Brevet FR2586802A1 — publié le 19870306

_ 1 _ PROCEDE POUR L'ALIGNEMENT DE L'AXE D'UNE DEUXIEME FIXATION PAR RAPPORT A L'AXE D'UNE PREMIERE FIXATION SUR UNE MACHINE D'ESSAI OU D'USINAGE. L'invention concerne un procédé pour l'alignement défini de façon linéaire ou angulaire de l'axe d'une deu- xième fixation par rapport à l'axe d'une première fixation, sur une machine d'essai ou d'usinage. Lorsqu'on utilise une machine d'essai ou d'usinage à un ou plusieurs axes, il est nécessaire que la pièce à tester ou à usiner soit enserrée de façon à ne pas subir de sollicitation supplémentaire indésirable, par exemple par flexion. Cela signifie que les fixations prévues sur la machine pour la pièce à tester ou à usiner et l'outil doi- vent être disposés exactement suivant les axes définis. Un tel alignement précis ne peut être assuré avec les tolé- rances habituelles de la construction des machines. Il est connu de mesurer des machines d'essai ou d'usinage à l'aide de lunettes de visée et d'alignement, afin d'amener les fixations dans les positions et les directions souhaitées par ajustage subséquent. Les mesures de ce type peuvent être en outre effectuées à l'aide de moyens mécaniques tels que les règles de précision, les rapporteurs et les compa- rateurs. Les mesures effectuées à l'aide de moyens mécani- ques ou de lunettes d'alignement demandent beaucoup de temps car pendant le processus d'ajustage sur le cadre de la ma- chine il n'existe aucune indication directement exploitable. Ce n'est qu'après une mesure d'ajustage qui demande une série de mesures individuelles que l'on obtient une infor- mation concernant la correction effectuée. L'invention a pour objectif de proposer un procédé du type décrit en introduction, qui permet un alignement précis de l'axe des fixations à l'aide de moyens simples et selon lequel les mesures et les ajustages peuvent être effectués simultanément, de sorte que pour chaque processus d'ajus- tage on peut constater directement si l'alignement s'est amélioré ou dégradé. -2- A cet effet, l'invention propose un procédé du type en question caractérisé en ce que sur la première fixation se trouve fixée une source lumineuse produisant un rayon lumineux fortement concentré, de telle façon que ce rayon traverse perpendiculairement un disque perforé monté éga- lement sur la première fixation et qu'il soit dirigé suivant l'axe de la première fixation, que sur la deuxième fixation se trouve fixé un disque dans un plan perpendiculaire à l'axe de cette fixation, lequel disque comporte,ou libère, sur son axe une petite surface de miroirque la deuxième fixation est déplacée parallèlement à son axe jusqu'à ce que le rayon tombe sur la surface de miroir et qu'ensuite la deuxième fixation est pivotée autour de la. surface de miroir jusqu'à ce que le rayon se réfléchisse sur cette surface et que sur le disque perforé on n'obtienne plus de tache lu- mineuse. Conformément à l'invention, il est donc monté sur la premiere fixation une source lumineuse qui envoie un rayon lumineux fortement concentré sur le disque monté sur la deuxième fixation. La deuxième fixation est déplacée de telle façon que le rayon lumineux tombe précisément au point d'intersection de l'axe de la deuxième fixation avec le disque. On obtient ainsi tout d'abord que le rayon lumi- neux coupe l'axe de la deuxième fixation -3- dans le plan du disque. Il est encore nécessaire maintenant d'aligner l'axe de la deuxième fixation sur l'axe du rayon lumineux. A cet effet, le rayon lumineux est réfléchi par la petite surface de miroir prévue au centre du disque, sur le disque perforé de la première fixation. Lorsque le rayon lumineux réfléchi apparaît à l'extérieur des trous du disque perforé, les axes des deux fixations ne sont pas alignés de façon appropriée. Dans ce cas, la deuxième fixation est pivotée autour du centre de la surface de miroir de telle façon que le point lumineux produit par le rayon lumineux réfléchi sur le disque perforé tombe exactement dans le trou de sortie de ce rayon lumineux, de sorte que le rayon se réfléchisse sur lui- meme. Après l'exécution de cet ajustage, la deuxième fixation est alignée avec son axe, aussi bien au point de vue de la translation qu'au point de vue angulaire, exactement sur l'axe de la première fixation. Par "alignement", il faut entendre non seulement le cas o les axes des deux fixations coincident précisé- ment, mais aussi le cas o