Brevet FR2540621A1 — publié le 19840810

Dispositif de mesure des dimensions, en coupe transversale, de pièces cylin- driques creuses. La présente-invention concerne un dispositif de mesure des dimensions, en coupe transversale, de pièces-cylindriques creuses, dans lequel un spécimen à mesurer-de la pièce est enfilé sur ui mandrin porte-pièce et au moins une paire de rouleaux de guidage, ainsi que des systèmes de mesure, sont disposés sur la circonférence du spécimen. Un dispositif de la technique antérieure, sensiblement tel que décrit dans le brevet allemand n' 735 915,permet unique- ment la mesure de l'épaisseur de la paroi sur un spécimen de pièce cylindrique creuse. L'objectif de la présente invention est de procurer un dis- positif de mesure qui permette de mesurer, en un temps plus court, en plus de l'épaisseur de la paroi, le diamètre extérieur et le diamètre intérieur de la pièce et, en outre, qui fournisse des informations sur le défaut de rotondité et sur l'inégalité d'épaisseur de paroi du spécimen. Le défaut de rotondité est ici défini comme la moitié de la différence entre le plus grand et le plus petit diamètre extérieur, mesurés dans le même plan perpendiculaire à -l'axe de la pièce cylindrique-creuse, par exemple un tube. De même, l'inégalité d'épaisseur de paroi est calculée comme la moitié de la différence entre la plus grande et la plus petite épaisseur de paroi, elle aussi mesurée dans le même plan perpendiculaire à l'axe du tube. Cet objectif est atteint avec un dispositif de mesure dans lequel: a)la paroi intérieure du spécimen repose linéairement sur un mandrin portepièce cylindrique tournant de diamètre défini, b) les axes des rouleaux de guidage se-trouvént au-dessus du plan médian horizontal du spécimen, les axes, disposés à la même hauteur, des rouleaux et l'axe du man- drin porte-pièce formant un triangle isocèle, c) il est prévu deux systèmes de mesure diamétralement op- posés, qui sont disposés sur la médiatrice de la ligne de raccordement des axes des rouleaux de guidage, et d) il est prévu un ordinateur pour commander le processus de mesure, la collecte des données et le traitement des données. Les rouleaux de guidage effectuent l'alignement exact du spécimen par rapport au mandrin porte-pièce Lors de la rotation du mandrin porte-pièce, le spécimen vient s'ajus- ter sur ce dernier sous l'effet du frottement, de telle sorte que la paire de rouleaux de guidage d'une part main- tient l'alignement diamétral, et d'autre part fournit la pression nécessaire au frottement Avec le système de me- sure supérieur, il est possible de déterminer directement l'épaisseur de la paroi Le système de mesure inférieur dé- termine la distance entre le mandrin porte-pièce et la pa- roi extérieure du spécimen On détermine le diamètre exté- rieur en faisant la somme de cette distance, du diamètre du mandrin portepièce et de l'épaisseur de paroi Le diamètre intérieur, le défaut de rotondité et l'inégalité d'épaisseur de paroi se déterminent indirectement. L'obtention d'un temps de mesure court est assurée par le mandrin portepièces tournant ainsi que par l'utilisation d'un ordinateur, qui sert à commander le processus de mesure, la collecte des données et le traitement des données. Pour pouvoir mesurer avec le même dispositif des pièces de diamètres différents, il est préférable que le mandrin porte- pièce puisse être entraîné à une vitesse variable La dis- position réglable des rouleaux de guidage sert la même fin. En vue d'un alignement plus fiable du spécimen respectif, il est recommandé que les axes des rouleaux de guidage soient disposés au-dessus du mandrin porte-pièce Pour cela, il est préférable que l'angle " entre la médiatrice et les droites passant par les axes des rouleaux de guidage et par l'axe du spécimen respectif soit compris entre 45 et 60 . Selon une autre forme de réalisation préférée de l'invention, il est prévu plusieurs paires de rouleaux de guidage dans des plans mutuellement parallèles. 