Brevet FR2569267A1 — publié le 19860221

! Douille pour machine de mesure de coordonnées La présente invention concerne une douille pour machines de mesure de coordonnées de section droite sensiblement rectangulaire, notanmment carrée, guidée dans des corps de paliers de façton à pouvoir se déplacer suivant l'axe des Z et logeant un palpeur de mesure à son extrémité inférieure. On connait de façon générale des douilles du type précité et la DE-A 31 07 783 en divulgue même déjà dans son préambule. Or, pour réduire le poids de telles douilles, on a proposé, selon la DE-A 31 07 783, de s'écarter de la douille de section droite carrée et de la remplacer par une douille de section droite triangulaire. Dans le cas d'une telle forme de section droite, la surface est rédui- te (par rapport au carré, ainsi que par rapport à la forme de cylindre à base circulaire connue de façon générale), ce qui permet de réduire corrélativement le poids. Selon les directives d'homologation du VDI (Association des Ingénieurs allemands) pour des appareils de mesure suivant les 3 coordonnées, on prévoit un essai de torsion de douille, une précision de deux secondes angulaires au maximum étant permise pour l'angle de rotation ou l'angle de roulement. Cette précision extraordinairement élevée n'est pas possible avec les réalisations de douilles de section droite triangulaire ou ronde connues, si ce n'est au prix d'un coût de montage et d'ajustement extrêmement élevé. Le respect de la précision demandée est surtout problématique lors- qu'on doit faire sortir la douille, dans le cas de grandes machines de mesure, suivant l'axe des Z, sur une distance importante de, par exemple, deux mètres ou plus. En partant de l'état de la technique indiqué et des condi- tions imposées, l'invention a pour objet une douille pour machines de mesure des coordonnées du type précité, permettant une précision d'angle de rotation inférieure à deux secondes d'angle avec des moyens relativement simples, même dans le cas d'une fabrication en série. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, la douille pourvue d'une graduation suivant l'axe des Z est guidée dans au moins huit corps de palier dans un corps de guidage, dont trois corps de palier au moins sont, dans chacune des zones terminales supérieure et inférieure du corps de guidage, placés parall1lement entre eux dans un plan de section droite et suivant l'axe des Z, tandis que deux autres corps de palier décalés des corps de palier supérieurs et infé- rieurs suivant l'axe des Z se trouvent à peu près à mi-distance entre les corps de palier séparés suivant l'axe des Z dans un plan de section droite. Ainsi, deux des corps de palier supérieurs et infgé- rieurs, respectivement, sont placés de part et d'autre d'un sommet sur les surfaces voisines à angle droit, tandis que le troisième corps de palier de chaque groupe situé dans le même plan de section droite se trouve au sommet diagonalement opposé en formation V avec les deux premiers corps de palier, et les corps de palier introduits suivant l'axe des Z à peu près à mi-distance entre les corps de palier supérieurs et inférieurs se trouvent sur la même surface de guidage que les deux premiers corps de palier supérieurs et inférieurs, mais dans la zone correspondant à l'angle respectivement opposé, Selon d'autres variantes de réalisation et de construction, on peut prévoir dans la zone terminale supérieure et respectivement dans la zone terminale inférieure de la douille quatre corps de palier sur les quatre surfaces de guidage latérale, tandis qu'en plus deux autres corps de palier, disposés avec décalage de 90 sur les surfaces de guidage, sont disposés dans la zone centrale de la douille, suivant l'axe des Z, entre les corps de palier supérieurs et inférieurs. Selon un mode de réalisation de l'invention, les corps de palier placés de part et d'autre d'un sommet et centralement peuvent être insérés respectivement dans des positions contiguës aux arêtes extérieures des surfaces de guidage ou près d'elles. En outre, les deux corps de palier placés sur le sommet et l'un de ceux disposés centralement peuvent comporter des ressorts à ligne d'action horizon- tale. Selon encore un autre mode de réalisation, la douille peut présenter un biseautage à chacun de ses quatre sommets. Pour garantir un guidage parfait et la fixation de la rotation de la douille, un corps de palier à ressort peut en outre être disposé à l'opposé des paliers fixes supérieurs et inférieurs, tandis qu'un corps de palier à