ces axes se croisent en un point sous un angle défini. Pour exécuter le procédé décrit ci-dessus, il est prévu que le rayon lumineux émis par la source]umineu- se coincide exactement avec l'axe de la première fixation. Cette congruence du rayon et de l'axe de la première fixation peut être obtenuepar le fait que la source lumineuse est montée sur la première fixation avec des tolérances de mesures très étroites, c'est à dire avec beaucoup de précision. Mais un montage défini de cette sorte de la source de lumière, avec utilisation de tolérances de mesures étroites, n'est souvent pas possible. En conséquence, afin d'aligner d'abord l'axe du rayon sur l'axe de la première fixation, on utilise de préférence les étapes qui consistent à disposer sur l'axe de la -4- première fixation, sur le trajet du rayon, un écran sur lequel le rayon produit un point lumineux; à faire tourner la première fixation autour de son axe et à déplacer la source lumineuse sur la première fixation de telle façon que le point lumineux reste sur le même point de l'écran pendant la rotation de cette fixation. Selon un mode de réalisation préféré, le rayon lumineux est aligné d'abord à l'aide de deux écrans ou d'un seul écran mobile par rotation de la première fixation, de façon qu'il soit dirigé parallèlement à l'axe de la première fixation et ensuite on effectue un déplacement parallèle de la source lumineuse jusi'à coincidence précise du rayon lumineux et de l'axe. On effectue de façon similaire l'alignement de la surface de miroir en direction perpendiculaire à l'axe de la deuxième fixation, en faisant tourner cette deuxième fixation autour de son axe et en réduisant le mouvement circulaire du point lumineux produit de ce fait sur le disque perforé à un point fixe. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un mode de réalisation décrit ci-après et en regard des dessins annexés dans lesquels les figures représentent: Figure 1: Une vue plan schématique d'une machine d'essai dont les fixations avec leurs axes doivent être alignées l'une par rapport à l'autre. Figure 2: Une vue partielle de côté de la figure 1, suivant la direction de la flèche II, et Figure 3: Une représentation schématique du procédé d'alignement. La machine représentée sur les figures 1 ou 2 est une machine d'essai de matériaux, qui exerce des tensions de traction continues ou alternées sur une éprouvette 10. La machine d'essai présente une plaque de base, rigide, épaisse 11,.sur laquelle sont fixés des paliers verticaux 12. Chacun des paliers 12 porte 2.586802 un ensemble cylindre -piston hydraulique 13, dont la tige de piston constitue la fixation 14, sur laquelle une extrémité de l'éprouvette 10 peut être attachée au moyen d'un dispositif de fixation 15. Le cylindre de chaque ensemble cylindre -piston 13 est fixé avec son extrémité arrière sur un palier sphérique 16 dont le centre se trouve sur l'axe du disoositif de fixation 14 et qui peut être serré à l'aide de moyens de serrage (non représentés), de façon à fixer la position de pivotement de l'ensemble cylindre -piston. Chacun des paliers 16 est fixé sur le palier correspondant 12 avec des vis 17, de façon que l'ensemble cylindre piston 13 puisse être déplacé parallèlement en dévissant les vis 17 puis être fixé à nouveau. Dans l'exemple de réalisation considéré, quatre fixations 14a, 14b, 14c et 14d sont prévues, les fixations 14a et 14b d'une part et les fixations 14c et 14d d'autre part étant opposées les unes aux autres. Lorsque les fixations sont ajustées les unes par rapport aux autres, les axes coincidant des fixations 14a et 14b forment, en commun avec les axes également coincidant des fixations 14c et 14d, une croix dont les branches se coupent à angle droit au centre du dispositif d'essai. Comme le montre la figure 2, la fixation 14a présente, à son extrémité frontale, une cavité 18 pour la fixation du dispositif defixation 15. Le dispositif defixation est toutefois enlevé dans la figure 2 et remplacé par un dispositif de réception 19 pour une source lumineuse 20 sous la forme d'un laser. Le dispositif de réception 19 est fixé dans la cavité 18 avec unevis 21. Le dispositif de ré- ception présente deux plansd'ajustage. Dans chacun des plans d'ajustage, sont disposées au moins trois vis 23, 24 réparties sur la circonférence. Les extrémités de ces vis appuient contre le bottier de la source lumineuse -6- , afin de positionner la