254 0621 Les rouleaux de guidage sont eux-mêmes, de préférence, cons- titués par des roulements à billes de précision Comme sys- tèmes de mesure, on utilise de manière avantageuse, des pal- peurs, par exemple des compas d'épaisseur, incrémentiels. En vue d'une exécution rapide de la mesure, il est recommandé que l'ordinateur délivre les instructions suivantes: avance des rouleaux de guidage, réglage des systèmes de mesure, entraînement du mandrin portepièce, collecte des valeurs mesurées, arrêt du mandrin porte-pièce, remise en position de départ des systèmes de mesure, remise en position de de- part des rouleaux de guidage, et traitement des valeurs me- surées. L'invention va être décrite plus en détail à l'aide de 11 exemple de réalisation suivant et des dessins ci-joints, sur lesquels la figure 1 est une coupe transversale d'un tube idéal pour la représentation des grandeurs mesurées, la figure 2 est une coupe transversale d'un tube réel pour la représentation des grandeurs mesurées, la figure 3 représente en coupe l'agencement schématique d'un dispositif de mesure conforme à l'inven- tion, et la figure 4 est une coupe longitudinale d'un dispositif de mesure conforme à l'invention. Un tube idéal selon la figure 1 est déterminé de manière uni- voque par les deux dimensions en coupe transversale que sont le diamètre extérieur D ou le diamètre intérieur d et l'épais- seur de paroi s. Dans un tube réel selon la figure 2, on mesure les valeurs, extrêmes D Max/ min ou smax /smin de ces grandeurs Pour carac- tériser le tube réel, on fait intervenir en outre le défaut de rotondité et l'inégalité d'épaisseur de paroi D D max min Défaut de rotondité DR = 2 s -s. max min Inégalité d'épaisseur de paroi I = - Sur les figures 3 et 4 est représenté le dispositif de me- sure des dimensions en coupe transversale (diamètres exté- rieur et intérieur, épaisseur de paroi, défaut de rotondi- té, inégalité d'épaisseur de paroi), un spécimen de tube 1 (axe 1 ') se trouvant en position de mesure. Le dispositif se compose d'un mandrin porte-pièce tournant 2 faisant saillie de son logement, de diamètre défini d A (axe 2 '), d'au moins une paire de rouleaux de guidage 3 (axes 3 ') qui sont mobiles en synchronisme et qui sont main- tenus en position centrée sur le mandrin porte-pièce 2, des systèmes de mesure supérieur et inférieur 4 et 5, ainsi que d'un ordinateur 6. Pour la mesure, on enfile le spécimen de tube 1 sur le man- drin porte-pièce 2 et, en abaissant la paire de rouleaux de guidage réglables 3, on oblige le spécimen de tube 1 à s'aligner diamétralement sur le mandrin porte-pièce 2 ain- si que sur les systèmes de mesure 4 et 5, si bien que la pa- roi intérieuredu spécimen de tube 1 vient reposer linéaire- ment sur le mandrin porte-pièce 2 Les axes 3 ' des rouleaux de guidage 3 se trouvent alors au-dessus du plan médian hori- zontal 7 du spécimen de tube 1 Les axes 3 ', disposés à la même hauteur, et l'axe 2 ' du mandrin porte-pièce 2 forment- un triangle isocèle Les systèmes de mesure 4 et 5 sont situés diamétralement sur la médiatrice de la ligne de raccordement des axes 3 ' des rouleaux de guidage 3 L'angle " entre cette médiatrice et les droites passant par les axes 3 ' des rouleaux de guidage 3 et par l'axe 1 ' du spécimen de tube respectif 1 est de préférence compris entre 45 et 600. Sur la figure 3 est représentée une autre paire de rouleaux de guidage 8 dans un plan parallèle mais décalé par rapport à la paire de rouleaux de guidage 3, ce dispositif étant des- tiné, par exemple, à la mesure d'un spécimen de tube de dia- mètres différents Les rouleaux de guidage 3 et 8 sont cons- tituésdans cet exemple de réalisation, par des roulements à billes de précision. Si le mandrin porte-pièce 2 est alors mis en rotation, le spécimen de tube 1 vient s'ajuster sous l'effet du frot- tement sur le mandrin porte-pièce 2, de telle sorte que la paire de rouleaux de guidage 3 d'une part maintient l'a- lignement diamétral et, d'autre part, fournit la pression nécessaire au frottement. Les systèmes de mesure 4 et 5 sont, dans cet exemple de re- alisation, constitués par des palpeurs ou compas d'épaisseur incrémentiels, que l'on étalonne avant la mesure en fonc- tion du mandrin porte-pièce 2 Le palpeur supérieur 4 reçoit, lors de la rotation du spécimen de tube 1, en conti- nu ou par étapes, la valeur mesurée pour l'épaisseur de pa- roi s,tandis que le palpeur inférieur 5 reçoit la valeur mesurée b pour la distance entre le mandrin porte-pièce 2 et la paroi extérieure du spécimen de tube 1 (le diamètre d A du mandrin porte-pièce 2 est connu) On peut ainsi déter- miner directement l'épaisseur de paroi s, les grandeurs in- té-ressantes que sont le diamètre extérieur D, le diamètre intérieur d, le défaut de rotondité DR et l'inégalité d'é- paisseur de paroi I pouvant être déterminés après traite- ment des valeurs mesurées s, b et d A au moyen de l'ordina- teur 6 (le