ressort, décalé de 90 , correspond au palier central, Pour empêcher la corrosion lorsqu'on utilise de coussins d'air, on peut nickeler chimiquement les surfaces de guidage de la douille. Lorsque cependant les paliers sont conformes en paliers à recirculation de billes, selon un autre mode de réalisation de l'in- vention, les surfaces de guidage de la douille présentent une surface trempée. Ces caractéristiques de l'invention garantissent à coup sûr l'observation et l'obtention de la rotation maximale souhaitée de la douille grâce à une base de guidage accrue de la forme t9tragonale de la douille et de la disposition correspondante des éléments de guidage. L'utilisation de paliers à recirculation de billes ou de coussins d'air empêche avantageusement le chauffage de la douille. L'appui à trois points sur un plan de section droite permet dtobtenir un guidage précis de la douille. On obtient la détermination sûre de la rotation de la douille, par exemple, avec un palier à recirculation de billes fixe et l'autre soumis à l'action d'un ressort dans le plan horizontal. En insérant les corps de palier près du bord des surfaces de guidage, on obtient un appui large et, par suite, une augmentation de précision. L'utilisation des ressorts permet, grace à la superpo- sition des ressorts ou à l'utilisation de ressorts particuliers, de fournir la force d'appui des paliers sur la douille. Si l'on utilise des coussins d'air au lieu des paliers à recirculation de billes, on peut encore réduire le poids. D'autre part, on peut partir d'un tuyau carré courant dans le commerce, dont les faces extérieures sont usinées pour permettre ainsi d'obtenir la dimension extérieure nécessaire pour introduire la douille dans le corps de guidage. Pour cela, on biseaute les quatre angles du corps de douille. Ce biseautage ne suffit cependant pas, en général, pour loger un corps de palier et obtenir, par suite, de façon simple, un appui à trois points sur un seul plan desection droite. Ce n'est qu'avec la caractéristique de l'invention -consistant à placer, dans chacune des zones supérieure et inférieure, de la douille quatre corps de palier sur les quatre surfaces de guidage latérales, et de mettre en outre en correspondance avec chaque palier fixe, à l'opposé de celui-ci, un corps de palier élastique, que l'on ohtient le guidage suffisant de la douille. Cette conformation selon l'inyent$Qn permet en outre d'utiliser des tuyaux carrés courante dans le commerce, ce qui réduit considérablement le coût industriel d'une douille de fabrication spéciale. Les corps de palier placés centralement à- 9Q0 entre eux permettent d'obtenir une bonne fixation en rotation, avec un guidage de la douille défini exactement. On va décrire à présent des exemples de réalisation de l'invention, représentés sur le dessin annexe dont: La figure 1 est une vue longitudinale de la douille, en coupe longitudinale partielle; La figure 2 est une vue. de dessus de la douille de la figure 1; La figure 3 représente la douille selon l'invention, insérée dans une machine de mesure; La figure 4 est une vue longitudinale d'une autre douille, en coupe longitudinale partielle; La figure 5 est une vue de dessus de la douille de la figure 4, Une douille 1 est guidée dans un corps de guidage 2 d'une machine de mesure de coordonnées 3. A l'extrémité frontale inférieure de la douille 1 est fixe un palpeur de mesure 4. Grace à un mécanisme d'entra nement placé à l'extrémité supérieure et non représenté en détail ici, la douille 1 peut se déplacer dans la direction 5 de l'axe des Z. Le mouvement du palpeur de mesure 4 dans la direction Y est effectué au moyen du chariot 6 incorporé, tandis que l'ensemble du portique 7 de la machine de mesure 3 permet le déplacement suivant l'axe des X. La douille 1 présente, conformément à la section droite carrée, quatre surfaces latérales 8, 9, 10 et 11 qui constituent aussi, en même temps, des surfaces de guidage. La graduation suivant l'axe des Z 12 se trouve sur l'une des surfaces latérales, la surface 9. Les corps de palier sont représentés schématiquement. Dans chacune des zones terminales, supérieure et inférieure, du corps de guidage 2, les corps de palier 13, 14 et 15 conformés en paliers à recirculation de billes sont représentés sous la forme d'un appui à trois points, dans un plan de section droite respectif. Les corps de palier 13 et 14 sont, dans ce cas, placés de part et d'autre du sommet 16 sur deux surfaces de guidage 10 et 11 voisines à angle droit, tant dans la zone terminale