Brevet FR2556639A1 — publié le 19850621

Procédé pour le traçage de pièces et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. La présente invention concerne un procédé pour le traçage des pièces et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, avec utilisation d'une tête pal- peuse, en particulier une tête palpeuse de mesure avec un dispositif de logement pour un ou plusieurs palpeurs prévue pour utilisation avec une machine de mesure, en particulier avec une machine de mesure selon plusieurs axes de coordonnées. On connaît déjà des machines à tracer qui, par leur structure mécanique sont analogues à des machines de mesure selon trois axes de coordonnées. De telles machines de traçage sont cependant, pour ce qui concerne leur construction dans son ensemble, beaucoup plus sim- ples et plus robustes que lesdites machines de mesure car en principe la précision nécessaire pour le traçage est plus faible que pour les mesures. Aussi la machine à tracer peut-elle faire face sans problèmes aux forces pouvant apparaître au cours du traçage, alors que la machine à mesurer ne peut con- venir en raison de sa structure mécanique et des utili- sations auxquelles elle est destinée. Selon les modes de fabrication utilisés, les pièces à tracer, à l'état brut peuvent présenter entre elles des différences considérables, et comme le traçage s'effectue selon des cotes prescrites, avec les machines à tracer on n'a qu'une très faible possibilité de tra- vailler avec un système de commande numérique. L'outil, tel qu'une pointe à tracer par exemple, est normalement réuni avec le dispositif de logement correspondant et avec l'ensemble du système mécanique de la machine à tracer. Celui-ci déplace ledit outil à la surface de la pièce à tracer en fonction des données de commande pres- crites. La pointe à tracer qui est utilisée n'identifie pas cependant le contour de la pièce et poursuit donc son chemin avec une force accrue en cas de surépaisseurs de matière. Les machines à tracer connues présentent les inconvénients importants suivants: - elles ne conviennent que pour tracer des éléments géométriques simples, tels que des cercles ou des lignes droites; - du fait de sa structure, la machine n'assure qu'une précision relativement faible; - l'usure de la pointe à tracer est relativement rapide; - il faut positionner mécaniquement les pièces à tracer et - on n'a qu'une possibilité limitée de traçage automati- que, car la machine n'est pas asservie aux formes effectives de la pièce. Les machines à mesurer selon les trois axes de coordonnées qui, pour ce qui concerne la précision, conviendraient également pour le traçage, ne peuvent pas être utilisées parce qu'elles ne peuvent pas supporter d'efforts, et qu'avec leur systèmes d'acquisition des valeurs mesurées elles ne peuvent admettre que des outils de faible poids. C'est donc l'objet de la présente invention que de fournir, en évitant les inconvénients précités des machines à tracer traditionnelles, un procédé pour le traçage des pièces dont la mise en oeuvre soit simple et qui permette de tracer avec une grande précision le traçage de configurations quelconques. L'objet de ladite invention est en outre de réaliser un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, dont la construc- tion serait simple du point de vue technique. Selon la présente invention, ce résultat est obtenu par le fait qu'une tension électrique est appliquée à la pointe à tracer et que pendant que celle-ci se déplace régulièrement au dessus de la surface de la pièce, du fait de l'amorçage d'un arc et du passage d'un cou- rant entre la pointe àtracer et la surface de la pièce une ligne est tracée sur celle-ci par volatilisation du métal. Dans de telles conditions, la pointe à tracer peut être insérée dans une tête palpeuse de mesure d'une machine à mesurer selon plusieurs axes de coordonnées avec intercalage d'une isolation électrique entre ladite pointe à tracer et la tête palpeuse. L'avantage de ce procédé de traçage consiste en ce que l'on obtient le traçage de lignes à la surface des pièces sans contact et avec des forces en jeu qui sont très faibles. La tension appliquée à la pointe à tracer peut être, au choix, une tension continue ou une tension alternative. L'épaisseur du trait ainsi obtenu est fonction, essentiellement, de la valeur réglée du courant, de la qualité de la pointe à tracer et de la position de celle-ci par rapport à la normale à la surface de la pièce. