Brevet FR2512542A1 — publié le 19830311

- Wi 25 12542 "Etalon de mesure pourp èces usinées" L'invention concerne un étalon de mesure, tel qu'un élément de contrôle ou un élément indicateur, destiné à la mesure ou le contrôle d'au moins une grandeur telle qu'un diamètre, une distance, une longueur et un angle, ou d'une forme, un tel étalon de mesure peut par exemple, être constitué par un calibre, une cale étalon, un palpeur de calibre à cardan, une pièce de réglage allongée, en particulier pour le réglage d'un compas intérieur ou d'épaisseur ou par un prisme support de corps cylindrique. De tels étalons moyens ou appareils de mesure, en particulier ceux qui ont une réalisation particulière (calibre etc) sont la plupart du temps constitués en acier, de préférence en aciers alliés, ou en métaux durs On fabrique souvent des pièces dites de réglage dont la longueur est comprise entre 300 mm et 1200 mm (et même plus) avec une tolérance de + ou 0,006 mm; ces pièces de réglage sont la plupart du temps en acier à faible alliage, les apports d'alliage ( dont l'ensemble est générale- ment moins de 5 %)étant en particulier du manganèse et du vanadium ou du manganèse et du chrome Leur inconvénient est que,du fait de la dilatation thermique et/ou de l'usure ou de l'abrasion pendant leur utilisation, et du fait de leur déformation, par exem- ple pour des étalons allongés, ils sont sujets à des variations de mesure et/ou de forme La défomntion de l'étalon de mesure Me produit en particulier lors des opérations de durcissement, de rectification et de mesure, et, en particulier lorsque l'étalon de mesure a déjà été déformé, par exemple par durcissement, lors des modifications de température Du fait de cette déformation, il est très difficile ou même impossible de fabriquer des pièces de réglage de grande longueur (pour des longueurs supérieures à 500 mm) en respectant les tolérances exigées La déformation modifie la longueur ou la mesure, la longueur de mesure ou la longueur de réglage de la pièce de réglage. La présente invention a pour objet de diminuer ou d'éviter de telles modifications de mesure et/ou de forme. Selon l'invention, cela est obtenu par le fait que 12542 -2- l'étalon de mesure est réalisé en une matière céramique ou ren- forcée par des fibres. Une comparaison avec les étalons de mesure en acier ou analogues donne le résultat suivant: l'étalon de mesure en matière céramique se dilate beaucoup moins à la chaleur (il a un coefficient de dilatation thermique plus faible), il est beaucoup moins sensible à la température et il est beaucoup plus résistant à l'abrasion ou à l'usure Un étalon de mesure en matière renfor- cée par des fibres se dilate encore moins sous l'action de la tem- pérature En outre, il y a moins ou même plus du tout de problè- mes de déformation et en particulier, les surfaces de mesure ou de distance ou les joues de mesure de l'étalon de mesure restent pour le moins pratiquement parallèles entre elles Ceci est parti- culièrement avantageux pour des étalons de mesure de grande lon- gueur L'étalon de mesure en matière céramique et encore plus souvent l'étalon de mesure en matière renforcée par des fibres sont plus rigides (modules d'élasticité plus élevés) En outre, l'étalon de mesure en matière céramique n'est pas oxydable et il est plus léger, celui en matière renforcée par des fibres étant en général encore plus léger L'étalon de mesure selon l'inven- tion est en outre non magnétique, ce qui permet de diminuer ou d'éliminer des erreurs de mesure, des erreurs de réglage ou ana- logues. L'étalon de mesure selon l'invention présente éga- lement une plus grande précision dans ses mesures et/ou dans sa forme Cela signifie que par exemple, la mesure qu'il fournit en tant que élément de contrôle ou élément capteur et/ou la for- me qu'il fournit lui-même ou en tant qu'élément indicateur en tant qu'élément de contrôle ou élément capteur se modifient faiblement dans les limites permises ou même pratiquement pas. On peut donc fabriquer également des étalons de mesure plus longs, par exemple, des pièces de réglage dont la longueur est supérieure à environ 500 mm, cette fabrication étant plus facile et pouvant être faiteen respectant les tolérances