source lumineuse à l'intérieur du dispositif de réception 19. L'extrémité avant de la source lumineuse 20 se prolonge en direction axiale à l'extérieur du dispositif de réception 19. A l'extrémité avant de la source lumineuse 20, se trouve fixé le disque perforé 25, dont l'orifice 26 est traversé par le rayon 27 émis par le laser,perpendiculairement au plan de la plaque perforée. Pour l'alignement axial de la deuxième fixation 14b par rapport à la première fixation 14a, un -disque 28 est fixé conformément à la figure 3 sur la deuxième fixation 14b, la face avant de ce disque étant agencée en surface de miroir. Devant le disque 28 on a disposé un masque perforé 29 qui présente un orifice central 30, qui laisse libre une petite partie de la surface de miroir. Il faut d'abord supposer que l'axe de la source lumineuse 20 est ajusté avec précision par rapport à l'axe de la première fixation 14a, que l'orifice 30 du masque perforé 29 est situé exactement sur l'axe de la deuxième fixation 14 b et en outre la face de miroir du disque 28 est exactement perpendiculaire à l'axe de la deuxième fixation 14b. Cela signifie que les disposi- tifs auxiliaires montés sur la première fixation 14a et sur la deuxième fixation 14b sont alignés exactement sur l'axe des fixations concernées. Dans ces conditions, l'axe de la deuxième fixation 14b doit être maintenant amené en coïncidence avec l'axe de la première fixation 14a. Le dispositif de déviation de rayons 32 représenté sur la figure 3 n'est pas présent au départ. Lorsque la deuxième fixation 14b n'est pas alignée avec précision, le rayon fortement concentré 27 émis par la source lumineuse 20 ne produit pas un impact au niveau de l'orifice 30 mais sur la surface du masque perforé 29. La deuxième fixation 14b est amenée, par -7- déplacement parallèle du palier 16 sphérique correspondant, sur le palier 12, dans une position telle que le rayon 27 tombe précisément sur l'orifice 30 du masque perforé 29. Ainsi tout d'abord on obtient que l'axe de la deuxième fixation 14b coupe le rayon lumineux dans l'orifice 30. La partie de la surface de miroir du disque 28 se trouvant der- rière l'orifice 30réfléchit le rayon incident 27. Lorsque le rayon réfléchi ne tombe pas précisément sur l'orifice 26 du disque perforé 25, il faut effectuer un réglage angulaire de la deuxième fixation 14b. A cet effet, le serrage est relâché dans le palier sphérique 16 de sorte que l'ensemble cylindre -piston 13 de la deuxième fixation 14b puisse être pivoté jusqu'à ce que le rayon réfléchi tombe exactement sur l'orifice 26. Dans cette position, le palier sphérique 16 est à nouveau fixé. Les deux axes 14a et 14b sont alors alignés l'un par rapport à l'autre de façon à coïncider. Pendant l'exécution du procédé, le point lumineux produit par le rayon laser sur le disque perforé 25 et sur.la plaque perforée 29 est toujours visible. On peut également reconnaître avec précision la direction suivant laquelle la correction de translation ou la correction angulaire doivent être effectuées. Pendant l'exécution des corrections, l'importance de l'écart encore existant peut donc être perçue avec précision. Le point lumineux constitueen quelque sorte une indication analogique pour la mesure du défaut d'alignement encore existant. De préférence, l'articulation sphérique 16 de la deuxième fixation 14b a une conformation telle que son centre coincide au moins de façon approximative avec l'orifice 30 de la plaque perforée 29 montée sur le disque 28. -/' Dans la description ci-dessus du procédé, on a supposé que les dispositifs auxiliaires montés sur les 2586802- -8 fixations 14a et 14b sont en alignement exact avec les fixations correspondantes. On va décrire maintenant comment s'effectue l'alignement de ces dispositifs auxiliai- res avec les axes des fixations. Avant l'exécution du procédé décrit ci-dessus, on a disposé sur le trajet lumineux du rayon 27 un écran 31, par exemple une plaque. La plaque perforée 29 peut également être utilisée comme écran. La première fixation 14a est alors mise en rotation autour de son axe. Lorsque le point lumineux décrit alors sur l'écran 31 un cercle, alors le rayon 27 ne coincide pas exactement avec l'axe de rotation de la première fixation 14a. La rotation de cette fixation s'effectue facilement car la fixation constitue la tige du piston de l'ensemble cylindre- piston 13. Ce piston est monté à rotation dans le cylindre