Brevet FR2495306A1 — publié le 19820604

La présente invention est relative à un instrument de mesure à palpation comportant un palpeur ou organe similaire formant la partie réglable d'un dispositif de mesure de profondeur, de hauteur ou de longueur, guidé de manière à pouvoir coulisser dans sa direction longitudinale, préchargé dans le sens de déploiement par un ressort de traction qui engendre lors du processus de mesure une force de pression définie sur un objet de mesure et s'applique par sa première extrémité contre le palpeur luimême ou contre une partie reliée à celui-ci. Des instruments de mesure à palpation sont connus, entre autres sous forme de ce qu'on appelle comparateurs à cadran, le dispositif de mesure pouvant lui-meme être conçu aussi bien sous forme de dispositif de mesure mécanique présentant une démultiplication qui multiplie le mouvement du palpeur ou organe similaire que sous forme de dispositif de mesure numérique. Dans ce dernier cas, on peut opérer entre autres avec des échelles incrémentielles et il est sans importance en principe que l'échelle soit portée par le palpeur ou par le dispositif de palpation correspondant. Dans la plupart des instruments de mesure utilisés, le palpeur porte l'échelle et le dispositif de palpation est logé de façon protégée dans le boîtier de l'instrument de mesure.On peut prévoir entre autres des échelles en verre et une exploration opto-électronique de ces échelles en verre avec plusieurs unités d'exploration et éventuellement, effectuer grâce à des circuits appropriés une subdivision électronique plus poussée de l'échelle de sorte que des indications jusqu'à l'ordre du micromètre sont possibles.L'avantage des instruments de mesures numé- riques réside dans une indication claire et dans la possibilité de transmettre les signaux de mesure à un poste central où ils peuvent non seulement être enregistrés mais en outre être encore interprétés sous différents angles Par exemple, dans le cas de vérifications de tolérances, on peut pondérer statistiquement les dimensions extérieures de pièces, constater si les tolérances de fabrication tendent davantage à la surmesure ou davantage à la sous-mesure et opérer sur, la baste de ces déterminations, le réglage précis des machines d'usinage. Pour la pratique, la grande précision d'indication qui peut être atteinte n'est intéressante que si la précision de me sure effectivement réalisable est comparable à la précision d'in dizztion. Pour cette précision de mesure, différents critères sont déterminants. Surtout, il faut veiller à ce que le palpeur soit dirigé aussi exactement que possible sous un angle prédéterminé, le plus souvent normalement à la surface de mesure et à ce qu'au moment de la mesure, il n'agisse aucune force latérale ni de rotation sur le palpeur.Ces conditions peuvent être remplies grâce à un alignement approprié de l'instrument de mesure ainsi qu'en prévoyant un dispositif de relevage grâce auquel le palpeur est relevé pendant le mouvement de la pièce etc ; relativement à l'instrument de mesure et n'est abaissé prudemment sur la pièce qu'aï moment de la mesure ; on veille alors à ce que le dispositif de relevage n'exerce aucune influence sur le système de mesure au moment de la mesure. De préférence, on utilise des gaines Bowden conçues de façon analogue aux déclencheurs souples pour appareils photographiques et qui relèvent le palpeur par l'intermédiaire de leviers etc. L'un des critères les plus importants de la précision de mesure consiste à respecter une certaine force de pression déterminée du palpeur sur la pièce etc. Comme on l'a déjà signalé, cette force de pression est engendrée jusqu'ici à l'aide de ressorts de traction ou encore de ressorts de compression qui s'appliquent par une-extrémité au palpeur lui-même ou à une partie reliée rigidement à celui-ci et sont ancrés par l'autre extrémité, dans l'exécution actuelle, à un point fixe à l'intérieur du boîtier ou support de l'instrument. Ainsi, dans la construction connue, il se produit une variation possible de la longueur du ressort, égale ou supérieure à la course de déplacement possible du palpeur. Dans tous les ressorts mécaniques, en vertu de la courbe du ressort, il se produit en pratique à chaque variation de longueur une variation de la force du ressort.On ne peut maintenir cette variation relativement petite que