Brevet FR2536166A1 — publié le 19840518

La présente invention est relative au problème que pose un écart de position d'évidements tels que des alé- sages qui sont ménagés dans une pièce a usiner relative- ment grande et que des outils automatiques doivent at- teindre pour y produire des assemblages ou autres opéra- tions durant un travail de montage Ce problème se pré- sente surtout dans le cas de pièces en tôle, parce que de la tôle se déforme aisément après avoir été façonnée. Ceci est particulièrement important dans la fabrication de carrosseries. Le problème auquel l'invention apporte une solution était alors de créer un dispositif permettant de déter- miner la position effective d'un évidement, notamment d'un alésage, dans une pièce à usiner relativement grande, notamment en tôle. La solution conforme à l'invention consiste à pré- voir d',une part qu'une broche qui, à partir de son extré- mité, augmente de dimension jusqu'à atteindre une section ad.-aptée à l'évidement, est montée à coulissement dans l'axe théorique de l' évidement Ouà proximité de cet axe dans un support qui est monté mobile dans deux dimensions dans un plan perpendiculaire à l'axe théorique de l'évi- dement, et, d'autre part, que des palpeurs pour mesurer l'écart de l'axe théorique dans les deux dimensions atta- quent la broche ou son support. Ce dispositif repose sur la condition préalable que l'é- cart entre l'axe théorique de l'évidement et son axe effectif n'excède pas le rayon de l'évidement, de sorte qu'une broche avancée dans l'axe théorique de l'évidement et munie d'une pointe arrondie mais quand même assez vive pénétrera toujours dans l'évidement En continuant son avance dans l'évidement, la broche vient se placer d'elle-même, avec son support mobile dans le plan perpendiculaire à l'axe théorique, dans l'axe effectif de l'évidement, ceci par suite du fait que la section de cette broche va en augmentant à partir de sa pointe, et elle atteint cet axe effectif lorsque sa section-adaptée à celle de l'évidement arrive au droit de ce dernier Les pal- peurs peuvent alors mesurer la distance dont la broche a été déplacée entre l'axe théorique dans lequel elle se trouvait initialement et l'axe effectif dans lequel elle se trouve en fin de course. Il y a intérêt à ce que la broche présente, à la suite d'une extrémité pointue,un tronçon dont la section est cons- tante et adaptée à celle de l'évidement, suivi d'une butée. Ainsi, la broche pénètre dans l'évidement avec le dit tron- çon, jusqu'à la butée, et la mesure est plus précise que si son tronçon de section constante restait a l'entrée de l'é- videment; ceci est vrai surtout dans le cas d'une mesure ef- fectuée aussi dans la troisième dimension, sur laquelle on reviendra plus loin dans ce texte. De préférence,un mécanisme avanceur pneumatique de la broche est fixé directement sur le support de cette dernière. D'autres dispositions seraient plus complexes. Dans une forme de réalisation de l'invention plus con- crdte, particulièrement avantageuse et rationnelle, la broche est, par son fût, montée à coulissemr;ent dans un guidage, de préférence dans une douille disposée perpendiculairement dans un plateau qui, dans un autre guidage, peut être déplacé dans deux dimensions dans le dit plan Le support ainsi compo- se du plateau et du guidage, c'est-à-dire de la douille placée dans ce plateau, est stable et peut être déplacé égale- ment de manière stable Une forme d'exécution avantageuse de son guidage se compose de deux surfaces parallèles, de préférence deux disques annulaires, entre lesquelles se trouve le dit plateau, et de garnitures à billes, de pré- férence des couronnes à billes, disposées entre ces sur- faces parallèles et ce plateau Un tel guidage peut être -dépourvu de jeu et pourtant fonctionner sans effort. Il est préférable que l'un des deux disques annulaires prenne appui par l'intermédiaire d'une surface conique ou sphérique aplatie, pour pouvoir être ajustée parallèle- ment à sa contre-face. Les garnitures à billes sont de préférence librement mobiles, dans leurs plans entre les dites surfaces paral- lèles et le dit plateau, contre un système de renvoi lé- gèrement élastique par exemple composé de trois (ou davan- tage) tampons à ressort. La libre mobilité des garnitures à billes assure la liberté de mouvement du plateau, c'est-à-dire de l'ensem- ble du support de la broche, même si le plateau est en- serré avec une légère pression entre les deux surfaces parallèles Le système élastique de renvoi exclut qu'à la longue les garnitures à billes finissent par ne plus oc- cuper exactement leur position théorique; par ailleurs, il maintient, malgré les influences perturbatrices usuel- les, le support en position centrée sur l'axe théorique de l'évidement pendant