exigées. L'étalon de mesure de longueur plus élevée, qu'il -3- soit déformé ou non, conserve ou conserve pratiquement sa forme, par exemple lors de mesures ou lors de variations de température et il conserve ainsi sa-longueur étalon, en particulier parce que, contrairement à un étalon de mesure en acier ou analogue, il est très peu ou même pratiquement pas souple, c'est- à-dire très rigide. En ce qui concerne le calibre précité, il s'agit généralement d'un tampon cylindrique, par exemple un tampon à tolérance ou une éprouvette graduée, ou d'un calibre-machoire. Le prisme qui a été cité plus haut est un élément capteur compor- tant une gouttière de section angulaire aig Ue ou obtue qui se présente au corps cylindrique précité, de manière que ce dernier puisse bien reposer dans le prisme par contact linéaire des deux côtés La présente invention permet d'obtenir que la forme de la gouttière et l'angle de la section de la gouttière soient pra- tiquement conservés. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étalon de mesure est constitué par du carbure de silicium en tant que matériau céramique Un tel étalon de mesure est parti- culièrement recommandé par rapport aux étalons de mesure en acier ou analogues, du fait de sa très faible dilatation thermique et de sa tenue à l'usure et à l'abrasion. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'étalon de mesure est constituée de matière syrnthétique crgani- que renforcée par des fibres de carbone Un tel étalon de mesure présente une dilatation thermique encore plus faible. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, l'étalon de mesure est constitué de matière synthétique organique renforcée par des fibres de carbone et des fibres de verre Un tel étalon de mesure présente une dilatation thermique extrêmement faible. Les étalons de mesure conformes aux trois derniers modes de réalisation qui viennent d'être décrits, sont particu- lièrement recommandés par rapport à des étalons de mesure en acier ou analogues en particulier lorsque leur forme est très allongée du fait de leur déformation faible ou nulle Les fibres 2 '512542 -4- de carbone ont un coefficient de dilatation thermique négatif et les fibres de verre un coefficient de dilatation positif. L'étalon de mesure selon l'invention peut également par exemple, être constitué par du nitrure de silicium (Si 3 N 4) en tant que matière céramique En outre, l'étalon de mesure se- lon l'invention peut être constitué par exemple de métal ren- forcé par des fibres ou d'un alliage renforcé par des fibres, lesdites fibres présentant à chaque fois un coefficient de dila- tation thermique plus faible que pour l'acier ou analogue L'é- talon de mesure céramique est fabriqué en particulier par frit- tage, de préférence de carbure de silicium (S i),ou au moyen d'une presse isostatique chauffante. L'étalon de mesure conforme à l'invention peut être, comme cela a été dit plus haut, en particulier, un cali- bre par exemple, c'est-à-dire un étalon de mesure destiné à contrôler au moins une dimension d'une pièce, d'une partie d'une machine ou analogue, l'étalon de mesure selon l'invention peut être par exemple une cale étalon,-c'est-à-dire une petite cale présentant des surfaces de mesure parallèles de très grande pla- néité et servant d'étalon de mesure normal; en superposant plusieurs cales étalons, on peut constituer à la demande, des étalons de mesure avec une précision de 0,001 mmn Mais l'étalon de mesure selon l'invention peut aussi être un pied à coulisse, la partie de guidage de ce dernier, sur laquelle est placé le curseur ou un goniomètre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite en se référant aux dessins ci-annexés, représentant deux exemples de réalisation de l'invention, et sur lesquels Les f ig 1 et 2 représentent un exemple de réalisa- tion pour lequel il s'agit d'un élément de réglage destiné au réglage d'un compas d'intérieur, la f ig 1 étant une vue de côté selon la direction I de la f ig 2, et la f îg 2 une vue de dessus selon la direction II de la f ig 1, et, -5- la fig 3 représente un autre exemple de réalisa- tion, à savoir un tampon à tolérance en vue de cote. L'élément de réglage représenté fig 1 et 2 est constitué