Brevet FR2495308A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne un palpeur à pression de contact nulle pour contrôle de pièces et plus particulièrement un palpeur multidirectionnel, notamment destiné à être monté sur une machine de contrôle tridimensionnelle, afin de contrôler les cotes de pièces métalliques de formes diverses. On sait qu-'un palpeur pour contrôle de pièces est un dispositif qui, monté sur une machine de contrôle, peut se déplacer suivant au moins une direction de l'espace et permet par exemple d'enregistrer les différences de cotes entre différents points dlune pièce ou entre les pièces à mesurer et les étalons (pièces types ou combinaisons de cales). Un palpeur classique appuie sur la pièce à contrôler.De plus, la pression appliquée par ce palpeur sur la pièce est laissée à l'appréciation de l'opérateur qui effectue ce contrôle ; elle peut être variable d'un opérateur à un autre. Par conséquent, le contrôle peut être faussé et la pression appliquée peut provoquer des déformations sur la pièce à contrôler lorsque celle-ci est mince ou sur la tige du palpeur soumise à un effort de flexion. La présente invention a pour objet un palpeur à pression de contact nulle pour contrôle de pièces qui remédie à ces inconvénients. Ce palpeur, déplaçable selon au moins une direction de l'espace, se caractérise en ce qu'il comprend un corps dont l'extrémité est apte à conduire le courant électrique, isolée électriquement du reste dudit corps et connectée à un dispositif électrique déclenchant un signal lorsque ladite extrémité se trouve à une distance prédéterminée d'une pièce à contrôler apte à conduire le courant électrique et reliée électriquement au dispositif électrique. La résistance ohmique du circuit constitué par l'extrémité du palpeur, le dispositif électrique et la pièce diminue avec le rapprochement du palpeur de la pièce. Lorsque cette résistance atteint un seuil minimum correspondant à la distance prédéterminée, le dispositif électrique déclenche un signal. On évite ainsi tout contact entre la pièce considérée et le palpeur. En d'autres termes, la pression de contact est nulle. On augmente donc ainsi la précision du contrôle effectué sur la pièce. Dans un mode de réalisation particulier du palpeur selon l'invention, l'extrémité du corps du palpeur est sphérique. On obtient ainsi un palpeur multidirectionnel permettant une prise de mesure dans les trois dimensions et quelle que soit la forme de la pièce examinée. Dans un mode de réalisation préféré, la distance prédéterminée pour laquelle le signal est déclenché est au plus égale à 1,5zm. Selon une caractéristique particulière du palpeur objet de l'invention, le dispositif électrique comprend un générateur de courant, un interrupteur et un galvanomètre montés en série, ainsi qu'une prise, aux bornes de laquelle on peut brancher un dispositif apte à émettre ledit signal, et un potentiomètre, sur lequel on agit lors d'un étalonnage pour que ledit signal soit déclenché lorsque ladite distance prédéterminée est atteinte, montés en parallèle aux bornes du galvanomètre. Ce dispositif électrique peut être contenu dans ledit corps du palpeur pour faciliter l'utilisation de ce palpeur. Selon une caractéristique perfectionnée, le palpeur objet de l'invention comporte des moyens permettant de rectifier sa concentricité. Enfin, selon une autre caractéristique particulière du palpeur objet de l'invention, l'extrémité de ce palpeur est solidaire du reste dudit corps par l'intermédiaire de moyens élastiques et permettant à ladite extrémité de toujours occuper la même position relativement au reste dudit corps en l'y rappelant lorsqu'elle s'en écarte. D'autres caractéristiques et avantages du palpeur à pression de contact nulle pour contrôle de pièces objet de l'invention, apparattront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs réalisations particulières données à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :: - la figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif électrique associé au palpeur selon-l'invention, - la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du palpeur objet de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique du palpeur objet de l'invention monté sur une machine de contrôle tridimensionnelle et - la figure 4 est une vue schématique d'un autre mode -de réalisation particulier du palpeur selon l'invention. Sur la figure 1, le corps 1 du palpeur objet de l'invention est monté sur la broche 2 d'une machine de contrôle tridimensionnelle 3. Un isolant électrique 4 sépare l'extrémité 5 dudit corps 1 du reste de ce dernier. Cette extrémité 5, apte à conduire le courant électrique, est reliée par un conducteur électrique gainé 6 au dispositif électrique E comprenant un générateur de courant 7, un interrup teur 8 et un galvanomètre 9 montés en série. Le dispositif électrique E comprend également un potentiomètre 10 et une prise li montés en parallèle aux bornes du galvanomètre 9. La pièce à contrôler 12 doit être apte à conduire le courant électrique. Elle peut être, par exemple, totalement métallique ou etre métallisée en surface. Cette pièce 12 est reliée au galvanomètre 9 par un conducteur électrique gaine 13. Le circuit électrique formé de l'extrémité 5 dudit corps 1, du dispositif électrique E et de la piece 12 est très résistif puisqu'il n'y a pas contact entre ladite extrémité 5 et la pièce 12. Néanmoins, lorsque cette extrémité. 