supérieure que dans la zone terminale inférieure du corps de guidage 2, Un autre corps de palier 15 est placé, diagonalement opposé à l'angle 16 de la douille, sur l'angle écorné 17 au même niveau que les corps de palier 13 et 14, Ce palier 15 comporte des ressorts 18 à ligne d'action horizontale, tant dans la zone terminale supérieure que dans la zone terminale inférieure du corps de guidage, Dans la direction Z 5, à peu près à mi-distance entre les corps de palier 13, 14 et 15 supérieurs et inférieurs, se trouyent deux autres paliers 19 et 20. Le palier 19 agit sur la même surface de guidage Il que le palier 14, Cependant, il est contigu à l'arête 21 de la douille 1 opposée au palier 14. Ce palier 19 est accompagné, comme le palier 15, d'un ressort 18 à ligne d'action horizontale. Le palier 20 se trouve sur la surface de guidage 10 qui reçoit également le palier 13, Dans ce cas également, le palier 20 est de même contigu à l'arête 22 de la douille opposée au palier 13. Avec la disposition des paliers 13, 14, 15, 19 et 20 décrite précédemment, on prévoit huit éléments de guidage au total, Dans chacune des zones terminales supérieure et inférieure, du corps de guidage 2 se trouvent respectivement trois paliers 13, 14 et 15, parmi lesquels les paliers 15 placés sur l'angle écorné 17 sont accompagnés d'un ressort. Les deux autres paliers 19 et 20 se trouvent au milieu de la perpendiculaire au plan de guidage, et parmi eux un palier 19 est encore une fois accompagné d'un ressort 18. L'appui à trois points ainsi obtenu pour chacune des surfaces de guidage, supérieure et inférieure, garantit une grande précision de guidage. La détermination de la rotatiou de la douille est effec- tuée par les paliers 19 et 20 dont l'un est fixe et l'autre à ressort. Les forces d'appui des paliers sur les surfaces de guidage de la douille 1 peuvent être réglées au moyen des ressorts 18 utilisés. Lorsqu'on souhaite une réduction de poids, on peut aussi utiliser, comme palier, des paliers à coussin d'air, au lieu des paliers à recirculation de billes utilisés. Les figures 4 et 5 représentent une variante de réalisa- tion de l'invention, la différence avec les figures 1 et 2 résidant essentiellement dans le nombre et la disposition des paliers. Dans ce cas également, selon les figures 4 et 5, une douille I est guidée dans un corps de guidage 2 d'une machine de mesure de coordonnées 3 non représentée en détail. A l'extrémité frontale inférieure de la douille 1 est fixé un palpeur de mesure, non représenté en détail non plus. La douille 1 peut se déplacer dans la direction 5 de l'axe des Z. Les mouvements du palpeur de mesure dans la direction Y sont effectués au moyen d'un chariot incorporé, tandis que c'est l'ensemble du portique de la machine de mesure qui permet le déplacement suivant l'axe des X. La douille 1 comporte, conformément à sa section droite carrée, quatre surfaces de guidage latérales 23, 24, 25 et 26. La graduation 27 suivant l'axe des Z se trouve sur l'une des surfaces de guidage. Dans chacune des zones terminales supérieure et inférieure de la douille 1, respectivement du corps de guidage 2, les paliers 28, 29, 30, 31, 32 et 33, conformés en paliers à coussin d'air, sont situés dans des plans de section droite respectifs en formant un appui à trois points, Il y a, dans ce cas, dans chacune des zones terminales supérieure et inférieure, du corps de guidage 2, sur les quatre surfaces de guidage latérales 23, 24, 25 et 26 de la douille 1, au total quatre paliers 28, 29, 30 et 31, respectivement. A chacun des paliers fixes 28, 29 correspond ici un palier 30, 31 à ressort. Les paliers fixes 28 et 29, ainsi que les paliers à ressort 30 et 31 sont, dans ce cas, toujours placés en opposition sur les surfaces latérales de la douille 1. Cette disposition de quatre paliers 28, 29, 30 et 31, respectivement dans la zone supérieure et dans la zone inférieure du corps de guidage 2, remplace la disposition de paliers de part et d'autre d'un angle. Si cependant on utilise un tube carré usuel dans le commerce pour réaliser la douille 1, dont on doit usiner la surface, par exem- ple, pour pouvoir l'introduire dans le corps de guidage 2, les bi- seautages 34 présents dans ce corps de douille 1 aux quatre angles ne sont pas suffisants pour loger un palier. Si l'on utilise cepen- dant la solution techniquement et économiquement avantageuse d'un tube carré courant dans le commerce, l'invention donne ici, malgré la suppression de paliers de part et d'autre d'un angle, la possibilité