l'avance de la broche. Pour que l'ensemble du support avec la broche et éventuellement le mécanisme avanceur de celle-ci soit replacé dans la position initiale après que cet ensemble ait été déplacé jusqu'à la position effective, les forces exercées par le système de renvoi mentionné plus haut ne suffisent généralement pas, car on fait en sorte qu'elles soient faibles pour favoriser la mobilité aisée désirée. C'est pourquoi il est prévu, dans une forme d'exécution plus élaborée de l'invention, que pour ramener le support le mécanisme avanceur constitue en même temps, avec son mouvement de retour et en coopération avec un cône de centrage d'une arête arrière de la broche, un système de centrage du dit support, de telle sorte que ce méca- nisme, à la fin du mouvement de retour, attire la dite arête dans le cône de centrage. Les palpeurs mentionnés plus haut seront disposés de telle manière qu'ils attaqueront le pourtour du pla- teau,et ce de préférence par l'intermédiaire de leviers coudés C'est en effet à cet endroit que la circonfé- rence du support est la plus grande et sa courbure par conséquent si faible qu'elle n'a pratiquement aucune in- fluence sur la mesure des déplacements L'attaque par l'intermédiaire de leviers coudés permet de disposer les palpeurs axialement et non pas radialement, d'o un gain de place. Si l'on veut mesurer dans toutes les trois dimensions l'écart de l'évidement entre sa position théorique et sa position effective, le dispositif de l'invention est complété par un palpeur qui attaque la broche en mesurant l'écart par rapport à la position théorique parall&le- ment à l'axe théorique. Dans une forme d'exécution particulièrement avan- tageuse de ce palpeur complémentaire, celui-ci attaque un cône perpendiculairement a la direction de l'avance de la broche Ce cône peut sans difficulté être disposé sur le fut de la broche, par exemple à l'arrière du guidage de celle-ci; il transforme en un déplacement transversal le déplacement longitudinal de la broche, pour le palpeur qui attaque ce cône Ici encore on fera usage d'un pal- peur coudé afin que la longueur du système palpeur soit dirigée dans la direction axiale du dispositif et gêne ainsi beaucoup moins Le fait de passer par l'intermé- diaire d'un cône a pour avantage essentiel que le palpeur n'a pas besoin d'accompagner la totalité de l'avance de la broche Dans le sens axial ce cône peut, à l'arrière d'un tronçon cylindrique du fût de la broche le long du- quel le palpeur glisse sans que sa position s'en trouve modifiée, être limité à une dernière fraction de l'avance qui recouvre sensiblement la plage de tolérances de -l'é- cart à relever. Un exemple d'exécution de l'invention est décrit en détail ci-après et en se référant au dessin annexé; sur ce dernier la figure 1 montre en coupe axiale un dispositif de relèvement de la position d'un alésage, et la figure 2 est une vue par le dessous du dispo- sitif représenté en coupe à la fig 1. Le dispositif illustré est fixé, par exemple avec d'autres dispositifs de même nature ou des dispositifs de relèvement de la position d'un bord ou autre arête analogue, sur un châssis de mesure (non représenté au dessin) que l'on fixe, par exemple au cours de l'assem- blage d'un véhicule automobile, près d'une ouverture destinée à recevoir une portière afin de vérifier cette ouverture en vue de la fixation dela portière et d'as- surer que cette dernière y trouvera une assise correcte. La pièce de base de ce dispositif est constituée par un boîtier 1 fixé au châssis de mesure ou autre sup- port analogue, ce boîtier étant composé d'une embase 2, d'une paroi d'extrémité annulaire 3 dans laquelle est vissée par un filetage 4 une bague de fermeture 5 L'em- base 2 comporte, en regard de la bague de fermeture 5, un siège 6 pour un disque annulaire 7 Un autre disque annulaire 8 présentant un tronçon conique aplati 9 est logé dans un lamage 10 de la bague de fermeture 5, dans l'alignement du disque annulaire 7 Ces deux disques 7 et 8 incluent entre eux, par l'intermédiaire de deux cou- ronnes de billes 11, un plateau 12 que traverse perpen- diculairement une douille 13 solidaire de ce plateau. L'appui du disque annulaire 8 contre la bague de ferme- ture 5 par l'intermédiaire du cône aplati 9 logé dans le lamage 10 permet d'ajuster avec précision le paral- lélisme de ce disque par rapport au disque annulaire 7. En répartition triponctuelle autour du plateau 12 et des couronnes de billes 1 i, trois paires de tampons 14,15 attaquent ce plateau et ces couronnes Ces tam- pons 14 et 15 peuvent coulisser dans des alésages 16 du bottier 1 et,par l'intermédiaire de ressorts de compres- sion 17 figurés en tirets, ils prennent appui contre de courtes vis sans tête 18 vissées dans le boîtier Dans la position