si l'on précharge le ressort et si l'on limite la variation de longueur relativement à la longueur totale du ressort. En pratique, dans les instruments de mesure à palpation, ces conditions, en particulier en ce qui concerne la grande longueur de ressort qui en résulte, ne peuvent guère être respectées car il n'y a pas assez de place à l'intérieur du boîtier de l'instrument de mesure. Quant à l'or- dre de grandeur, on peut dire qu'avec un ressort à précharge, on peut engendrer à peu près une force constante lorsque la variation de longueur du ressort se maintient dans une marge inférieure à un dixième de la longueur totale du ressort. Avec les courses de mesure usuelles des palpeurs qui sont de 10 mm et davantage, on arriverait ainsi à des longueurs minimales de ressort de 100 mm et davantage.Cela dépasse dans la plupart des cas les dimensions nécessaires au usuelles du boîtier des instruments de ce genre. En outre, des ressorts de longueur correspondante deviennent sensibles aux oscillations et aux accélérations. Pour les raisons indiquées, on est obligé jusqu'ici d'utiliser des ressorts plus courts et dans la disposition connue, on prend son parti des erreurs de mesure qui résultent de la variation de la force de mesure (force de déploiement du palpeur). L'invention a pour but de fournir un instrument de mesure à palpation de l'espèce indiquée dans lequel, malgré l'utilisation de ressorts relativement courts, il soit possible d'engendrer une force de déploiement déterminée, en particulier à peu près ou tout à fait constante, agissant sur le palpeur etc. Dans un instrument de mesure à palpation de l'espèce mentionnée, le problème posé est résolu par le fait que la deuxième extrémité du ressort s'applique à un levier ou organe similaire pouvant pivoter autour d'un axe ou d'un palier à bascule et poussant par l'intermédiaire d'une butée, dans le sens de rétraction, sur le palpeur ou sur une partie mobile avec celui-ci, le bras de levier jusqu'au point d'application du ressort étant choisi plus petit que le bras de levier jusqu'à la butée de sorte que lors du déplacement du palpeur, les deux points d'application du ressort se déplacent à peu près dans le même sens, que la variation de longueur du ressort ne représente qu'une fraction de la course de déplacement du palpeur et que la force élastique résultante agissant dans le sens de déploiement dépend du rapport des bras de levier. Le terme "levier" doit s'entendre au sens géométrique. En ce qui concerne la constitution mécanique, il peut s'agir aussi bien d'un levier que d'un plateau de manivelle, d'un secteur de plateau de manivelle ou, comme on l'expliquera plus précisément ci-après, d'un plateau de came ou d'une partie corres pondante d'un tel plateau, deux bras de levier étant définis dans chaque cas relativement à l'axe de pivotement ou à la position momentanée de pivotement. Dans la plupart des cas, on visera à maintenir largement constante la force de déploiement agissant sur le palpeur, etc... et, à cet effet, on choisira le rapport des bras de levier de façon telle que pour la course totale de déploiement du palpeur, il se produise une petite variation de longueur du ressort et, bien-entendu, il faut tenir compte du fait qu'une fraction seulement de la force de traction appliquée par le ressort agit effectivement dans le sens de déploiement du palpeur.Toutefois, selon le principe de construction de l'invention, en modifiant le rapport des bras de levier, on peut aussi en cas de besoin engendrer des forces de déploiement dirigées suivant des courbes déterminées differentes de la courbe du ressort et qui varient dont avec la position relative du palpeur selon la courbe mentionnée. Selon un mode d'exécution de l'invention, au palpeur est reliée une plaque de soutien disposée transversalement, constituant par exemple en meme temps un assujettissement du palpeur contre la rotation et dont le côté tourné vers l'extrémité de déploiement du palpeur forme une surface de soutien pour le levier. De préférence, en outre, on adopte une disposition dans laquelle les deux points d'application du ressort de traction sont situés, au moins dans une position de rétraction possible du palpeur etc..., sur l'axe géométrique de celui-ci ou sur une droite parallèle à cet axe. Selon une autre possibilité, l'axe de pivotement du levier est disposé entre les