d'un guidage précis de la douille I dans le corps de guidage 2 et d'une honne fixation de la rotation de la douille 1, Cette fixation de la rotation de la douille I est assurée essentiellement par les deux paliers centraux 32 et 33 qui sont placés sur deux surfaces de guidage 24 et 25 de la douille à angle droit, Dans ce cas également, un palier 33 cona- titue de nouveau un palier fixe, tandis que le palier qui est décalé de 90 du premier constitue de même un palier 32 à ressort, Pour empêcher la corrosion lorsque les paliers sont conformés en paliers à coussin d'air, les surfaces de guidage 23, 24, 25 et 26 de la douille I sont nickelées chimiquement. Dans le cas o les corps d'appui 28, 29, 30, 31, 32 et 33 sont des paliers à recirculation de billes, les surfaces de guidage 23, 24, 25 et 26 de la douille I sont trempées. REVENDICATIONS 1. Douille pour machines de mesure de coordonnées de section droite sensiblement rectangulaire, notamment carrée, guidée dans le corps d'appui de faton à pouvoir se déplacer suivant l'axe des Z et logeant un palpeur de mesure à son extrémité inférieure, caracté- risée en ce que la douille (1), comportant une graduation suivant l'axe des Z, est guidée dans au moins huit corps de palier (13, 14, , 19, 20, 28, 29, 30, 31, 32, 33) dans le corps de guidage (2), dont au moins trois corps de palier (13, 14, 15) dans chacune des zones terminales, supérieure et inférieure, du corps de guidage (2) sont disposés dans un plan de section droite et en outre parallèlement entre eux dans la direction Z (5), tandis qu'en plus deux autres paliers (19, 20, 32, 33) qui sont décalés dans la direction Z (5) par rapport aux paliers supérieurs et inférieurs (13, 14, 15, 19, 20, 27, 29, 30, 31, 32, 33) sont dans la zone centrale du corps de guidage (2), disposes dans la direction Z (5), entre les paliers supérieurs et inférieurs, 2. Douille selon la revendication 1, caractérisée en ce-que deux des corps d'appui (13, 14, 15), supérieurs et inférieurs respective- ment, sont disposes de part et d'autre d'un angle (16) sur les sur- faces (10, 11) à angle droit, tandis que le troisième palier (15) de chaque groupe respectif se trouve dans le même plan de section droite à l'angle diagonalement opposé (17) en formant unV avec les deux premiers paliers (13, 14), et en ce que les paliers (19, 20) insérés dans la direction Z (5) à peu près à mi-distance entre les paliers supérieurs et inférieurs (13, 14, 15) se trouvent sur la même surface de guidage (10, 11) que les deux/ppaieerrss (13, 14) supérieurs et inférieurs, mais dans la zone correspondant à l'angle (21, 22) respectivement oppose, 3. Douille selon la revendication 1, caractérisée en ce que quatre paliers (28, 29, 30, 31) sont, dans chacune des zones terminales supérieures et inférieures du corps de guidage (2) disposées sur lea quatre surfaces de guidage latérales (23, 24, 25, 26), respectivement, tandis qu'en plus deux autres paliers (32> 33) décalés de 90' sont disposés sur les surfaces de guidage respectives (24, 25), dans la zone centrale du corps de guidage (2), dans la direction Z, entre les paliers supérieurs et inférieurs (28, 29, 30, 31). 4, Douille selon la revendication 2, caractérisée en ce que les paliers (13, 14, 19, 20), disposés de part et d'autre d'un angle (16) et centralement, sont insérés dans chaque cas de façon à être contigus ou proches des arêtes extérieures des surfaces de guidage (10, 11), - 5. Douille selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux corps paliers d'appui (15) se trouvant sur le sommet (17) et l'un des paliers (19) disposés centralement comportent des ressorts à ligne d'action horizontale. 6. Douille selon la revendication 3, caractérisée en ce que la douille (I) comporte un biseautage (34) à chacun de ses quatre angles, 7. Douille selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un palier à ressort (30, 31) est disposé à l'opposé des paliers fixes (28, 29) respectivement supérieurs et inférieurs tandis qu'un palier (32) à ressort décalé de 90 , correspond au palier central (33). 8. Douille selon la revendication 1, caractérisée en ce cue les surfaces de guidage (23, 24, 25, 26) de la douille (1) sont nickelées chimiquement. 9. Douille selon la revendication 1, caractérisée en ce que les paliers utilisés sont des paliers à coussins d'air. , Douille selon la revendication 1, caractérisée en ce que les paliers utilisés sont des paliers à recirculation de billes qui sont guidés sur des surfaces de guidage trempées de la douille (1)!