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé en utilisant une tête palpeuse prévue pour des machines à mesurer selon plusieurs axes de coordonnées prévoit, selon la présente invention, que dans la tête palpeuse on monte une broche dont la pointe traceuse, isolée électriquement par rapport à la tête palpeuse, est reliée à une source de tension électrique de manière qu'un certain potentiel soit appliqué à la pointe à tracer et qu'il existe une différence de potentiel élec- trique entre ladite pointe et la surface de la pièce. Ladite pointe à tracer peut être reliée à une source de tension alimentée en courant alternatif, qui peut être enclenchée ou déclenchée au moyen d'un interrupteur. Elle peut aussi être reliée à une source de tension alimentée en courant continu, pouvant elle aussi être enclenchée ou déclenchée au moyen d'un interrupteur. On travaille avantageusement avec un écartement cons- tant, de 0,1 mm à 0,5 mm, entre la pointe à tracer et 2556639.- la surface de la pièce qui se trouve en regard de celle-ci. Ce dispositif selon la présente invention per- met, d'une manière techniquement simple, d'effectuer le traçage sans contact. Comme la pointe à tracer est reliée à une source de tension, lorsque la tension est appliquée, entre la pointe à tracer et la surface de la pièce que l'on veut tracer s'amorce un fin arc électrique qui dé- termine une trace équivalente à celle d'une pointe à tracer mécanique. La caractéristique inhérente à la tête palpeuse de la machine à mesurer selon trois axes de coordonnées permet, par correction du réglage, de main- tenir la pointe à tracer en contact avec la pièce même en présence d'irrégularités de ladite surface. La machine à mesurer selon trois axes de coordonnées qui est utili- sée en tant que machine à tracer conduisant alors l'opé- ration en tenant compte des coordonnées de la pointe de l'aiguille, qui lui sont connues. La détermination des coordonnées de départ de la pointe s'effectue selon la méthode d'étalonnage connue, au moyen d'une bille étalon auxiliaire préparée auparavant ou bien selon la méthode de mesure de la pointe au moyen d'un cube d'étalonnage avec des trous. L'épaisseur du trait obtenu est fonction essentiellement de la valeur réglée du courant, de la qualité de la pointe à tracer et de la position de la pointe par rapport à la normale à la surface de la pièce. La qualité de surface ainsi que la matière sur laquelle se fait le traçage ont également une influence sur la durabilité de la pointe à tracer. Ceci signifie que des pièces avec de mauvais états de surface, brutes de lami- nage par exemple, ou bien portant des traces de martelage, nécessitent des courants de traçage de forte intensité. Avec des tracés de grande longueur on obtient en outre, dans de telles conditions, un brûlage accéléré de la pointe à tracer, ce qui se traduit alors automatiquement par un élargissement du trait. Afin de contrecarrer cette usure et de per- mettre également un remplacement rapide et commode de la pointe à tracer, selon un autre développement de l'in- vention la pointe à tracer peut être réalisée en métal, en tungstène de préférence, et être maintenue dans un forage axial prévu dans la broche, au moyen d'une gou- pille ou d'une vis transversale. Dans sa partie qui se trouve du côté de la tête palpeuse la broche peut être sectionnée avec les deux extrémités qui se trouvent coaxialement en regard l'une de l'autre réunies au moyen d'une rallonge inter- médiaire en matière isolante du point de vue électrique. Une telle construction présente l'avantage que la tête palpeuse et la machine à tracer sont isolées électrique- ment de la pointe à tracer et qu'en principe on évite ainsi, en particulier pour les personnes, tout