initiale les tampons 14 sont en même temps en contact avec le disque annulaire 7, les tampons 15 avec le disque annulaire 8 Ces tampons forment ainsi un centrage pour les couronnes de billes Il et aussi pour le plateau 12. Dans la douille 13 peut coulisser une broche 19 ver- rouillée au moyen d'une vis 22 qui pénètre dans une rai- nure 20 de son fût cylindrique 21 Une pointe de broche 23 en métal dur fixée à l'avant du fût présente, à la suite de son extrémité conique 24, un tronçon cylindri- que 25 dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre intérieur de l'alésage dont la position est à déterminer, et, à l'arrière de ce tronçon 25, une gorge annulaire 26 puis une collerette de butée 27. Un soufflet 28 qui, par une extrémité, entoure la bague de fermeture 5 et, par son autre extrémité, est fixé à l'arrière de la pointe 23 de la broche 19, obture une ouverture annulaire 29 subsistant dans la bague de fermeture 5 et dans le disque annulaire 8. A son extrémité opposée à la pointe 23 la broche 19 est reliée à la tige de piston 30 d'un vérin pneumatique 31 monté sur un étrier 32 fixé à la douille 13 Entre ce vérin 31 et la broche 19 est disposé un cône de centrage 33 supporté par l'embase 2 du boîtier Ce c Ane, destiné à recevoir l'extrémité arrière 34 de la broche 19, a son plus petit diamètre intérieur sensiblement égal au dia- mètre de cette extrémité 34. En avant de l'extrémité 34 le fût 21 du mandrin for- me un cône 35 au contact duquel est maintenu le palpeur 38 d'une tête de mesure angulaire 37 retenue dans l'é- trier 32 par l'intermédiaire d'une douille 36. Par l'intermédiaire de leviers coudés à angle droit deux autres palpeurs de mesure 39 détectent la posi- tion du plateau 12 en en palpant le pourtour. Enfin, on voit sur la fig 1 deux parties 41 et 42 du boîtier fixées par des vis A la fig 2 on voit en outre deux guidages en parallélogramme 43 accouplés l'un à l'autre qui relient l'étrier 32, et donc l'ensemble du support de la broche, à l'embase 2 du bottier, cette li- aison étant mobile dans deux directions mais interdisant toute rotation relative. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est expliqué ci-après avec référence à un morceau de tôle représenté à la fig 1 et comportant un alésage 44. Dans ce but on a dessiné le morceau de tôle dans une position qui ne concorde pas avec celle des parties du dispositif, à savoir dans une phase antérieure de l'a- vance de la broche déjà expliquée plus haut dans son en- semble, cependant que la position de la broche dans son support a été dessinée au moins approximativement comme étant la position de fin de course. En ce qui concerne la tôle et la broche, on voit que la pointe de cette dernière pénètre excentrée dans l'alésage 44 et que, son avance se poursuivant, la gé- nératrice du cône 24 située à gauche sur le dessin va bientôt rencontrer l'arête de l'alésage Ensuite, cette génératrice glisse le long de cette arête et le cône se déplace vers la droite, y compris l'ensemble de la bro- che, de la douille 13 avec le plateau 12, de l'étrier 32 associé à cette douille, et du vérin 31 supporté par cet étrier Au cours de ce déplacement vers la droite les couronnes de billes Il roulent d'une part sur les disques annulaires 7 et 8 et, d'autre part, sur le plateau 12, sur une distance égale à la moitié de la course parcou- rue par le plateau 12 Les tampons 14 et 15 situés dans le plan de coupe du dessin restent dans leur position en contact avec les disques annulaires 7 et 8 tandis que les autres, c'est-à-dire ceux situés de l'autre côté de l'axe, sont-refoulés par le plateau 12 de la distance dont l'alésage 4st excentré par rapport à la position initiale de la pointe de la broche Le palpeur 39 mesure cet écart Il existe couramment, en outre, un écart dans le sens perpendiculaire au plan du dessin Dnas ce cas, la génératrice du cône 24 qui rencontre l'arête de l'alé- sage 44 n'est pas, comme dans ce qui vient d'être expli qué, celle située à gauche sur le dessin, mais une géné- ratrice située dans un plan de coupe faisant un angle avec le plan de la fig 1 Le déplacement de la broche et du plateau ont alors lieu de la même manière que celle exposée plus haut La composante de déplacement tombant dans le plan du dessin est mesurée par le palpeur de me- sure 39 visible au dessin, tandis que la composante per- pendiculaire à ce plan est mesurée par l'autre palpeur de mesure mentionné. L'avance de la broche est terminée lorsque la col- lerette de butée 27 rencontre la tôle La tête de mesure angulaire 37 mesure alors sur le cône 35, par son palpeur 38, comme représenté au dessin, la position de l'avance de la broche, c'est-à-dire son écart de la valeur théo- rique. Lors du mouvement de recul de la broche, son arête périphérique arrière