correspondant. Afin de déterminer si le défaut d'alignement est provoqué par un décalage de parallélisme ou par un décalage angulaire, on dispose un écran 31a à faible distance de la source lumineuse 20 et l'on fait tourner à nouveau la première fixation 14a de 360 autour de son axe. Lorsque les cercles produits par le rayon lumineux l'un derrière l'autre sur les deux écrans 31 et 31a sont de la même dimension, il suffit d'effectuer encore un déplacement parallèle de la source lumineuse 20 à l'intérieur du dispositif de réception 19, et ceci jusqu'à ce que, lors d'une rotation subséquente de 360 de la première fixation 14a, le point demeure à sa place et ne décrit plus de cercle. Si les diamètres des cercles décrits sur les écrans 31 et 31a sont différents, alors il faut modifier l'angle de la source lumineuse 20 par réglage des vis 23 ou 24, jusqu'à obtention de cercles ayant des diamètres identiques sur les deux écrans. Lorsque ce résultat est atteint, les vis 23 et 24 sont ajustées de façon qu'un déplacement parallèle de la - 9 - source lumineuse 20 s'effectue dans la mesure nécessaire. De cette façon le faisceau lumineux est aligné avec l'axe de la première fixation 14a. Il peut être nécessaire d'ajuster le disque 28 de façon qu'il s'étende exactement perpendiculairement à l'axe de la deuxième fixation 14b. A cet effet, le masque perforé 29 est enlevé de façon à libérer toute la surface de miroir du disque 28. Le rayon 27 est amené sur la surface de miroir et de là, il se réfléchit et tombe sur le disque perforé 25 ou sur un écran disposé sur le trajet du rayon réfléchi. Si maintenant on fait tourner la deuxième fixation 14b de 3600 autour de son axe, alors la trace du rayon réfléchi décrit sur le disque perforé 25 (ou sur l'écran) un cercle, lorsque le disque 28 n'est pas correctement aligné. L'alignement du disque 28 sur la deuxième fixation 14b peut maintenant s'effectuer de la meme manière que celle décrite précédemment à propos de l'aligne- ment de la source lumineuse 20 par rapport à la première fixation 14a. Le moyen de réglage destiné à modifier la position du disque 28 par rapport à la première fixation 14b n'est pas représenté sur la figure, afin de ne pas surcharger celle-ci. Après exécution des ajustages décrits, on peut mettre en oeuvre le procédé décrit précédemment pour ajuster l'axe de la deuxième fixation 14b par rapport à l'axe de la première fixation 14a. On va décrire maintenant l'alignementà angle droit de la deuxième fixation 14c par rapport à la première fixation 14a. A cet effet, on place le dispositif de déviation de rayons 32, qui peut être constitué par exemple par un prisme pentagonal, dans la zone d'intersec- tion prévue des deux axes. Le dispositif de déviation 32 est fixé sur un montant réglable 33. Un prisme pentagonal a la propriété de dévier à angle droit un rayon qui tombe environ au centre d'une face latérale 32a. Le rayon - 10 - 27 devrait arriver de façon essentiellement perpendiculaire à la surface 32a, mais il se produit aussi, pour de faibles écarts angulaires, une déviation exactement à angle droit de ce rayon. Lorsque le dispositif de déviation de rayons 32 est placé de la manière décrite, 1' alignement de la deuxième fixation 14c à angle droit par rapport à l'axe de la première fixation 14a s'effectue de la même manière que celui décrit précédemment pour l'alignement linéaire de la fixation 14b à l'aide du disque 28 et du masque perforé 29. L'ajustage à angle droit du disque 28 par rapport à l'axe de la fixation 14c s'effectue également de la manière décrite précédemment. Avant l'exécution de ces opérations d'ajustage, il est préférable d'effectuer un ajustage de la fixation 33, c'est à dire du dispositif de déviation de rayons. A cet effet, on dispose sur le trajet du rayon dévié 27c un écran qui peut être également constitué par l'écran perforé 29. Etant donné que sur la surface 32a il se produit une réflexion partielle, on obtient sur le disque perforé 25 un point image, ou trace, plus faible, lorsque la surface 32a n'est pas exactement perpendiculaire par rapport au rayon incident 27. Le montant 33 est alors réglé de façon que le point lumineux faible disparaisse dans l'orifice 26. Il suffit alors d'ajuster encore le rayon émergent 27c dans le plan vertical, ce qui s'effectue par basculement du montant 33 autour de l'axe du rayon incident 27. Les conditions de l'ajustement du disque 28 par rapport