Brevet FR2591737A1 — publié le 19870619

L'invention concerne un procédé pour ta mesure des diamètres, et/ou de la rotondité de pièces en relation avec Leur Longueur, au moyen d'un appareil de mesure à Laser, selon Lequel ta pièce soumise à mesure est déplacée entre une partie émettrice et une partie réceptrice de l'appareil de mesure, à une vitesse prédéfinie constante, au moins par courses successives. Un procédé de ce genre et un dispositif de ce genre sont décrits par le document DE-OS 29 27 410. Avec ce procédé de mesure on utilise un rayon laser au moyen duquel la mesure est effectuée sur un côté de la pièce cylindrique qui est déplacée perpendiculairement au sens Longitudinal du rayon Laser pendant que ce rayon coupe la pièce le long d'une génératrice de la périphérie de cette pièce. L'intensité du rayon laser parvenant au récepteur est une mesure de la rugosité ou de l'ondulation de La surface de La pièce dans la région de cette génératrice. Lorsqu'une pièce a déjà été contrôlée en ce qui concerne sa rotondité, il s'agit en l'occurence de vérifier si des encoches ou des entailles analogues ont bien été exécutées conformément à une norme déterminée, si elles ont la configuration voulue, si elles sont suffisamment profondes, etc. On admet comme condition de base que ces encoches ou entailles présentent en tout état de cause une symétrie de rotation de sorte qu'il suffit d'effectuer une seule mesure le Long d'une seule génératrice. L'emplacement de la mesure le Long de La pièce est déterminé par la position d'un dispositif de déplacement constituée par exemple par une réglette de mesure en verre. Il en résulte que la précision de la mesure défend de celLe de la réglette de mesure qui, dans La majorité des cas n'est pas satisfaisante. On trouve dans le commerce des appareils de mesure à laser qui émettent un rayon Laser étalé obtenu par Le déplacement d'un rayon laser unique parallélement à luimême au moyen d'un miroir tournant et d'une lentille, d'où il résulte que ta mesure appliquée à des pièces à symétrie de rotation s'effectue en un endroit déterminé de la pièce à L'état arrêté. Dans certaines circonstances, la mesure est effectuée en différents emplacements de La pièce après déplacement de celle-ci, mais toujours lorsqu'elle est à l'arrêt. Cette façon de procéder est relativement compliquée, elle exige beaucoup de temps et ne peut pas être utilisée, par exemple, pour des pièces coniques. Une mesure en relation avec la longueur de la pièce n'est donc pratiquement pas possible. !'invention a pour but principal d'apporter un procédé du type mentionné plus haut avec lequel on peut, de façon simple et rapide, effectuer la mesure du diamètre et/ou de ta rotondité d'une pièce en relation avec sa longueur ou avec l'emplacement de la mesure te Long de La pièce. On parvient à ce résultat avec le procédé de L'invention par le fait que l'on utilise un appareiL de mesure à rayon laser connu en soi qui produit un rayon laser de forme étalée obtenu à partir d'un rayon Laser par un glissement parallèle de celui-ci, on déplace la pièce à mesurer à travers le rayon laser étalé dans La directicn perpendiculaire au plan de ce dernier, la largeur de ce rayon laser étalé étant supérieure au diamètre le plus grand de la pièce, et on détermine le point de mesure à chaque moment dans le sens de La Longueur de la pièce à partir de l'instant où la pièce pénètre dans le rayon laser étalé et à partir de la vitesse prèdèfinie de la pièce. Etant donné qu'on effectue la mesure de La pièce sur deux côtés et que l'on produit le déplacement à une vitesse constante, au moins par courses successives, et aussi que La mesure englobe te début de la pièce ou de la partie à mesurer de la pièce, on peut effectuer La mesure du diamètre et/ou de ta rotondité de ta pièce en progressant par très petits pas et ceci par rapport au point de mesure qui est déterminé. Le pouvoir de résolution ou précision de la mesure est plusieurs fois plus élevé que celà n'est possible avec une règle graduée de comparaison de sorte que la détermination de la Longueur mesurée peut être effectuee par petits pas correspondants de L'ordre de 1/1000 mm. Ainsi, on peut donc mesurer facilement aussi des parties coniques de pièces. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation ; on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de mesure à Laser du commerce ; - la figure 2 montre schématiquement et partielle- ment La partie avant d'un dispositif de mesure de différents paramètres de pièces selon un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention à L'aide de l'appareil de mesure à laser de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle de dessus suivant la flèche III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2 ;; - la figure 5 est une vue en coupe à plus grande échelle suivant la ligne V-V de la figure 4. Le procédé de mesure selon ta présente invention sert à mesurer différents paramètres de pièces, en particulier Le diamètre et ta rotondité de pièces cylindriques ou à symétrie de révolution quelconque, et de pièces présentant des parties à symétrie de révolution, sur la Longueur de la pièce ou dans la partie de pièce à mesurer. On peut obtenir ainsi une information non seulement sur la rotondité ou le diamètre et sur la longueur de la pièce ou d'une partie de La pièce, mais aussi sur Le rapport entre la rotondité ou Le diamètre et une Longueur déterminé ou un emplacement déterminé de La pièce. Pour mettre en oeuvre le procédé, on utilise un appareil de mesure à laser 11 du commerce (connu sous Le nom de scanner à laser), qui présente une partie émettrice 12 pour émettre un rayon Laser étalé 13 et une partie réceptrice 14 correspondante. La partie émettrice 12 et la partie réceptrice 13 sont disposées en prolongement axial L'une de L'autre et sont montées par exemple sur une plaque 16 qui porte dans un espace 17 entre deux parties 12 et 14 un moyen 18 de fixation de pièce pour L'exécution d'une mesure exécutée habituellement jusqu'à présent sur une pièce à L'arrêt ou au repos. L'appareil de mesure à Laser 11 peut être relié de façon non représentée, d'une part à un moyen de raccordement au réseau électrique, à un appareiL de traitement de données et d'affichage, et, d'autre part, éventuellement à un traceur de courbes et/ou à une imprimante. Dans ta partie émettrice 12 est produit un unique rayon laser fin qui est transmis à un miroir tournant polygonal et qui est réfléchi par ce dernier. Grâce à une Lentille à collimateur disposée sur Le parcours du rayon laser est produit un rayon laser étalé 13 qui est obtenu par le glissement parallèle ainsi réalisé au rayon laser et qui possède une largeur B déterminée et une épaisseur D qui est cet le du rayon laser (environ 2/10 de mm), cette épaisseur étant naturelLement notablement inférieure à la largeur B.Avec cet appareil du commerce, la position du rayon laser étalé 13 est telle que le plan de sa grande surface 19 est perpendiculaire au moyen de fixation de pièce 18. Pour mesurer le diamètre d'une pièce introduite dans le rayon Laser étalé 13 perpendiculairement à la largeur de celui-ci et tenue dans une position déterminée, le récepteur mesure la durée du temps pendant Lequel te rayon laser a été interrompu par la pièce Cette durée est proportiennelle à La mesure à déterminer (par exempte Le diamètre). Ainsi est effectuée une mesure par unité de temps (de L'ordre de la ms) ; cette unité de temps est réglable. Pour la mesure du diamètre et de La longueur d'une pièce 21, par exemple d'une soupape représentée sur la figure 4 qui possède une tige- cylindrique 22 et une tête de soupape 23 cylindrique, on dispose cette pièce 21 avec Le sens de son axe longitudinal ou de l'axe longi tudinal de ses parties à mesurer placé dans une direction perpendiculaire au plan de la grande surface 19 du rayon laser étalé 13. Dans cette direction, on déplace la pièce 21 à une vitesse constante à travers Le rayon Laser étalé 13 c'est à dire à travers l'épaisseur de celui-ci.De façon avantageuse on déplace La pièce 21 pour qu'elle traverse totalement, de l'une de ses extrémités à l'autre, Le rayon Laser étalé 13. Au cours de ce mouvement de ta pièce 21 traversant entièrement le rayon laser étalé 13, toutes les parties de la pièce 21 à mesurer sont mesurées par tronçons successifs dans le sens longitudinal ; en raison du pouvoir de définition et de la précision de mesure, les tronçons élémentaires mesurés ou à mesurer ont une longueur en sens axial d'environ 1/1000 mm. Comme Le début de ta pièce 21 est pris en compte lors de son entrée dans le rayon laser étalé 13 et que la vitesse constante est predefinie, chacune des mesures peut être associée à un point (longueur) de La pièce 21 déterminé dans son sens axial.En d'autres termes, Lorsque