Brevet FR2566522A1 — publié le 19851227

Palpeur mécanique de mesure dimensionnelle La présente invention est relative aux ensembles électroniques de mesure de longueurs du genre constitué d'un palpeur mécanique de mesure d'un déplacement associé'à un dispositif électronique de mesure et indication de ce déplacement, et elle concerne plus précisément un perfectionnement apporté aux palpeurs mécaniques utilisés par de tels ensembles de mesure. Quelle que soit la réalisation particulière de ces palpeurs, le palpeur mécanique comporte toujours une tige munie en une extrémité d'un organe de palpage, tel qu'une bille. Cette tige, guidée avec précision à l'intérieur d'un fourreau, est appliquée contre le point d'une surface, dont on désire précisément mesurer les déplacements, avec une force faible mais néanmoins d'une valeur seuil minimale en raison d'une part, de la force exercée par l'organe palpeur soumis à l'action de dispositifs de rappel de l'organe de palpage contre la surface à contrôler utilisant, selon les cas, des ressorts, des membranes ou des fluides sous pression tels que de l'air, et, d'autre part, de l'action du poids des éléments mobiles du palpeur sur cette surface.Le déplacement de la tige, lors d'une mesure est mesuré électroniquement, par exemple, par détection et mesure de la variation d'inductivité d'une bobine à l'intérieur de laquelle se déplace un noyau magnétique solidaire de la tige du palpeur. Or, même lorsque les forces de palpage des palpeurs antérieurement connus restent aussi faibles que possible, il n'en reste pas moins qu'elles sont, dans certains cas, encore trop élevées, par exemple pour effectuer des mesures de grande précision sur des pièces très minces, ou sur des pièces réalisées en des matériaux mous ou présentant des états de surface fra giles, etc... Elles peuvent alors induire des erreurs en raison de déformations ou marquages provoqués sur les surfaces à contrôler. L'invention a pour but d'éliminer cet inconvénient en annulant ou quasi-annulant la force de palpage de l'organe de palpage sur la surface à contrô leur. A cet effet, l'invention a pour objet un palpeur mécanique de mesure dimensionnelle, du type comportant une tige munie d'un organe de palpage et appuyée contre la surface à contrôler par tout dispositif connu de rappel élastique, les déplacements de la tige étant mesurés électroniquement de toute manière connue en soi, caractérisé en ce que ladite tige est en outre solidaire en déplacement d'un noyau magnétique mobile à l'intérieur d'une bobine électromagnétique d'annulation de force de palpage associée à des circuits de contrôle de son courant d'alimentation. De la sorte, connaissant la force de palpage à annuler-ou quasi-annuler au point de la surface en cours de contrôle, cette connaissance résultant soit d'un calcul théorique préliminaire effectué lors d'une utilisation dans des conditions prédéterminées connues du palpeur, soit d'une mesure continue en temps reel dans le cas d'utilisations quelconques du palpeur, il suffit à l'aide des circuits de contrôle du courant d'alimentation de cette bobine électromagnétique de régler électroniguement ce courant pour compenser cette force de palpage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode particulier de sa réalisation selon lequel le perfectionnement de l'invention est mis en oeuvre par adjonction à un palpeur antérieurement connu des moyens supplémentaires caractéristiques de l'invention Cette description sera faite en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue latéra-le schématique d'un palpeur connu perfectionné selon 1 'inven- tion, et - la figure 2 montre ce même palpeur contrôlant un profil extérieur circulaire selon un angle prédéterminé. La figure 1 représente, schématiquement, un palpeur connu comprenant, à l'intérieur d'un fourreau 1, une tige 2 dont l'extrémité 3, figurée à gauche de la figure, est normalement équipée d'un organe de palpage, tel qu'une bille. Les déplacements de la partie de-droite de la tige sont mesurés électroniquement par des circuits recevant des signaux véhiculés par le câble de sortie 4. La tige 2, susceptible de mouvements de translation selon les flèches 5, est normalement appuyée vers la gauche, contre le--point de la surface à contrôler par un dispositif de rappel élastique, non représenté sur la figure, avec une certaine force minimale. Selon l'invention, on