en une seule partie d'une barre droit 10 à section car- rée et de deux joues de mesure 11 et 12 semblables à chacune de ses extrémités, cesdites joues donnant une forme en U à la pièce de réglage La barre 10 et les joues de msure 11 et 12-sont cons- tituées par une matière synthétique organique renforcée par des fibres de carbone ou des fibres de verre Les deux joues de mesure 11 et 12 présentent deux surfaces de mesure 13 et 14 se faisant face et parallèles entre elles, la distance séparant ces deux sur- faces de mesure constituant la mesure étalon de la pièce de régla- ge Le compas d'intérieur 15 représenté en ligne interrompue de manière très simplifiée, comporte deux tiges 17 et 18 disposées selon le même axe idéal 16; en déplaçant le compas d'intérieur le long de l'axe médian 19, on déplace les deux tiges 17 et 18 symétriquement par rapport à cet axe le long de l'axe 16 Com- me on peut le voir sur la fig 1, les tiges 17 et 18 sont en con- tact avec les surfaces de mesure 13 et 14 et l'on prend justement la mesure étalon précitée Grâce au dispositif décrit, on vérifie ou on contrôle, par exemple un diamètre intêriel^ d'un carter de turbine Les surfaces de mesure 13 et 14 sont construites de manière très précise en ce qui concerne leur parallélisme entre elles et leur distance Cette distance ou cet étalon de mesure est de 1 100 mm avec une tolérance de 0, 006 mm Du fait de l'utilisation de la matière renforcée avec des fibres précitées, il en résulte pour l'élément de réglage 10 à 12: 1) qu'il présente une extrêmement faible dilatation thermique, qu'il est rigide et résiste aux déformations et que pour ces raisons, il conserve mieux toute distance ou toute me- sure étalon, et 2) que cet élément de réglage 10 à 12 est non magnéti- que, inoxydable et très léger. -6- Du fait que la barre 10 et les joues de mesure 11 et 12 sont non magnétiques, on peut diminuer ou même annuler la majorité des erreurs de réglage des petites tiges 17 et 18. Le tampon à tolérance représenté sur la fig 3 qui est formé d'une seule pièce par un cylindre court 20 représentant le côté "ENTRE" le cylindre court 21 et par un cylindre intermé- diaire 22 plus long dont le diamètre est plus faible, est en carbure de silicium Il en résulte tout d'abord que les péri- phéries des cylindres 20 et 21 sont plus résistantes à l'usure 1 o et que les cylindres 20 et 21 ont une dilatation thermique plus faible et par suite que les diamètres des cylindres 20 et 21 sont mieux conservés et, d'autre part que le tampon à tolérance est non magnétique, inoxydable et très léger. Il est souvent plus avantageux que la barre présente une section cylindrique,de préférence la forme d'un cylindre creux Par rapport à une barre de section rectantulaire en matiè- re renforcée par des fibres, la barre à section en cylindre creux en matière renforcée par des fibres est plus facile à réaliser et présente la même rigidité dans-toutes les directions Il peut être également avantageux d'utiliser une secion de barre carrée. Pour une longueur de la barre égale à environ 500 mm, la section rectangulaire est en particulier d'environ 30 à 40 mm x 10 à 13 mm. REVENDICAT IONS ) Etalon de mesure, tel qu'un élément de contrôle ou un élément indicateur, destiné à la mesure ou au contrôle d'au moins une grandeur telle qu'un diamètre, une distance, une lon- gueur et un angle, ou d'une forme, en particulier calibre, cale étalon, palpeur de calibre à cardan, pièce de réglage allongée, en particulier pour le réglage d'un compas d'intérieur ou d'épais- seur, ou prisme support, de coupe cylindrique, caractérisé en ce que ledit étalon de mesure ( 10 à 12, 26 à 28) est constitué par une matière céramique ou renforcée par des fibres. 2 ) Etalon de mesure selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il est constitué de carbure de silicium en tant que matériau céramique. 3 ) Etalon de mesure selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'ilest constitué par une matière synthétique orga- nique renforcée par des fibres de carbone. ) Etalon de mesure selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il est constitué d'une matière synthétique organi- que renforcée par des fibres de carbone et des fibres de verre.