à la fixation 14c et pour l'exécution de l'ajustage de la fixation 14c par rapport à la fixation t1Fa ont alors rempliesr - Il n'est pas absolument nécessaire d'utiliser un dispositif de déviation de rayons 32 qui fait dévier le rayon de 90 , mais on peut également utiliser un dispositif de déviation de rayons avec un autre angle de déflexion, dans la mesure o la deuxième fixation 14c doit se situer - 11 - sous un angle correspondant par rapport à la première fixation 14a. L'ajustage de la fixation 14d s'effectue ensuite de la même façon que l'ajustage de la fixation 14c, le dispositif de déviation de rayons 32 devant être naturel- lement tourné de façon que le rayon émrgent 27c soit alors dirigé sur la fixation 14d. Le procédé selon l'invention permet de produire, avec des moyens facilement observables, par un signal lumineux, en permanence un signal analogique qui permet\i,- à l'utilisateur de percevoir directement les corrections obtenues pendant le processus d'alignement. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'alignement défini de façon liné- aire ou angulaire de l'axe d'une deuxième fixation par rap- port à l'axe d'une première fixation dans une machine d'es- sai ou d'usinage, caractérisé en ce que sur la première fixation (14a) une source lumineuse (20) produisant un rayon (27) fortement concentré est fixée de façon que son rayon traverse à angle droit un disque perforé (25) monté égale- ment sur la première fixation, et qu'il soit dirigé suivant l'axe de la première fixation, que sur la deuxième fixation (14b) est fixé un disque (29) dans un plan perpendiculaire à l'axe de cette fixation, le disque présentant ou libérant sur l'axe une petite surface de miroir, que la deuxième fixa- tion (14b) est déplacée parallèlement à son axe jusqu'à ce que le rayon tombe sur la surface de miroir, et qu'ensuite la deuxième fixation (14b) est pivotée autour de la surface de miroir jusqu'à ce que le rayon se réfléchisse sur cette surface et que sur le disque perforé (25) on n'observe plus de tache lumineuse. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour l'alignement linéaire du rayon (27Y par rapport à l'axe de la première fixation (14a), on dispose un écran (31) sur le trajet du rayon, écran sur lequel le rayon pro- duit un point lumineux, que la première fixation (14a) est tournée autour de son axe et que la source lumineuse (20) est ajustée sur la première fixation de façon que le point lumineux demeure, pendant la rotation de cette fixation, sur le même point de l'écran. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que, à une première distance de la source lumineuse (20), on dispose un écran (31) et que l'on fait tourner la pre- mière fixation (14a) autour de son axe, qu'à une deuxième distance inférieure à la première on dispose un écran (31a) et que l'on fait tourner à nouveau la première fixation (14a) autour de son axe, que la source lumineuse (20) est pivotée dans la première fixation jusqu'à ce que les cercles décrits par le point image du rayon (27) sur les deux écrans deviennent de la même dimension et que la source lumineuse (20) sur la première fixation (14a) est déplacée parallèlement à son axe jusqu'à ce que le point lumineux sur l'écran demeure fixe pendant la rotation de la première fixation. 4. Procédé selon l'une quelconque les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que pour l'alignement à angle droit de la surface de miroir par rapport à l'axe de la deuxième fixation (14b), le rayon (27) est dirigé sur la surface de miroir et que l'on fait tourner la deuxième fixation autour de son axe et que la surface de miroir sur la deuxième fixation est ajustée de façon que le point lumineux du rayon réfléchi reste au même point du disque perforé (25) pendant la rotation de cette fixation. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le disque (29) est un disque perforé amovible qui est disposé devant la surface de miroir et libère la petite surface de miroir. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que sur le trajet du rayon, entre deux fixations disposées suivant un angle (14a, 14c) est placé un dispositif de déviation de rayons (32) qui est fixé sur un montant réglable (33) et que le montant (33) est réglé de façon que le rayon partiellement réfléchi par la surface d'incidence (32a) du dispositif de déviation de rayons (32) retombe dans l'orifice (26) du disque per- foré (25).