adjoint à ce palpeur antérieurement connu des moyens supplémentaires d'annulation ou de quasi-annulation de la force de palpage. Ces moyens sont constitués, dans cet exemple, d'un fourreau cylindrique 6 disposé parallèlement au fourreau 1 et solidarisé avec lui rigidement par un manchon 7. Une tige 8, mobile et guidée avec précision à l'intérieur du corps 6, est accouplée par l'intermédiaire d'une barrette de liaison 9 avec la tige 2 du palpeur, de sorte que les tiges 2 et 8 se déplacent simultanément. L'extrémité de gauche de la tige 8 est munie de la bille de palpage 10, qui est donc montée à l'extrémité gauche de la tige 8 au lieu de l'être à l'extrémité gauche de la tige 2.L'extrémité de droite de la tige 8 est constituée d'un noyau magnétique ll mobile axialement à l'intérieur d'une bobine électromagnétique 12 dont l'alimentation 13 est contrôlée par des circuits 14 en fonction d'un signal de réglage de courant disponible sur la ligne 15. D'une manière générale, le signal, envoyé parla ligne 15 sera tel que, en fonction de la force qui serait normalement exercée par la bille de palpage 10 sur la surface à contrôler, et résultant à la fois de la force d'appui due au dispositif de rappel élastique et de l'action du poids- des pièces mobiles du palpeur sur cette surface, il provoquera l'annulation ou la quasi-annulation de cette force. Dans ce cas général, le capteur dimensionnel sera équipé d'un capteur de force indiquant donc la valeur de la force de compensation à faire appliquer au noyau de la bobine 12. Cet asservissement est évidemment optimal puisqu'il prend en compte les variations d'effort lorsque la tige de palpage 8 coulisse dans son fourreau 6 et peut détecter un éventuel défaut de fonctionnement, tel qu'un blocage. On fait remarquer que le système de guidage de la tige 8 peut, si besoin en est, être réalisé d'une manière plus performante que celui de la tige 2. Cela est supposé être le cas dans l'exemple décrit et c'est la raison pour laquelle la bille de palpage 10 est alors portée par cette tige 8 et non par la tige 2. La figure 2 représente un cas plus particulier d'utilisation d'un palpeur perfectionné selon l'invention lorsqugil s'agit de contrôler un profil extérieur circulaire 16 avec une direction de palpage 17 déterminée par l'angle a que celle-ci -fait avec la verticale. On n'a pas reporté sur cette figure les numéros de référence de la figure 1. Dans ce cas simplifié de conditions bien prédéterminées d'utilisation du palpeur, la force de palpage à compenser au point A de la surface à contrôler est égale, selon la direction 17 de l'axe de mesure à : FR + P.cosa, FR étant la force du rappel élastique de la bille de palpage contre la surface à contrôler au point A, et P étant la somme des poids des éléments mobiles du palpeur à savoir : bille, tige, noyau, biellette,... On comprend que le perfectionnement selon l'invention permet de se libérer, d'une manière générale, des incidences, sur la précision des mesures, de positions variables dans l'espace d'un palpeur par rapport à des points successifs à contrôler d'une surface. I1 devient ainsi possible d'effectuer en continu le contrôle de tracés sur une telle surface. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit qui a montré son application par adjonction de moyens supplémentaires à des palpeurs connus du commerce, ce qui représente une utilisation extensive potentielle de l'invention à tout le parc des palpeurs existants. Naturellement, il est également possible d'envisager la réalisation de nouveaux palpeurs incorporant directement les moyens caractéristiques de l'invention. Par rapport à l'application décrite cidessus, il est évident que l'encombrement de l'ensemble serait réduit et que la précision serait accrue puisqu'il ne serait plus nécessaire d'avoir deux tiges de palpage distinctes accouplées par biellette. REVENDICATION Palpeur mécanique de mesure dimensionnelle, du type comportant une tige munie d'un organe de palpage et appuyée contre la surface à contrôler par tout dispositif connu de rappel élastique, les déplacements de la tige étant mesurés électroniquement de toute manière connue en soi, caractérisé en ce que ladite tige (2) est en outre solidaire d'un noyau magnétique (11) mobile à l'intérieur d'une bobine électromagnétique (12) d'annulation de force de palpage associée à des circuits (14) de contrôle de son courant d'alimentation.