risque d'incident qui serait de à l'électricité. Dans une autre forme de réalisation de l'in- vention, la pointe à tracer peut être disposée mobile à l'intérieur d'une bobine, dans le sens axial, ladite bobine étant raccordée à une source de tension réduite à une valeur basse au moyen d'un transformateur et la pointe, sous l'influence d'un ressort de pression, tra- vaillant avec une fréquence imposée contre la surface de la pièce. Cette réalisation présente l'avantage que sur la pointe à tracer il n'arrive qu'une tension de valeur réduite, ce qui élimine tout risque d'incident pour les personnes, même en cas de contact involontaire avec l'aiguille. Lorsque l'on applique la tension il passe un courant entre la pointe à tracer et la pièce. En mêeme temps, la bobine engendre un champ magnétique qui provoque un soulèvemaent de l'aiguille, perpendicu- lairement à la surface de la pièce et contre la pression du ressort. Aussitôt que l'arc électrique se coupe, le mouvement de la pointe à tracer s'inverse. Ce mouvement de la pointe à tracer se fait avec une fréquence imposée. Avec le circuit oscillant mécanique ainsi réalisé, lorsque la tête palpeuse se déplace au dessus de la surface d'une pièce on obtient sur ladite surface une ligne constituée de points successifs. Avec une fréquence suffisamment élevée, de quelque 50 à 200 Hz, le résultat présente l'aspect d'une ligne de traçage continue. Dans une autre réalisation de l'invention, la pointe à tracer peut être réalisée en matière céramique,. avec un forage axial dans lequel on fait passer un fil métallique sortant par la pointe et raccordé à une source de tension de manière à appliquer une tension sur la pointe du fil et à obtenir une différence de potentiel entre ladite extrémité du fil et la surface de la pièce qui se trouve à une certaine distance. L'avance du fil peut être obtenue d'une manière automatique, compte tenu de la volatilisation de son extrémité. Avec cette forme ingénieuse de réalisation on dispose d'une pointe en céramique, isolante du point de vue électrique, qui est maintenue à une certaine distance de la surface de la pièce. Une ligne est tracée à la surface de la pièce par la volatilisation du fil métallique introduit dans la- dite pointe, dont l'extrémité est portée lorsque la ten- sion est appliquée entre le fil et la surface de la pièce. Dans tous les cas de traçage, la volatilisation du métal de la pièce ne se fait que sur une très faible profondeur. Dans le dessin on a représenté des exemples de réalisation de l'invention, les différentes figures mon- trent respectivement: Fig.1 une pointe à tracer montée dans une tête palpeuse, vue en coupe partielle; Fig.2 la pointe à tracer disposée mobile dans le sens axial à l'intérieur d'une bobine et Fig.3 une pointe en céramique, d'une autre réalisation, avec un fil métallique qui passe à l'intérieur. Dans la fig. 1 on a représenté la partie infé- rieure d'une tête de mesure 1, telle qu'on en utilise habituellement sur les machines de mesure selon trois axes de coordonnées. Dans le logement 2 de la tête pal- peuse 1 est bridée une broche 3, coaxialement dans le prolongement de la tête palpeuse. La broche 3 est sec- tionnée à sa partie supérieure et se compose donc de deux parties. Entre les deux parties de la broche 3 est insérée une rallonge intermédiaire 4 en matière élec- triquement isolante. Dans la partie inférieure de la bro- che 3 est pratiqué un forage axial 5 dans lequel se trouve introduite par le bas la pointe à tracer 6, en tungstène par exemple. La pointe à tracer 6 est tenue en place au moyen d'une vis transversale 7. Par sa partie centrale 8 la broche 3 est raccordée à une source de tension 9. Dans l'exemple de réalisation selon la fig. 1 on a repré- senté une source de tension 9 à courant continu. On a prévu en outre un interrupteur 10 permettant d'enclencher ou de couper la tension. Lorsque l'interrupteur 10 est fermé un potentiel est appliqué à la pointe 6. Comme la surface de la pièce est également reliée à la source de tension, il y a une tension entre la pointe à tracer 6 et la surface 11 de la