans un coulisseau (5) ou dispositif similaire, réglable avec l'ensemble d'exploration. 4. Instrument de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'unité d'affichage ou d'inter prétation (21, 22) est en position fixe et qu'entre l'ensemble d'exploration (16) et l'unité d'affichage ou d'interprétation est prévu un parcours de transmission (19) sans fil avec émetteur (18) et récepteur (20), en particulier à infra-rouge ou à ultra-sons, dont l'émetteur (18), relie à l'ensemble d'exploration (16), est placé dans le circuit d'alimentation du générateur de petite puissance. 5. Instrument de mesure selon la revendication 4, carac térisé par le fait que le récepteur (20) du parcours de transmission est placé en position fixe dans une région terminale de la règle.