L'extrémité de La pièce 21 qui se trouve en avant dans Le sens du mouvement a été déterminée, il est possible à partir du temps qui s'est écoulé et qui a été également mesuré, de connaître le parcours effectué en sens axial par la pièce 21 et par conséquent la position d'un point de mesure sur La pièce 21. Celå s'effectue essentiellement au moyen -de la partie de l'appareil affectée au traitement des données A L'aide de L'appareil d'affichage et également à L'aide du traceur de courbes et de l'imprimante on peut afficher à des instants quelconques les valeurs mesurées correspondantes, mais on peut également déterminer et enregistrer les valeurs mesurées en continu ou par pas de 1/1000 de mm sur toute La Longueur de La pièce 21. Pendant la traversée du rayon Laser étalé 13 à vitesse constante par les pièces 21 on peut aussi faire tourner La pièce autour de son axe longitudinal de sorte que l'on peut en plus mesurer sa rotondité. On règle La vitesse de La pièce 21 en fonction de t'inver- valle que l'on veut avoir entre Les différents points de mesure sur ta Longueur de parties déterminées de la pièce On choisit également de façon appropriée la grandeur mesure/ unité de temps. Les figures 2 à 5 montrent un exemple de réalisation d'un dispositif destiné à La mise en oeuvre du procédé de mesure décrit plus haut, à t'aide d'un appareiL Laser 11 du commerce décrit pLus haut. L'appareil de mesure au Laser 11, dont on a retiré par exemple le moyen de fixation de pièce 18, est utilisé dans une position décalée en rotation de 90 par rapport à L'un des grands côtés 24 et iL est fixé par sa plaque 16 à un support 26 dirigé vertica lement. L'appareil de mesure à laser 11 est disposé de façon que le plan 19 de la grande surface du rayon laser étalé 13 soit placé horizontalement.Au-dessous et à faible distance de l'appareil de mesure à Laser 11 se déplace également horizontalement et dans le sens longitudinal de l appareil de mesure à laser une bande transporteuse 27 ayant pour rôle d'apporter les pièces 21 à contrôler ou à mesurer. Au support 26, qui est tenu à poste fixe de façon non représentée, est fixé en plus un dispositif de manipulation des pièces 21 qui a un tunnel de mesure 28 allongé dirigé verticalement, à section droite rectangulaire. Le tunnel de mesure 28 est en saillie par son extrémité inférieure dans La zone du rayon Laser étalé 13 à L'intérieur de L'espace 17 entre L'émetteur 12 et Le récepteur 14 de l'appareil de mesure à laser 11. Pour le passage du rayon laser étalé 13, Le tunnel de mesure 28 possède dans sa partie inférieure, sur deux côtés opposés, des fentes 29 oblongues placées horizontalement (voir La figure 4). Pour exécuter une mesure en atmosphère propre (dite de salle blanche), Le tunnel de mesure 28 est pourvu dans une partie supérieure, sur sa face postérieure, d'un filtre à air 31 fixé par bride.A L'intérieur du tunnel de mesure 28 est prévu dans La partie supérieure un vérin pneumatique 32 tenu de façon fixe entre une paroi supérieure 33 et une cloison intermédiaire 34. Dans La partie inférieure du tunnel de mesure 28 est en sailtie une tige de piston 36 entrai née par le vérin pneumatique 32 qui est creuse et qui porte à son extrémité inférieure une ventouse 37. Audessus de ta ventouse 37, une plaque de guidage 38 est reliée rigidement à la tige de piston 36 et elle est guidée par deux tiges de guidage 39 paralLèles tenues fermement entre La cloison intermédiaire 34 et une paroi inférieure 41. A l'aide de la ventouse 37 qui est située à une certaine distance au-dessus de la bande convoyeuse 27, une pièce à mesurer 21 est saisie et tenue puis introduite à vitesse constante dans le tunnel de mesure 28 au moyen de La commande d'entraînement pneumatique 32, la pièce à mesurer 21 passant sur toute sa longueur à travers le rayon laser étalé 13 dans le sens de L'épaisseur de ce dernier. Le dispositif de mesure 10 peut être tel que le dispositif d'affichage qui lui est relié effectue une comparaison entre une valeur de consigne et la valeur réelle. Quand te résultat de cette comparaison est positif, c'est à dire quand la pièce 21 à mesurer se trouve à I'intérieur d'une gamme de tolérances prédéfinies, eLle est déposée à nouveau à t'aide de ta ventouse 37 sur la bande convoyeuse 27. Quand la pièce 21 à mesurer ne se trouve pas à L'intérieur de cette gamme de tolérances, la pièce 21 en question est évacuée