Brevet FR2551863A1 — publié le 19850315

* 1 DISPOSITIF DE MESURE A CAPTEUR DE DEPLACEMENT INDEPENDANT La présente invention concerne le domaine des dispositifs pour mesurer des distances Elle a plus particu5 lièrement pour objet un dispositif de mesure à capteur de déplacement, du type d'une règle opto-électronique, conçu pour permettre de mesurer des longueurs avec une bonne précision, les résultats étant fournis sous forme électronique et par là même pouvant être utilisés direc10 tement, notamment pour des commandes automatiques. Plusieurs solutions ont déjà été proposées dans ce domaine. La demande de brevet GB n 2 056 660 divulgue un dispositif de mesure de déplacement constitué par une 15 règle courbe munie de traits gravés d'une épaisseur d'un demi-millimètre espacés les uns des autres de la même distance Un dispositif optique muni, d'une part d'un système de lentilles de focalisation avec séparation des émetteurs et récepteurs de la lumière et d'autre part d'un 20 second système assurant la formation de 6 bandes lumineuses par dispositif émetteur-récepteurs Il est prévu 4 dispositifs émetteursrécepteur sur le curseur ou chariot qui se déplace sur la règle Le principe général posé par cette invention est que N éléments sensibles couvrent ensemble un 25 multiple de N + 1 graduations. La demande de brevet FR 2 177 611 décrit un dispositif de mesure de déplacement pour balances automatiques comprenant un réseau situé en regard d'un élément pourvu de' cinq têtes de lecture formées chacune d'une cellule 30 photoélectrique placées respectivement derièrè une fenêtre. Chaque réseau de fentes, pratiqué dans une fenêtre placée devant une cellule correspondante, est:zéparé du réseau de la fenêtre jouxtant d'une longueur 35 égale à un nombre entier de pas plus 1/5 de ce pas. La demande de brevet DE 1 548 871 est relative à un dispositif constitué d'un corps de base en forme de U au fond duquel est prévu un dispositif gradué ou règle Audessus de cette règle peut se déplacer des moyens optiques 5 d'exploration comprenant une lampe, des lentilles établissant une convergence du flux lumineux vers les graduations et des prismes ou miroirs permettant de diriger le rayon lumineux réfléchi vers le détecteur. La demande de brevet FR no 82 16603 déposée par la 10 Demanderesse a pour objet un dispositif de mesure à capteur de déplacement et décompte de graduations comprenant un chariot mobile le long d'une règle graduée Une pluralité d'éléments sensibles, fournissant des signaux d'impulsion à leur passage sur les graduations et des moyens de comptage 15 cumulé des impulsions ainsi émises, sont montés sur le chariot. L'ensemble des dispositifs précédemment évoqués n'a pas donné entière satisfaction pour les raisons suivantes: La plupart d'entre eux, en dehors du dernier cité, imposent l'usage d'une règle graduée particulière, soit dans la forme, soit dans le mode de graduation De ce fait l'adaptation sur des machines pré-existantes est impossible. Les systèmes optiques utilisés doivent être conçus particulièrement pour l'usage projeté et impliquent des moyens de convergence particuliers Ces dispositifs ne peuvent donc employer des systèmes optiques du commerce. L'usage d'un chariot solidaire de la règle est obligatoire et ceci implique, une règle particulière et des problèmes spécifiques en cours d'usage. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités et propose un nouveau dispositif de 35 mesure à capteur de déplacement et décompte de graduations offrant une excellente précision, de l'ordre de 1/10 de millimètre et pouvant s'adapter sur la plupart des machines existant à ce jour et plus particulièrement sur les machines qui ont un élément mobile qui se déplace par 5 rapport à un autre élément fixe de guidage tel qu'un banc, une colonne, un rail, une table ou similaire. Ce dispositif comporte une règle munie de graduations réparties à des intervalles égaux correspondant à un pas déterminé, un capteur de déplacement mobile au10 dessus de cette règle et comportant des éléments sensibles fournissant des signaux d'impulsion à leur passage sur les graduations de la règle, et des moyens de comptage cumulé des impulsions ainsi émises au cours du déplacement dudit capteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce que 15 ledit canteur de déplacement est indépendant de ladite règle, et en ce que lesdits éléments sensibles sont constitués par deux senseurs optiques à réflexion directe. Les senseurs optiques et les moyens de mise en forme et d'amplification des signaux provenant de senseurs sont de 20 préférence inclus dans Je capteur de déplacement; ils sont reliés aux moyens de comptage. La distance entre les axes des deux senseurs optiques est fonction de l'intervalle entre les graduations de la règle Pour une distance de N millimètres sur la règle, la distance entre les deux senseurs est d'un nombre entier de millimetre plus n/4 millimètres. Pour essuyer la règle au cours de l'utilisation, il est possible de prévoir un moyen d'essuyage à la partie 30 inférieure du dispositif venant en contact avec' ladite règle. D'autres moyens, qui seront décrits dans la