rencontre le cône de centrage 33 et glisse le long de celui-ci, jusqu'à ce que son extrémité cylindrique arrière 34 soit concentrique au cône de cen- trage En même temps, le plateau 12 et les couronnes de billes il retournent à leur position initiale, de même que les tampons 14 et 15 déplacés auparavant par le pla- teau et qui ne se trouvent pas dans le plan du dessin. Peu avant d'atteindre à nouveau la position initiale ces tampons rencontreraient les couronnes de billes Il si celles-ci, durant les mouvements décrits plus haut, s'étaient un peu déplacées dans la direction concernée. Pour un déplacement dans une autre direction les couronnes de billes Il rencontreraient les tampons 14 et 15 visible E sur la fig 1 A la longue et dans l'ensemble, les tam- pons maintiennent les couronnes de billes dans la posi- tion désirée. En même temps que la position de l'alésage 44 ou autre évidement, on pourrait relever aussi la position d'un autre évidement dispose a une petite distance du premier, à l'aide d'une broche munie de deux pointes destinées à pénétrer dans les deux évidements On pour- rait alors aussi mesurer la rotation éventuelle de la broche causée par des écarts de position des deux évide- ments. REVENDICATIONS 1 Dispositif de relèvement de la position d'un évidement, notamment d'un alésage ( 44), dans une pièce a usiner relativement grande, notamment en tôle, remar- quable en ce qu'une broche ( 19) qui, a partir de son ex- trémité ( 24), augmente de dimension jusqu'à atteindre une section ( 25) adaptée à celle de l'évidement ( 44), est montée à coulissement dans l'axe théorique de l'évide- ment ( 44) ou à proximité de cet axe dans un support ( 12, 13) qui est monté mobile ( 7, 8, 11,12) dans deux dimen- sions dans un plan perpendiculaire à l'axe théorique de l'évidement ( 44), et en ce que des palpeurs ( 39, 40) de mesure de l'écart de l'axe théorique dans les deux dimen- sions attaquent la broche ou son support ( 12, 13). 2 Dispositif selon la revendication 1, remarquable en ce que la broche ( 19) présente, à la suite d'une ex- trémité pointue ( 24), un tronçon ( 25) dont la section est constante et adaptée à celle de l'évidement, suivi d'une butée ( 27). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, remar- quable en ce qu'un mécanisme avanceur ( 31) de préférence pneumatique est disposé sur le support ( 12, 13) de la broche ( 19) pour actionner celle-ci. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, remarquable en ce que la broche ( 19) est, par un fût ( 21), montée à coulissement dans un guidage, de préférence dans une douille ( 13), disposé perpendicu- lairement dans un plateau ( 12) qui, dans un autre guidage ( 7, 8, 11), peut être déplacé dans deux dimensions dans le plan précité. Dispositif selon la revendication 4, remarquable en ce que le dit autre guidage ( 7, 8, 11) se compose de deux surfaces parallèles ( 7, 8), de préférence deux dis- ques annulaires ( 7, 8), entre lesquelles se trouve le dit plateau ( 12), et de garnitures à billes ( 11), de pré- férence des couronnes de billes ( 11), disposées entre ces surfaces parallèles et le plateau ( 12), un disque annulaire ( 8) prenant appui ( 10) de préférence par l'intermédiaire d'une surface conique ( 9) ou sphérique aplatie pour que l'une des dites surfaces ( 7, 8) puisse être ajustée parallèlement à l'autre. 6 Dispositif selon la revendication 5, remar- quable en ce que les garnitures à billes ( 11) sont librement mobiles dans leurs plans entre les dites surfaces parallèles ( 7, 8) et le plateau ( 12), de préférence contre un système de renvoi élastique ( 14 à 18) de préférence composé d'au moins trois tampons ( 14, 15) à effet de ressort. 7 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 6, remarquable en ce que le mécanisme avanceur ( 31) constitue en même temps, avec son mou- vement de retour et en coopération avec un cône de centrage ( 33) d'une arete arrière ( 34) de la broche ( 19), un système de centrage du dit support ( 12,13). 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 4 à 7, remarquable en ce que les dits pal- peurs ( 39) attaquent le pourtour du plateau ( 12), de préférence par l'intermédiaire de leviers coudés ( 40 9 Dispositif selon 1 'une quelconque des reven dications précédentes, remarquable en ce que le dit support ( 12, 13) est verrouillé en rotation de pré- férence au moyen d'un guidage par double parallélo- gramme ( 43). Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, remarquable en ce qu'il com- porte en outre un palpeur ( 37, 38) pour mesurer l'é- cart de la position théorique parallèlement à l'axe théorique, ce palpeur attaquant la broche ( 19) de préférence perpendiculairement à la direction de l'avance de la broche ( 19), contre un cône ( 35) so- lidaire de cette dernière.