Brevet FR2569474A1 — publié le 19860228

DISPOSITIF POUR MESURER LA POSITION AXIALE D'UNE PIECE A USINER, NOTAMMENT SUR UNE MACHINE A RECTIFIER LES SURFACES CYLINDRIQUES EXTERIEURES La présente invention a pour objet un dispositif pour mesurer la position axiale d'une pièce à usiner sur une machine-outil et plus particulièrement sur une machine à rectifier les surfaces cylindri- ques extérieures. Plus précisément l'invention a trait à un dispositif comprenant une touche de mesure dont une extrémité est destinée à être amenée en contact avec un épaulement de la pièce à usiner, des moyens pour supporter la touche de mesure de façon qu'elle puisse se déplacer suivant un degré de liberté dans un plan, un ressort dont une pre- mière extrémité est fixée à un point d'ancrage et dont une seconde extrémité est solidaire de la touche, pour exercer sur cette der- nière une force de mesure qui tend à la déplacer suivant ce degré de liberté, et un capteur pour mesurer les déplacements de cette touche. Des dispositifs de ce genre, dont il est question, par exemple, dans les brevets allemands no 15 77 485 et 28 53 315, sont utilisés depuis longtemps, que ce soit pour seulement prositionner manuelle- ment ou automatiquement une pièce par rapport à la meule d'une machine à rectifier, ou pour contrôler avec précision l'enlèvement d'une surépaisseur au niveau d'un épaulement, ou bien encore pour pouvoir combiner un positionnement axial automatique de la pièce avec une rectification par autocalibrage de longueurs et/ou de diamètres. Tels qu'ils sont réalisés actuellement, ces dispositifs présen- tent un inconvénient. En effet, comme le ressort qui crée la force de mesure est simplement fixé à un boîtier ou à un bâti, les mesures ne peuvent être faites qu'en déplaçant toujours la touche d'un même côté par rapport à sa position de repos, c'est-à-dire celle qu'elle occupe en dehors des périodes o des mesures sont effectuées. Or, selon l'utilisation qui en est faite et selon la forme de la pièce à usiner, un dispositif peut tout aussi bien être amené, sur la même machine, à venir toucher des épaulements orientés vers un côté de cette dernière que des épaulement orientés vers l'autre. Par conséquent, chaque fois que deux mesures successives doivent être faites en appuyant la touche contre des épaulements de la même pièce ou de pièces différentes orientés en sens contraire, il faut démon- ter le dispositif de mesure, le tourner et le remonter. L'un des deux brevets allemands précités, celui qui porte le numéro 15 77 485, suggère une solution qui permet d'éviter cela. Il s'agit de prévoir non pas un seul ressort mais deux qui sont placés de part et d'autre de la touche de mesure et qui, lorsque le dispo- sitif n'est pas utilisé, maintiennent cette touche dans une position médiane. Cette solution présente un autre inconvénient: la force de mesure est indéterminée pour la position médiane et pour qu'une force de mesure commence à s'établir il faut que la touche soit déjà inclinée d'un certain angle dans un sens ou dans l'autre par rapport à cette position médiane, ce qui fait que la position de référence pour les mesures (le "zéro") n'est pas la même pour les deux sens. Ceci oblige pratiquement à prévoir deux capteurs de mesure, un pour chaque sens, et complique l'appareillage qui doit être associé au dispositif de mesure pour traiter et exploiter les informations fournies par celui-ci. Enfin, d'une manière générale, les dispositifs connus doivent dans de nombreux cas être munis de systèmes hydrauliques, pneumati- ques, électriques ou manuels de relevage de la touche de mesure afin que ni elle, ni la pièce à usiner ne puisse être endommagée par collision lorsque ces dispositifs sont amenés en position de tra- vail, ce qui complique leur mise au point et leur fabrication et augmente leur prix de revient. La présente invention a pour but de fournir une solution qui permette de résoudre de manière simple ces différents problèmes. Ce but est atteint grâce au fait que le dispositif selon l'in- vention comporte des moyens qui permettent d'inverser le sens de la force de mesure exercée par le ressort sur la touche de mesure en déplaçant le point d'ancrage de ce ressort entre deux positions extrêmes sensiblement symétriques par rapport à un plan perpendicu- laire à celui dans lequel se déplace la touche. De préférence, la touche de mesure est montée à rotation autour d'un axe situé dans ce plan de symétrie et lui aussi perpendiculaire au plan dans lequel elle se déplace. D'autre part, dans un mode préféré d'exécution la seconde extré- mité du ressort est accrochée à la touche de mesure de façon que le ressort puisse tourner autour d'un point d'accrochage sur la touche et les moyens qui permettent d'inverser le sens de la force de mesure comprennent une manivelle munie d'un maneton sur lequel se trouve le point d'ancrage du ressort et un système d'entraînement, de préférence un moteur électrique réversible et un démultiplica- teur, pour faire pivoter la manivelle d'un angle d'environ 180 autour d'un axe situé dans le plan de symétrie et sensiblement parallèle à celui dans lequel la touche se déplace, entre deux positions extrêmes qui correspondent à celles du point d'ancrage du ressort. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparal- tront à la lecture de la description qui suit de ce mode préféré d'exécution, description faite en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, du dispositif, et - la figure 2 est une vue en coupe partielle suivant le plan II-II de la figure 1. Tel qu'il est représenté sur les figures, le dispositif de mesure selon l'invention comprend un boîtier en forme de parallé- lépipède droit, avec une face avant Ia munie d'une ouverture centra- le 2 par laquelle sort une touche de mesure 3 en forme de barrette, une face arrière 1b, quatre faces latérales ic à If et un soufflet en matériau élastique 4, placé autour de la touche 3 et recouvrant l'ouverture 2 pour protéger l'intérieur du boîtier contre la pous- sière, les particules de métal, éventuellement les projections de liquides de refroidissement, etc.. La touche de mesure 3 est montée à rotation autour d'un axe X interne au boîtier au moyen d'un palier à lames élastiques croisées placé dans sa partie centrale, l'axe X étant à la fois proche de la face avant 1a, perpendiculaire aux faces latérales opposées 1c et Ie et situé dans un plan de symétrie P du boîtier. Par ailleurs, cette touche 3 présente deux garnitures 6 en matériaux résistant à l'usure, disposées de part et d'autre de son extrémité externe au boîtier et au niveau desquelles s'établit le contact entre le dispositif de mesure et la pièce à usiner, l'une de ces garnitures étant prévue pour le cas de l'approche d'un épaule- ment par la gauche et l'autre pour l'approche d'un épaulement par la droite. A l'extrémité interne de la touche 3 est accroché par l'une de ses extémités un ressort à boudin 7 dont l'autre extrémité est également accrochee ou fixee d'une autre manière au bout du maneton g d'une manivelle 8 dont le bras 10 est situé en arrière de la touche, le maneton 9 étant dirigé vers la face avant Ia du boîtier. D'autre part, le bras 10 de la manivelle est solidaire de l'arbre de sortie 14 d'un ensemble 11 formé d'un moteur électrique réversible 12 et d'un démultiplicateur 13, qui est monté sur la face arrière lb du boîtier et qui permet de faire pivoter cette mani- velle d'un angle de 180 ou à peu pros, autour d'un axe Y situé dans le plan de symétrie P et sensiblement perpendiculaire à l'axe X de rotation de la touche, entre deux positions extrêmes symétriques par rapport à ce plan et qui sont déterminées par deux butees 15 et 16 fixées au fond du boîtier. Naturellement, la manière dont est accroché- le ressort 7 à la touche de mesure est telle qu'il puisse tourner aisément autour de celle-ci. De plus, pour faciliter cette rotation il est préférable de dimensionner et de disposer la manivelle 8 de façon que le point d'ancrage du ressort sur le maneton 9 et son point d'accrochage sur la touche se trouvent dans un plan à peu près parallèle aux faces avant et arrière du boîtier. Toutefois ceci n'est pas une obliga- tion. Enfin, le dispositif comprend aussi, bien entendu, un capteur de mesure de longueur 17, par exemple de type capacitif ou inductif, pour produire et délivrer sur un cable de liaison 19 un signal électrique dont l'amplitude est représentative de, et de préférence sensiblement proportionnelle à, l'inclinaison de la touche 3 par rapport à une position de référence. Ce capteur 17 dont la tige de transmission 18 vient s'appuyer contre la touche en un point situé entre l'extrémité interne de cette dernière et le palier à lames croisées 5 a été représenté sur les figures comme étant fixe sur la paroi latérale If du boîtier mais il pourrait tout aussi bien être porté par la paroi opposée 1d. 2569474' Comme le font apparaître les figures o la manivelle 8 et le ressort 7 sont représentés dans leurs positions extrêmes, pour l'une en traits pleins et pour l'autre en traitillés, et plus particulé- rement la figure 1, le dispositif est conçu de façon que, lorsque la manivelle et le ressort se trouvent dans l'une ou l'autre de ces positions et lorsque la touche de mesure 3 est au repos, c'est-à- dire soumise à aucune force extérieure au dispositif mais seulement à celles exercées, d'une part, par le ressort et, d'autre part, par le soufflet 4, le palier 5 et la tige de transmission 18 du capteur de mesure 17, cette touche soit