5 se rapproche de la pièce 12, la résistance électrique r de ce circuit diminue, ce qui se traduit par une déviation de l'aiguille du galvanomètre 9. Lorsque la distance de ladite extrémité 5 à la pièce 12 atteint une valeur déterminée d, la résistance r atteint un seuil minimum et un signal peut alors être déclenché par le dispositif E pour indiquer à l'opérateur qui effectue le contrôle de la pièce 12 qu'il doit arrêter le déplacement de la ma- chine de contrôle 3 et relever les mesures indiquées par celle-ci. Le signal, par exemple sonore ou lumineux, est émis:par un dispositif, d'un type connu et non représenté sur la figure 1, branché aux bornes de la prise 11, lorsque l'intensité du courant circulant dans la branche correspondant à cette prise 11 atteint un seuil maximum (fonction du seuil minimum de la résistance r). L'étalonnage du palpeur objet de l'invention peut être réalisé en lui adjoignant en parallèle un capteur électronique de mesure au dixième de micron de type connu dans l'état de la technique. Des essais ont été faits sur des pièces 12 en acier, en cuivre et en aluminium.Avec un générateur 7 de courant consistant en une pile de 1,5 V, l'aiguille du galva nomàtre 9 commence à dévier lorsque la distance de ladite extrémité 5 à la pièce 12 est égale à 3im mais le courant électrique qui circule alors est trop faible pour pouvoir être exploité facilement. Lorsque ladite distance atteint une valeur d égale à 1,5;un, ledit courant électrique est exploitable. Ces valeurs sont constantes et identiques pour les trois matières citées ci-dessus.On peut alors agir sur le potentiomètre 10 pour que ledit signal soit déclenché. I1 serait très difficile de fa:e un étalonnage au moyen de cales, étant donné les faibles épaisseurs mises en jeu (1,5um). Sur la figure 2, on a représenté un mode de réalisation particulier du palpeur selon l'invention dans lequel le dispositif électrique E représenté à la figure 1 est contenu dans le corps 1 du palpeur et comprend le générateur 7, l'interrupteur 8, le galvanomètre 9, le potentiomètre 10 et la prise 11. Un conducteur électrique gainé 15 relie une borne du galvanomètre 9 à la pièce 16 à contrôler. L'extrémité dudit corps 1 est une bille métallique 17 de 4 mm de diamètre et solidaire du reste du corps 1 par l'intermédiaire d'un support isolant 18. Un conducteur électrique gainé 19 monté à l'intérieur de la tige 20 du corps 1 relie la bille 17 au générateur 7. Des vis de rattrapage 21 permettent de corriger la concentricité du palpeur, en modifiant la position de la tige 20 par rapport au reste du corps 1. Ces vis de rattrapage 21 permettent également d'ôter la tige 20 et donc la bille 17 pour les remplacer par une tige et une bille dont les dimensions sont adaptées à la forme et à la courbure de la pièce à contrôler. Le palpeur objet de l'invention est monté sur la broche 2 de la machine de contrôle tridimensionnelle 3 par un emmanchement conique 24. Un extracteur 25 est monté sur ledit corps 1 et sert à déboîter le palpeur de la broche 2. Comme indiqué cidessus, l'extrémité dudit corps 1 est une bille 17 et a donc une forme sphérique pour permettre une prise de mesure dans les trois dimensions, quelle que soit la forme de la pièce à contrôler 16 apte à conduire le courant électrique. Bien entendu, le palpeur selon l'invention peut être utilisé pour faire des mesures suivant une dimension seulement. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que le corps 1 ait une extrémité sphérique. Lorsque la bille 17 est à la distance pré- déterminée d, égale à 1,5nm,de la pièce 16, le signal, par exemple sonore ou lumineux, est déclenché et la mesure peut alors être prise. Les erreurs dues à la déformation éventuelle de la pièce 16 à contrôler sont supprimées puisqu'il n'y a pas contact entre la pièce 16 et la bille 17. De plus, il importe que la distance d soit aussi faible que possible pour avoir un bon fonctionnement du palpeur objet de l'invention (tension du générateur 7 suffisamment faible, intensité du courant dans le dispositif électrique E suffisamment élevée) et pour faire des mesures aussi précises que possible. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement un palpeur P selon l'invention, monté sur une machine de contrôle tridimensionnelle et automatique 23. Des moteurs M permettent de déplacer le palpeur suivant trois directions orthogonales dans 11 espace pour atteindre tous les points à contrôler sur la surface externe d'une pièce 26 apte à conduire le courant électrique. Le dispositif électrique E déclenche la prise d'information lorsque la bille 17, extrémité du palpeur P, est à la distance prédéterminée de 1,5ruz de la pièce 26. Par exemple, en utilisant la machine de contrôle automatique 23 en tant que comparateur, le dispositif électrique E est connecté à une unité de traitement 27, elle-même reliée aux moteurs M et à une imprimante 22. L'unité de traitement 27 incorpore sur son entrée connectée au dispositif électrique E un détecteur de seuil de courant non représenté et connu dans l'état de la technique. Dans un premier temps, la pièce 26 est une pièce-étalon. On enregistre dans l'unité de traite ment 27 la position des points à contrôler ainsi que les valeurs à contrôler. Dans un deuxième temps, la pièce 26 est une pièce à contrôler. L'unité de trai tement 27 commande les moteurs M pour positionner la bille 17 du palpeur P à 1,5Wm d'un point de la pièce à contrôler. La mesure est ensuite effectuée et compa rée dans l'unité de traitement 27 à celle obtenue pour le point correspondant de la pièce-étalon et les résultats du contrôle sont enregistrés sur l'impri mante 22. Toutefois, ceci implique nécessairement que la pièce à contrôler ne comporte pas de surépaisseur par rapport à la pièce-étalon. Sinon, le palpeur wrentreraitw dans la pièce à contrôler et se rait détérioré. Pour éviter cela, on utilise le pal peur selon l'invention, représenté schématiquement à la figure 4. Son extrémité 5 est solidaire du reste de son corps 1 par l'intermédiaire de moyens 28 élas tiques et permettant à ladite extrémité 5 de toujours occuper la même position relativement au reste dudit corps 1 en l'y rappelant lorsqu'elle s'en écarte; (pour ce faire, l'extrémité 5, comprenant une bille 17 métallique fixée sur un isolant électrique 29, est rendue solidaire des moyens 28 élastiques à l'aide d'un montage conique 30).Par ailleurs, la bille 17 est reliée au dispositif électrique E représenté à la figure 1 par l'intermédiaire d'un conducteur électrique gainé 31 terminé par un connecteur monofilaire 32. Les moyens 28 élastiques permettent au palpeur de wse plier lorsque la pièce à contrôler comporte une surépaisseur. La machine de contrôle 23 (figure 3) sur laquelle est monté le palpeur, est aussitôt arrêtée, sans détérioration. En d'autres termes, lorsque la pièce à contrôler possède une surépaisseur d'usinage de 0,1 mm par exemple et lorsque la bille 17 est positionnée à },5bu de la position théorique par l'unité de traitement 27 (figure 3), le palpeur, s'il n'est pas muni desdits moyens 28 élastiques, rentre alors dans la pièce de O,O985 me, ce qui entraîne sa détérioration. Pour prendre des mesures "à la volée" et en automatique, il est indispensable que le palpeur puisse se plier, pour permettre à la machine de contrôle 23 ligure 3 > d'avoir le temps de s'arrêter : c'est pourquoi on ajoute lesdits moyens 28 élastiques au palpeur. Le palpeur objet de l'invention, comparativement aux palpeurs classiques, augmente la précision des mesures. C'est par ailleurs un appareil de conception très simple, donc de réalisation peu onéreuse, robuste quant à son utilisation et s'adaptant rapidement sur toute machine de contrôle. REVENDICATIONS 1. Palpeur à pression de contact nulle pour contrôle de pièces, déplaçable selon au moins une direction de l'espace, caractérisé en ce qutil comprend un corps (1) dont l'extrémité (5) est apte à conduire le courant électrique, isolée électriquement du reste dudit corps (1) et connectée à un dispositif électrique (E) déclenchant un signal lorsque ladite extrémité (5) se trouve à une distance prédéterminée d'une pièce (12) à contrôler apte à conduire le courant électrique et reliée électriquement au dispositif électrique (E). 2. Palpeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (5) du corps (1) est sphérique. 3. Palpeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la distance prédéterminée pour laquelle le signal est déclenché est au plus égale à 1,5wu. 4. Palpeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif électrique (E) comprend un générateur de courant (7), un interrupteur (8) et un galvanomètre (9) montés en série, ainsi qu'une prise (11), aux bornes de laquelle on peut brancher un dispositif apte à émettre ledit signal, et un potentiomètre (10), sur lequel on agit lors d'un étalonnage pour que ledit signal soit déclenché lorsque ladite distance prédéterminée est atteinte, montés en parallèle aux bornes du galvanomètre (9). 5. Palpeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif électrique (E) est contenu dans ledit corps (1). 6. Palpeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (21) permettant de rectifier sa concentricité. 7. Palpeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité (5) est solidaire du reste dudit corps (1) par l'intermédiaire de moyens (28) élastiques et permettant à ladite extrémité (5) de toujours occuper la même position relativement au reste dudit corps (1) en l'y rappelant lorsqu'elle s'en écarte.