suite de la présente description pourront être prévus, toujours dans le souci de protéger la règle. A titre de senseurs optiques, on utilise de préfé- rence, dans le cadre de l'invention, des senseurs optiques à réflexion de grande résolution, du type de ceux qui sont utilisés pour l'analyse de codes à barres On pourra citer notamment les senseurs optiques vendus sous le nom commercial HEDS 1000 par la société Hewlett Packard. Pour une meilleure compréhension, l'invention sera maintenant décrite en référence aux dessins annexés à la présente description sur lesquels: la figure I est une vue schématique d'un dispo10 sitif selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique d'un dispcsitif muni de moyens d'essuyage de la règle; la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif muni de moyens de protection de la règle. Sur la figure 1, on a fixé sur la table 1 d'une machine une règle 2, par exemple à l'aide d'un ruban autocollant ou par des rivets. Un chariot 3 adapté sur la machine ou à proximité par des moyens non représentés peut se déplacer au-dessus 20 de ladite table 1 et parallèlement à celle-ci Sur ce chariot, on a monté, à l'aide d'une bride 4 connue en soi, un capteur de déplacement 5 A la partie inférieure de ce capteur on a adapté deux senseurs optiques 6 du type HEDS 1000 précité, c'est-à-dire constitués chacun d'une diode 25 électroluminescente (DEL) et d'un photodétecteur Cette adaptation, non représentée, a été réalisée à l'aide de porte-cellules bien connus-de l'homme de l'art. Pour régler de façon appropriée la distance entre les senseurs optiques 6 et la règle 2, des moyens permettant 30 le déplacement du capteur 5 dans la bride 4 peuvent être prévus D'autre part, afin de faciliter cette mise au point par l'opérateur, on peut prévoir une simple cale dont l'épaisseur correspond à la distance exacte requise et que cet opérateur peut disposer entre la règle 2 et les 35 senseurs 6. 25518 03 Avantageusement, les moyens de mise en forme et d'amplification des signaux émis par les senseurs et qui sont connectés à ceux-ci et qui ont été décrits dans la demande de brevet FR 82 16603 à laquellle on pourra se reporter, peuvent être inclus dans la partie haute du capteur 5. En cours de déplacement, le chariot 3, entraine le capteur 5 et donc les senseurs optiques 6 au-dessus de la règle 2 et parallèlement à celle-ci. Pour une graduation au pas de 0,5 mm, l'écartement entre les senseurs peut être par exemple de 10,125 mm (x + 0,5/4 mm) alors qu'il peut être de 10,10 mm xx + 0,4/14 mm) pour une graduation au pas de 0,4 mm, x étant un nombre entier). Les avantages du dispositif selon l'invention sont multiples: Il est ainsi possible d'adapter celui-ci sur la plupart des machines outils existantes qui comportent généralement un chariot mobile Il suffit en effet d'adapter sur 20 ce chariot un capteur de déplacement tel que décrit précédemment, et de fixer sur la table de la machine un simple réglet du commerce par exemple avec un ruban autocollant double face. Comme il n'y a aucun contact matériel entre la 25 règle et le capteur, c'est-à-dire de chariot mobile sur ladite règle, il y a disparition des phénomènes parasitaires tels que vibrations et usures C'est cette absence de contact direct ou d'interaction entre le capteur et la règle que signifie le terme "indépendant" précédemment uti30 lise. Une bonne précision, par exemple de 1/10 de millimètre peut être atteinte avec des moyens simples et peu onéreux, en utilisant des senseurs optiques disponibles commercialement et d'un coût raisonnable. -3 3 ' Ce dispositif réduit au minimum l'utilisation -6 d'éléments intermédiaires; or l'homme du métier sait que c'est la multiplication de tels éléments qui introduit des jeux et réduit donc la précision. Le démontage du dispositif, par exemple pour nettoyer les détecteurs est grandement facilité. Afin d'améliorer encore les performances de ce dispositif et permettre son usage dans des conditions de travail plus sévères, on peut utiliser le dispositif représenté sur la figure 2; sur ce schéma les éléments identiques 10 portent les mêmes références que sur la figure 1. A la partie inférieure du capteur 5 est disposé un patin cylindrique 7 par exemple en feutre qui entoure ledit capteur et prend appui sur la règle 2 qu'il essuie au cours des déplacements du chariot Il peut être utile de prévoir des moyens élastiques 8 qui s'appuient sur la bride 4 et le patin 7, plaquant celui-ci sur la règle 2. Dans ce cas, il y a liaison physique entre la règle et le capteur, mais sans que cette liaison puisse affecter de quelque façon que ce soit le déplacement des senseurs 20 optiques et la distance entre ceux-ci et la règle D'autre part, dans ce cas le patin forme une chambre close autour des senseurs, assurant ainsi une protection contre les projections solides abrasives et les lumières parasites Le patin peut également contribuer à maintenir constante la distance 25 entre les capteurs et la règle. Le dispositif de la figure 3 permet de travailler dans des conditions encore plus difficiles. Un chariot 10 qui se déplace au-dessus de la table 11 d'une machine (non représentée) porte un capteur 12 à 30 la partie inférieure duquel sont fixés deux senseurs optiques 13 qui peuvent se déplacer, au cours des mouvements du chariot 10 au-dessus de la règle 14 qui a été fixée au fond d'une gouttière ou organe de protection 15 de forme générale prismatique. Cet organe 15 est ouvert à sa partie supérieure 7, o les deux lèvres minces 16, 17 enserrent la partie mince 18 du capteur 12. Le matériau constituant l'organe 15 peut être un élastomère, caoutchouc ou silicone possédant une élasti5 cité et un coefficient de frottement permettant une étanchéité suffisante au niveau de l'amincissement 18 du capteur 12 et le coulissement de celui-ci. Avec un tel mode de réalisation il est possible de travailler dans un environnement difficile, par exemple dans 10 le cas de projections de liquides, poussières et copeaux. Pour ce qui concerne les applications du dispositif selon iinvention, on pourra se reporter à la demande de brevet FR 82 16603 o quelques exemples de ces usages ont été donnés, notamment la découpe de matériaux en 15 plaques, presses, cisailles, plieuses et similaires Il va de soi que l'invention ne saurait être limitée aux modes spécifiques de réalisation précédemment décrits et ll'homme de l'art pourra apporter des variantes d'exécution sans sortir de son cadre. En particulier on peut préciser que la table de la machine sur laquelle est fixée la règle n'est pas obligatoirement fixe mais peut également être mobile. On soulignera également que l'invention est particulièrement appropriée pour la mesure de grandes 25 distances Dans certains cas, on peut d'ailleurs prévoir plusieurs capteurs sur le même chariot, disposés à des intervalles déterminés et connus; cette configuration permet d'opérer par exemple avee une règle dont la longueur est inférieure à la distance à mesurer Aucun des dispositifs de mesure connus antérieurement ne permettait d'obtenir un tel résultat du fait de la dépendance du chariot sur la règle. Le dispositif selon l'invention peut également remplacer les détecteurs de proximité. 2 '; Il est en outre bien adapté à la programmation ce 255 1863 qui permet de multiplier ses usages, par exemple à titre de détecteur de positionnement Il suffit en effet de modifier simplement la programmation pour faire remplir différentes fonctions à la même machine, en déplaçant des valeurs de consigne sans avoir à intervenir au niveau des détecteurs. On peut également préciser que, s'il est le plus souvent souhaitable de prévoir, dès la construction, une distance prédéterminée et fixe entre les senseurs, il est bien entendu possible d'inclure des moyens de réglage 10 permettant de faire varier cette distance entre les axes de ces senseurs. Pour ce qui concerne la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 3, il est important de noter que la gouttière 15 est avantageusement réalisée 15 en une seule pièce, ce qui n'était pas possible antérieurement pour des raisons d'ajustage, alors que l'indépendance du capteur par rapport à la règle dans le présent dispositif autorise la réalisation de la gouttière en une seule pièce tout en obtenant la même précision. -9 REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure à capteur de déplacement ( 5, 12) et décompte de graduations comportant une règle ( 2, 14) 5 munie de graduations réparties à des intervalles égaux correspondant à un pas déterminé, un capteur de déplacement ( 5, 12) mobile au-dessus de cette règle ( 2, 14) et comportant des éléments sensibles fournissant des signaux d'impulsion à leur passage sur les graduations de la 10 règle ( 2, 14), et des moyens de comptage cumulé des impulsions ainsi émises au cours du déplacement dudit capteur ( 5, 12), ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit capteur de déplacement ( 5, 12) est indépendant de ladite règle, et en ce que lesdits éléments sensibles sont 15 constitués par deux senseurs optiques ( 6, 13) à réflexion directe. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la distance entre les axes des senseurs optiques ( 6, 13) est égale à x millimètres + n/4 mm, n 20 représentant la distance entre deux graduations de la règle et x étant un nombre entier. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit capteur de déplacement ( 5, 12) est porté par le chariot ( 3, 10) d'une machine qui peut se 25 déplacer au-dessus de la table ( 1, 11) de ladite machine sur laquelle est fixée la règle ( 2, 14). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'essuyage ( 7) disposés à la partie inférieure du 30 capteur ( 5) prenant appui sur la règle ( 2). Dispositif selon la revendication 4, C aractérisé en ce que les moyens d'essuyage ( 7) sont constitués par un patin cylindrique 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la règle ( 14) est fixée au fond d'un organe de protection ( 15) de forme générale prismatique et dont les deux lèvres ( 16, 17) enserrent la partie mince ( 18) du capteur ( 12) à la partie inférieure duquel sont adaptés des senseurs optiques ( 13). 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs capteurs de déplacement espacés d'une distance prédéterminée connue.