inclinée d'un certain angle, faible, par rapport au plan de symétrie P. dans la direction pour laquelle les deux extrémités du ressort se trouvent du même côté de ce plan. Vu les longueurs que le dispositif pourra être amené à mesurer, le plus souvent il suffira de choisir pour cet angle une valeur comprise entre 1 et 3 , par exemple égale à 1,5 ou 2 . D'ores et déjà, il apparaît que, tel qu'il a été décrit jusqu'à présent, le dispositif de mesure selon l'invention permet bien de résoudre les différents problèmes que posent les dispositifs connus. En effet, comme l'illustre la figure 1 qui montre dans deux positions différentes une pièce à usiner p avec deux épaulements orientés en sens contraire et o la touche de mesure 3 est repré- sentée, comme la manivelle et le ressort, dans ses deux positions extrêmes, il suffit de placer la manivelle dans l'une ou l'autre de ses positions limites pour pouvoir procéder à une mesure en venant toucher un épaulement à droite ou un épaulement à gauche. Par ailleurs, il est possible d'avoir toujours le même zéro pour les mesures en choisissant comme position de référence pour la touche sa position médiane, c'est-à-dire celle pour laquelle elle est alignée avec le plan de symétrie P. De plus, il est facile d'éviter des collisions entre le dispo- sitif et la pièce en commençant par placer la manivelle dans la position opposée à celle qu'elle devra occuper au moment de la mesure, ceci lorsque le dispositif est dans sa position de repos ou de retrait, en amenant ensuite le dispositif en position de travail et, enfin, en faisant pivoter la manivelle de 180 pour que l'extré- mité de la touche vienne doucement en contact avec la pièce. De même, après une mesure, il est possible d'éloigner la touche de la 69474 pièce en faisant changer la manivelle de position, avant de ramener le dispositif en position de repos pour éviter que ce dernier et/ou la pièce soit endommagé à ce moment-là. Toutefois, il convient de signaler une autre caractéristique intéressante du dispositif de mesure qui est décrit ici. Cette caractéristique est visible sur la figure 2. Il s'agit du fait que l'axe Y de pivotement de la manivelle 8 est décalé latéralement par rapport au plan P' dans lequel se déplace la touche 3 et ceci de façon que les butées 15 et 16 se trouvent entre la manivelle et ce plan. Ainsi, lorsque cette manivelle occupe l'une ou l'autre de ses positions extrêmes, le ressort 7 exerce sur le maneton 9 une force formée de deux composantes, l'une parallèle au bras 10 qui est annulée par une réaction de l'arbre 14 du système d'entraînement 11 mais qui se retrouve, en sens inverse, au niveau du point d'accro- chage du ressort sur la touche pour constituer la force de mesure et l'autre perpendiculaire au plan P', qui permet de maintenir la manivelle appliquée contre la butée 15 ou 16 correspondante, même si le moteur n'est pas alimenté et même si le dispositif est soumis à des vibrations. Il n'y a donc besoin de faire fonctionner le moteur 12 que pour changer la manivelle de position. A noter que ce qui vient d'être dit à propos de la force exercée par le ressort n'est exact qu'à condition que celui-ci soit disposé parallèlement aux faces avant et arrière du bottier. Si tel n'était pas le cas il existerait une troisième composante qui ne serait d'aucune utilité. Une telle disposition du ressort ne permet donc pas seulement de faciliter sa rotation autour de la touche mais aussi d'utiliser au mieux la force qu'il peut fournir. Enfin, il est clair que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation qui vient d'être décrite. Par exemple la touche de mesure et le boîtier peuvent avoir d'autres formes. Par ailleurs, le choix d'un palier à lames croisées comme moyen d'articulation de la touche est du au fait qu'un tel système permet pratiquement d'éliminer toute force de frottement qui pourrait provoquer des déformations temporaires et même permanentes de la touche et, par conséquent, introduire des erreurs dans les mesures. Cela n'empêche pas qu'un autre type d'articulation comme, par exemple, un palier à billes ou un palier équipé d'un roulement à billes, pourrait quand même être utilisé. De plus, le mouvement de rotation de la touche autour d'un axe pourrait très bien être remplacé par une translation, c'est-à-dire un déplacement de la touche parallèlement à elle-même mais selon une trajectoire qui n'est pas forcément rectiligne. Dans ce cas, les moyens de support de la touche qui lui permettent de se déplacer suivant un degré de liberté pourraient être constitués, par exemple, par un système en forme de parallélogramme déformable à l'un des côtés duquel serait fixée la touche. En ce qui concerne les moyens qui permettent de déplacer le point d'ancrage du