deux plans, normaux à l'axe géométrique du palpeur, qui passent par la surface de soutien dans les positions extrêmes du palpeur.Au delà des possibilités déjà décrites, dans la structure selon l'invention visant à réaliser une courbe déterminée de la résultante du ressort, par exemple pour obtenir une force de mesure absolument constante indépendamment de la position de rétraction momentanée du palpeur, on peut même, pour assurer une variation du rapport des bras de levier en fonction du déplacement du palpeur, donner une forme bombée à la butée destinée à s'appliquer contre la surface de soutien, par exemple suivant une courbe de compensation déterminant différents rapports de bras de levier dans différentes positions de pivotement du levier, afin de compenser la force de res sort qui varie avec la longueur.On peut aussi obtenir un effet correspondant si l'on prévoit pour le levier un palier à bascule où le point d'appui change selon la position momentanée de pivotement, avec variation du rapport des bras de levier. Selon une possibilité, le levier est sous la forme d'un levier coudé à angle droit dont la branche qui s 'éloigne de l'axe du levier présente un point d'application pour un dispositif de relevage du palpeur. Ici, le levier accomplit une double fonction. L'objet de l'invention est représenté à titre d'exemple par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique d'un instrument de mesure à palpation selon l'invention, dans lequel les contours sont indiqués en trait fin et seules les parties essentielles à l'invention sont indiquées en trait gras et la figure 2 un diagramme illustrant les différents rapports géométriques et les différentes forces dans les deux positions extrêmes du palpeur. Selon la figure 1, un palpeur 1 est guidé dans une douille de guidage 2, ici disposée verticalement, le palpeur portant selon une variante, à l'intérieur d'un boîtier 3, une échelle incrémentielle pour laquelle sont prévus dans le boîtier 3 des dispositifs de lecture opto-électroniques qui peuvent être reliés soit à un dispositif indicateur prévu sur le boîtier soit encore, par l'intermédiaire d'un câble multiple correspondant, à une unité centrale d'indication et d'interprétation. L'instrument de mesure à palpation peut etre porté par un trépied. Les dispositifs de mesure décrits sont en eux-memes connus.Selon l'invention, le palpeur 1 est relié, à l'intérieur de boîtier à une plaque de soutien 4 disposée normalement à son axe et qui est guidée d'une part par un trou sur une broche 5 et porte d'autre part une broche 6 qui s'engage dans un trou d'une monture jbde sorte que la plaque de soutien 4 avec son guidage 5, 6, forme un assujettissement du palpeur 1 contre la rotation. A la plaque de soutien 4 est relié rigidement un support 8 coudé dans le haut, sur lequel est disposé un point d'accrochage 9 destiné à la première extrémité d'un ressort de traction 10 dont la deuxième extrémité s'applique à un point d'ac crochage 11 d'un levier coudé à angle droit 12. Ce levier 12 est monté de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe de pivotement 13. Il présente un bras vertical 14 dirigé de l'axe de pivotement vers le bas et un bras horizontal 15 dont l'extrémité libre est épaissie et forme un cylindre ou une boule, éventuellement aussi bombée suivant une courbe déterminée et forme une butée 16 qui s'applique contre le côté inférieur 17 de la plaque de soutien 4.Dans la branche 14 est prévu un creux d'engagement 18 qui sert de soutien à une broche pouvant se déployer, appartenant à un dispositif de relevage conçu de façon analogue à un déclencheur souple et à l'aide duquel on peut faire pivoter le levier 12 et ainsi rétracter le palpeur dans le guide 2. Le ressort 10 est disposé avec précharge entre les points d'accrochage g, 11. On expliquera maintenant plus précisément le fonctionnement à propos de la figure 2. Dans la position de la figure 1, qui correspond à la position en trait gras de la figure 2, le ressort 10 tire sur le support 8 avec toute sa force de sorte qu'ici, il existe tout d'abord une composante de force correspondant à la force totale du ressort et qui agit sur le palpeur 1 dans le sens du déploiement. Contre cette force agit la force engendrée par la deuxième extrémité du ressort par l'intermédiaire du levier 12. Les dimensions du levier sont indiquées par