diamètre extérieur D et le diamètre intérieur d sont déterminés au choix sous la forme de valeurs extrêmes ou de valeurs médianes). Comme le montre sur la figure 3 la flèche partant de l'ordi- nateur 6, on obtient, après chargement du spécimen de tube 1 sur le mandrin porte-pièce 21,la délivrance des instructions suivantes par l'ordinateur 6: avance des rouleaux de guidate 3, réglage des systèmes de mesure 4 et 5, mise en marche du mandrin porte-pièce 2, et exécution des mesures des gran- deurs S et b Apres quoi, le mandrin porte-pièce 2 est ar- rêté et les systèmes de mesure 4 et 5 et les rouleaux de gui- dage 3 sont remis dans leur position de départ Parallèle- ment, les grandeurs S et b sont traitées de la manière dé- crite. Exemples: On a enfilé des spécimens 1, d'une longueur respec- tive de 30 mm environ, de pièces sur un mandrin porte-pièce 2 ayant un diamètre défini d A = 7 mm. Le temps de mesure nécessaire à la détermina- tion des valeurs mesurées en quinze points de mesure était de l'ordre de deux secondes. 1 Tube d'installation en cuivre de dimensions nominales x 0,75 mm: Les valeurs suivantes ont été exprimées par l'ordinateur: Da = 9, 99 mm max Dmin 9,97 mm D = 9,986 mm (valeur moyenne) Défaut de rotondité DR = 0,01 mm ( 9,99 9,97 = 0,021 mm) 2 2 smax = 0,80 mm smin = 0,75 mm Smin s = 0,782 mm (valeur moyenne) Inégalité d'épaisseur de paroi I= 0,025 mm (= 0,080 0,75 = 0,05 O 025 m) 2 2 2 Bague intérieure de roulement à aiguilles Y 15 x O 18 mm: Les valeurs suivantes ont été exprimées par l'ordinateur: D = 17,99 mm max Dmin = 17, 95 mm D = 17,989 mm (valeur moyenne) Défaut de rotondité DR ='0,02 mm ( 17,99 17,95 0,04 002 = 0,02 mm) 2 2 smax = 1,52 mm smin = 1,50 mm s = 1,512 mm (valeur moyenne) Inégalité d'épaisseur de paroi I = 0,01 mm (= 1,52 1,50 0,02 = 0,01 mm R e v e nd i ca t i o N s 1 Dispositif de mesure des dimensions, en coupe transversale, de pièces cylindriques creuses, dans lequel un spécimen à mesurer ( 1) de la pièce est enfilé sur un mandrin porte- pièce ( 2) et au moins une paire de rouleaux de guidage ( 3), ainsi que des systèmes de mesure ( 4, 5), sont disposés sur la circonférence du spécimen ( 1}, caractérisé en ce que: a) la paroi intérieure du spécimen ( 1) repose linéairerent sur un mandrin porte-pièce cylindrique tournant ( 2), de diamètre défini (d A) , b) les axes ( 3 ') des rouleaux de guidage ( 3) se trouvent au- dessus du plan médian horizontal ( 7) du spécimen ( 1), les axes ( 3 '), disposés à la même hauteur, des rouleaux et l'axe ( 2 ') du mandrin portepiece ( 2) formant un triangle isocèle, c) il est prévu deux systèmes de mesure ( 4, 5) diamétralement opposés, qui sont disposés sur la médiatrice de la ligne de raccordement des axes ( 3 ') des rouleaux de guidage ( 3), et d) il est prévu un ordinateur ( 6) pour commander le processus de mesure, la collecte des données et le traitement des données. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin porte-pièces ( 2) peut être entraîné à vitesse variable. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les rouleaux de guidage ( 3) sont disposés de manière réglable. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les axes ( 3 ') des rouleaux de guidage ( 3) sont disposes au-dessus du mandrin porte-pièce ( 2). ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'angle ( 2 les droites passant par les axes ( 3 ') des rouleaux de gui- dage ( 3) et par l'axe (-1 ') du spécimen respectif ( 1) est compris entre 45 et 60 . 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à ,caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs paires de rouleaux de guidage ( 3, 8) dans des plans mutuellement parallèles. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les-rouleaux de guidage ( 3, 8) sont constitues par des roulements à billes de précision. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérise en ce que les systèmes de mesure ( 4, 5) sont constitués par des palpeurs, ou compas d'épaisseur incrémentiels. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,caractéris é en ce que l'ordinateur ( 6) délivre les ins- tructions suivantes: avance des rouleaux de guidage ( 3), réglage des systèmes de mesure ( 4, 5), entraînement du mandrin porte-pièce ( 2), collecte des valeurs mesurées, arrêt du mandrin porte-pièces ( 2), remise en position de départ des systèmes de mesure ( 4, 5), remise en position de départ des rouleaux de guidage ( 3) et traitement des valeurs mesurées.