ressort, il n'est pas nécessaire que la manivelle pivote dans un plan parallèle aux faces avant et arrière du boîtier. Par exemple il serait possible, en accrochant de manière convenable le ressort à la touche et en modifiant la position des butées, de monter le moteur sur l'une des faces latérales perpendiculaires à l'axe de rotation de la touche et de faire pivoter le bras-de la manivelle dans un plan parallèle à cette face. Dans ce cas il y aurait intérêt à placer le ressort dans le plan de pivotement de la manivelle et de façon qu'il ne soit plus parallèle aux faces avant et arrière du boîtier, pour obtenir le même résultat du point de vue du maintien en place de la manivelle dans ses positions extrêmes. D'autre part, l'ensemble moteur-démultiplicateur pourrait être remplacé par un autre système d'entraînement, en particulier par un électro-aimant, bien que ce dernier présente les inconvénients d'être plus encombrant et de dissiper davantage de chaleur qu'un moteur électrique. Enfin, beaucoup de moyens, autres qu'une manivelle et un système pour la faire pivoter, pourraient être envisages pour déplacer le point d'ancrage du ressort, aussi bien des moyens actionnables manuellement que motorisés. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer la position axiale d'une pièce à usiner notamment sur une machine à rectifier les surfaces cylindri- ques extérieures, comprenant une touche de mesure {3) dont une ex- trémité est destinée à être amenée en contact avec un épaulement de ladite pièce; des moyens (X, 5) pour supporter la touche de mesure de façon qu'elle puisse se déplacer suivant un degré de liberté dans un premier plan (P'); un ressort (7) dont une première extrémité est fixée à un point d'ancrage et dont une seconde extrémité est soli- daire de la touche de mesure, pour exercer sur cette dernière une force de mesure qui tend à la déplacer suivant ledit degré de liber- té; et un capteur (17) pour mesurer les déplacements de ladite touche, caractérisé par le fait qu'il comporte en plus des moyens (8, 11, 15, 16) qui permettent d'inverser le sens de ladite force de mesure en déplaçant le point d'ancrage dudit ressort entre deux po- sitions extrêmes sensiblement symétriques par rapport à un second plan (P) perpendiculaire au premier. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la touche de mesure (7) est montée à rotation autour d'un axe (X) situé dans le second plan (P) et sensiblement perpendiculaire au premier (P'). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de support de la touche de mesure (3) comprennent un palier à lames élastiques croisées (5) placé entre ledit axe (X) et ladite touche. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que la seconde extrémité du ressort (7) est accrochée à la touche de mesure (3) de façon que le ressort puisse tourner autour d'un point d'accrochage sur ladite touche et que les moyens qui permettent d'inverser le sens de la force de mesure comprennent une manivelle (8) munie d'un maneton (9) sur le- quel se trouve le point d'ancrage du ressort et un système d'entrai- nement (11) pour faire pivoter la manivelle d'un angle d'environ autour d'un axe (Y) situé dans le second plan (P) et sensible- ment parallèle au premier (P'), entre deux positions extrêmes cor- respondant à celles du point d'ancrage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit système d'entraînement comprend un moteur électrique ré- versible (12). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit système d'entraînement comprend également un démultipli- cateur (13) placé entre le moteur électrique (12) et la manivelle (8). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les moyens pour inverser le sens de la o10 force de mesure comprennent également deux butées fixes (15, 16) qui déterminent lesdites positions extrêmes de la manivelle (8). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'axe de pivotement (Y) de la manivelle (8) est décalé latéra- lement par rapport au premier plan (P') de façon que le ressort (7) exerce sur la manivelle une force qui permet de la maintenir en con- tact avec lesdites butées (15, 16) lorsqu'elle occupe ses positions extrêmes. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait qu'il est conçu de façon que, lors- que le point d'ancrage du ressort (7) se trouve dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes et lorsque la touche (3) n'est soumise à aucune force extérieure au dispositif, ladite touche soit inclinée par rapport au second plan (P) dans le sens pour lequel les deux extrémités du ressort se trouvent d'un même côté de ce plan. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'angle dont est inclinée la touche (3) par rapport au second plan (P) est compris entre 1 et 3 .