pièce. La pointe à tracer 6 se trouve en permanence à une distance déterminée de la sur- face 11 de la pièce, de sorte qu'entre la pointe à tracer 6 et la surface 11 de la pièce on a un certain espace d'air 12. Il se produit alors entre la pointe à tracer 6 et la surface 11 de la pièce un amorçage par claquage diélectrique, qui détermine une volatilisation du métal de la pièce sur une faible profondeur. S'il se produit en même temps un déplacement transversal de la tête pal- peuse 1 on obtient à la surface 1il de la piece un tracé sous la forme d'une ligne fine, correspondant aux données fournies au préalable à la machine. L'exemple de réalisation de la fig. 2 montre une réalisation qui fonctionne avec une basse tension de quelque 10 à 12 volts. Dans le cas d'une source de courant alternatif ceci peut être obtenu avec l'insertion d'un transformateur. La partie inférieure 13 d'une broche 3, ou la partie centrale 8 de celle-ci, est disposée mo- bile dans le sens axial au centre d'une bobine 14. Là encore un forage axial 5 est prévu dans la partie infé- rieure et dans ce forage est insérée la pointe à tracer 6. A sa partie supérieure la partie inférieure de la broche 3 est soumise à l'action d'un ressort de pression qui prend appui sur la partie supérieure 16 de la broche. Le ressort de pression 15 maintient la pointe à tracer 6 en contact avec la surface 11 de la pièce. La bobine 14 de son côté est reliée d'une part à la source de tension à courant alternatif 17 et d'autre part à la partie inférieure de la broche 3. Du fait que la surface 11 de la pièce est elle aussi raccordée électriquement à la source de tension 17, en état de marche on a une tension entre la pointe à tracer 3 et la surface 11 de la pièce. Si maintenant la pointe à tracer 6 vient en contact avec la surface 11 de la pièce, la tension pré- sente sur la pointe à tracer 6 s'effondre et la tension qui se trouve appliquée alors sur la bobine 14 provoque, de la manière connue, le passage d'un courant et l'appa- rition d'un champ magnétique et il s'ensuit un déplace- ment vers le haut de la partie inférieure 13 de la broche 3 qui comprime le ressort antagoniste 15 et soulève ainsi la pointe à tracer 6 de la surface 11 de la pièce. Le courant se coupe alors entre la pointe à tracer 6 et la surface 11 de la pièce, de sorte que sous la pression du ressort 15 la partie inférieure 13 de la broche 3, ensemble avec la pointe à tracer 6, redescend en direction de la surface 11 de la piece. Tant que la tension est appliquée ce processus se répète, avec une fréquence imposée qui peut être comprise entre 50 Hz et 200 Hz. Si maintenant on déplace la tête palpeuse 1 ensemble avec la broche 3 et la pointe à tracer 6 transversalement au dessus de la surface 11 d'une pièce, on obtient sur celle-ci une ligne de traçage. Dans la fig. 2 ladite bobine 14 est réunie mécaniquement avec la broche 3 au moyen d'un arceau 25. Afin d'obtenir un déplacement co- axial de la partie inférieure 13 par rapport à la broche 3, une tige 24 est emmanchée coaxialement dans la broche 3 et plonge concentriquement à travers le ressort 15 dans un évidement 23 prévu dans la face frontale de la partie inférieure 13 de la broche. Dans la fig. 3 la pointe à tracer 18 est réa- lisée sous la forme d'une pointe de guidage en matière céramique avec un forage axial 19 relié à un trou prévu sur le côté. Dans ce forage on introduit un fil métalli- que très fin, d'un diamètre de deux à trois centièmes de millimètre. Ledit fil métallique 20 débouche approxima- tivement à fleur avec l'extrémité de la pointe de guidage 18, qui se termine à une faible distance au dessus de la surface 11 de la pièce. Dans l'exemple de réalisation selon la fig. 3, sur le fil fin métallique 20 on applique là aussi une tension, de sorte que l'on a une tension entre l'extrémité du fil 20 et la surface 11 de la pièce. La source de tension 17 peut être enclenchée ou déclen- chée au moyen d'un interrupteur 10. Comme en cours de fonctionnement le fil fin 20 se volatilise à l'extrémité de la pointe de guidage 19, on assure une avance automa- tique convenable dudit fil 20 qui se trouve par exemple sur une bobine 21 actionnée par un moteur 21. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traçage de pièces, caractérisé par le fait qu'une pointe à tracer (6, 18) est alimentée avec une tension électrique et qu'en effectuant un mou- vement de déplacement au-dessus de la surface de la pièce (11), par volatilisation du métal du fait de l'amorçage d'un arc et du passage du courant entre la pointe à tra- cer (6, 18) et ladite surface de la pièce (11), elle trace une ligne sur cette surface. 2. Procédé pour le traçage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pointe à tracer (6, 18) est montée dans la tête palpeuse de mesure (1) d'une ma- machine à mesurer à plusieurs axes de coordonnées avec insertion d'une rallonge électriquement isolante (4) pour l'isoler électriquement de la tête palpeuse (1). 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé pour le traçage de pièces avec utilisation d'une tête palpeuse, en particulier d'une tête palpeuse de mesure prévue pour utilisation avec une machine de mesure, en particulier avec une machine de mesure selon plusieurs coordonnées, comportant un dispositif de logement pour la broche de palpage, caractérisé par le fait que dans la tête palpeuse (1) est insérée une broche (3) dont la pointe à tracer (6, 18), isolée électriquement par rapport à la tête de palpage (i), est reliée àune source de ten- sion électrique (9, 17) de telle manière qu'un certain potentiel est appliqué à la pointe à tracer (6, 18) et que l'on a une différence de potentiel électrique entre ladite pointe à tracer (6, 18) et la surface (11) de la pièce à tracer. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la pointe à tracer (6, 18) est reliée à une source d'alimentation en courant alternatif (9) qui peut être connectée et déconnectée au moyen d'un interrup- teur (10). 2556639.. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la pointe à tracer (6) est reliée à une source d'alimentation en courant continu (17) qui peut être connectée et déconnectée au moyen d'un interrupteur (10). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait qu'entre la pointe à tracer (6) et la surface (11) de la pièce qui se trouve en regard il est prévu en permanence un écartement (12) de 0,1 à 0,5 mm. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 3 à 6, caractérisé par le fait que la pointe à tracer (6) est en métal, de préférence en tungstène et qu'elle est tenue dans un forage axial (5) prévu dans la broche (3) au moyen d'une vis, d'un boulon (7) ou d'un élément analogue disposé perpendiculairement par rapport à la broche. 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la broche (3) est sectionnée dans sa partie qui se trouve du côté de la tête de palpage et que les deux extrémités qui se trouvent en regard sont réunies au moyen d'une rallonge intermédiaire (4) en matière isolante du point de vue électrique. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 5, caractérisé par le fait que la pointe à tracer (6) est disposée mobile dans le sens axial à l'in- térieur d'une bobine (14) qui est raccordée electriquememtà une source d'alimentation (17) à basse tension, la pointe à tracer (6) agissant sur la surface (11) de la pièce sous l'influence d'un ressort de pression (15) avec une fréquence imposée de 50 Hz au minimum, lorsque la tension est appliquée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que la pointe de traçage est constituée par une pièce en céramique com- portant un forage axial (19) dans lequel passe un fil fin 2556639J métallique (20) sortant par la pointe et qui est relié à une source d'alimentation électrique (17) de manière qu'un potentiel soit appliqué à l'extrémité du fil mé- tallique et que l'on ait une différence de potentiel entre l'extrémiré du fil et la surface (11) de la pièce qui se trouve à une petite distance. 11. Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé par le fait qu'au moyen d'un moteur (22) on assure une avance automatique du fil fin métallique (20) au fur et à mesure de la volatilisation de celui-ci.