latéralement du tunneL de mesure 28 par un dispositif éjecteur 46. Le dispositif éjecteur 46 possède un bras de levier 47 qui est articulé par son extrémité inférieure sur un côté 48 du tunnel de mesure 28 dans une zone proche de La paroi inférieure 41 de ce dernier.Le bras de levier 47 possède à son extrémité libre un élément incliné 49, en saillie à peu près perpendiculairement, qui peut pénétrer dans le tunnel de mesure 10 en passant par une ouverture 51 ménagée dans la paroi Latérale 48. Quand on constate à L'aide du dispositif de mesure 10 que la pièce 21 mesurée est à rejeter, Lorsque la mesure est terminée, c'est à dire à un moment ou La ventouse 37 se trouve avec La pièce 21 en position haute, on fait pivoter le bras de levier 47 avec L'élément incliné 49 pour introduire celui-ci dans le tunnel de mesure 28 de façon qu'il se trouve juste en dessous de ta pièce 21 que t'on vient de mesurer.Le dispositif d'aspiration reLié à la ventouse 37 est alors coupé et ta pièce à rejeter tombe en chute libre hors du tunnel de mesure 28 en lissant sur L'élément incliné 49 à travers l'ouverture 51. Le dispositif éjecteur 46 et te bras de Levier 47 reviennent ensuite à leur position initiale de sorte que la ventouse 37 peut etre remise par La tige de piston 36 à sa position basse pour recevoir une nouvelle pièce 21. Il va de soi que ta commande de la ventouse 37 peut également etre effectuée autrement que par un dispositif pneumatique, par exemple à L'aide d'un circuit hydraulique ou d'un moteur. L'essentiel est que le passage de la pièce 21 à travers le rayon laser étalé 13 s'effectue à vitesse constante pendant La phase de mesure. La ventouse 37 peut aussi être remplacée par un autre dispositif à adhérence, par exemple un dispositif à aimant. Le procédé de mesure de L'invention peut être mis en oeuvre à L'aide d'autres dispositifs de manipulation, par exemple à l'aide d'un dispositif à cylindres obliques dont les cylindres sont entrainés de façon telle que, pendant son mouvement longitudinal de traversée du rayon laser étalé, la pièce, par exemple cylindrique, soit mise en rotation. Ainsi on peut vérifier aussi La rotondité de la pièce cylindrique. Une autre possibilité consiste à réaliser le déplacement de La pièce lors de la mise en oeuvre du procédé de mesure au moyen d'un montage entre pointes bien connu dans l'usinage des pièces par enlèvement de copeaux, et à mouvoir ainsi ta pièce à travers Le rayon laser étalé 13, qu'et Le soit ou non en rotation. Il est évidemment possible également de rendre mobile l'ap- pareil de mesure à laser 11 et de montrer la pièce à poste fixe. Pendant L'exécution d'une mesure les valeurs mesurées peuvent être affichées en permanence ou mises en mémoire pour etre affichées à tout moment sur commande. REVENDICATIONS 1. Procédé pour ta mesure du diamètre et/ou de la rotondité de pièces en relation avec leur longueur, au moyen d'un appareil de mesure à laser, selon lequel La pièce soumise à mesure est déplacée entre une partie émettrice et une partie réceptrice de l'appareil de mesure, à une vitesse prédéfinie constante, au moins par courses successives, caractérisé en ce qu'on utilise un appareil de mesure à rayon Laser (11) connu en soi qui produit un rayon Laser de forme étalée (13) obtenu à partir d'un rayon laser par glissement parallèle de celui-ci, on déplace La pièce à mesurer (21) à travers le rayon Laser (13) dans une direction perpendiculaire au plan de ce dernier, ta largeur (B) de ce rayon Laser étalé étant supérieure au diamètre Le plus grand de la pièce (21) et on détermine le point de mesure à chaque moment dans te sens de ta longueur de la piece (21) à partir de L'instant où La pièce pénètre dans le rayon laser étalé et à partir de la vitesse prédéfinie de la pièce. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on déplace La pièce (21) pour lui faire traverser de toute sa longueur le rayon laser étalé (13). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce qu'on met la pièce en rotation sur elle-même pendant qu'on lui fait traverser Le rayon Laser étalé (13) 4. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les valeurs mesurées sont enregistrées en continu et/ou peuvent être appelées à tout moment pour être affichées. 5. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on modifie la vitesse de La piece (21) par courses successives pendant La traversée du rayon.