a, b, c, et e. Pour simplifier, on peut dire que le ressort 10 engendre autour de 13 un couple qui correspond à la distance de 11 et 13 et à la force momentanée du ressort. Ainsi, la butée 16 pousse sur la surface de soutien 17 avec une force qui correspond à la distance entre le point d'application de 16 contre 17 et le point 13 et qui résulte du rapport des deux bras de levier. La différence entre la force totale du ressort et la dernière force mentionnée engendrée au point d'application agit en fin de compte sur le palpeur 1 dans le sens du déploiement. Si le palpeur 1 est complètement rétracté, les éléments atteignent la position indiquée en trait fin sur la figure 2 et pour laquelle on a utilisé les mêmes références, mais avec le signe "prime". Le levier pivote de l'angle a Ainsi, le point d'application 1 se déplace en exerçant un mouvement de pivotement et une grande composante de ce mouvement de déplacement est dirigée dans le sens de rétraction du palpeur de sorte que lors du déplacement, le ressort 10 subit seulement une variation de longueur x, qui, sur la figure 2, est représentée réduite à la direction de rétraction du palpeur. Par variation du point d'accrochage 11. au levier 12, on peut faire varier le rapport des bras de levier effectifs et donc, avec les conditions géométriques qui existent par ailleurs, l'allongement x du ressort et la force de ressort en action. Si l'instrument doit servir aussi avec le palpeur tourné vers le haut, il faut bien entendu que la force résultante de ressort soit plus grande que le poids des parties mobiles en liaison fonctionnelle avec le palpeur, qui sollicite celui-ci dans le sens de rétraction. REVENDICATIONS 1. Instrument de mesure à palpation comportant un palpeur ou organe similaire formant-la partie réglable d'un dispositif de mesure de profondeur, de hauteur ou de longueur, guidé de manière à pouvoir coulisser dans sa direction longitudinale, pré chargé dans le sens de déploiement par un ressort de traction qui engendre lors du processus de mesure une force de pression définie sur un objet de mesure et s'applique par sa première extrémité contre le palpeur lui-même ou contre une partie reliée à celui-ci, instrument caractérisé par le fait que la deuxième extrémité du ressort s'applique à un levier ou organe similaire (12) pouvant pivoter autour d'un axe (13) et poussant par l'intermédiaire d'une butée (16, 17), dans le sens de rétraction, sur le palpeur (1) ou sur une partie (4) mobile avec celui-ci, le bras de levier (13 à 11) jusqu'à ce point d'application (11) du ressort (10) étant choisi plus court que le bras de levier jusqu'à la butée (16, 17) de sorte que lors du déplacement du palpeur, les deux points d'application (9, 11) du ressort se déplacent à peu près dans le même sens, que la variation de longueur (X) du ressort ne représente qu'une fraction de la course de déplacement du palpeur et que la force résultante agissant dans le sens de déploiement dépend du rapport des bras de levier. 2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au palpeur (1) est reliée une plaque de soutien (4) disposée transversalement dont le côté (17) tourné vers l'extrémité de déploIement du palpeur forme une surface de soutien pour la butée (16). 3. Instrument selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les deux points d'application (9, 11) du ressort de traction (10) sont situés, au moins dans une position de rétraction possible du palpeur, ou analogue (1), sur l'axe géométrique de celui-ci ou sur une droite parallèle à cet axe. 4. Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par lofait que l'axe de pivotement (13) du levier (12) est disposé entre les deux plans, normaux à l'axe géométrique du palpeur (1), qui passent par la surface de soutien (17, 17') dans les positions extrêmes du palpeur. 5. Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la butée (16) destinée à s'appliquer contre la surface de soutien (17) est bombée suivant une courbe de compensation déterminant différents rapports des bras de levier de manière à compenser la force de ressort qui varie avec l'allongement. 6. Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le levier est sous la forme d'un levier coudé à angle droit dont la branche (14) partant de l'axe (13) du levier présente un point d'application (18) pour un dispositif de relevage de palpeur.