Brevet FR2592949A1 — publié le 19870717

La présente invention concerne un système de mesure électromécanique pour la conversion de faibles déplacements en signaux électriques proportionnels, en particulier pour la mesure de macroprofils et microprofils de surfaces, avec une aiguille reliée à une extrémité d'un cristal piezoélectrique dont la tension du signal est appliquée à un amplificateur et à un appareil indicateur. L'invention vise à réaliser un svstème de mesure simple et très souple. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'aiguille est fixée sur un levier lui-même fixé sur un bottier à suspension clastique, assurant la protection de l'aiguille et constituant la référence pour le déplacement de l'aiguille. Le levier ou bras est avantageusement constitué par une mince plaquette oblongue à rebords repliés, s'étendant pratiquement jusqu'au point de fixation du levier et sur lesquels sont fixées des pattes soutenant le cristal piezoélectrique et par exemple découpées dans le matériau de la plaquette. Une patte est avantageusement disposée au milieu du levier, tandis que la seconde patte est disposée au point de fixation. ta force appliquée au cristal est ainsi amplifiée et des résonances propres gênantes du cristal sont éliminées presque totalement. Le levier peut avantageusement être fixé par un bloc ou une cale sur le bottier, le bloc étant fixé sur une patte repliée et ajustable à l'aide d'une vis de réglage. On obtient ainsi un dispositif de suspension de l'aiguille ne comprenant que quelques pièces et facile à monter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente les composants d'un rugosimètre selon l'invention; la figure 2a est le plan du bottier de l'aiguille; la figure 2b est la coupe du boîtier de l'aiguille; la figure 2c est la coupe du bpttier de l'aiguille monté et ajusté; la figure 3a est le plan du levier disposé dans le bottier de l'ai guille pour soutenir cette dernière; la figure 3b est la coupe dudit levier; et la figure 4 est une vue en perspective du rugosimètre. La figure 1 représente schématiquement les composants d'un rugosimètre selon l'invention. Ce dernier comprend une aiguille 1 disposée à l'extrémité du levier 2 selon figure 3. Un cristal piezoélectrique 3, fixé sur le levier 2, délivre des signaux proportionnels aux déviations verticales de l'aiguille 1 pendant la translation du rugosimètre sur la surface dont la rugosité doit être mesurée. Les signaux du cristal piezoélectrique sont appliqués à un amplificateur 4, un redresseur 5 et un intégrateur 6, qui effectue une intégration toutes les 4 secondes environ. Le signal intégré est appliqué à un appareil indicateur 7 et de préférence à un afficheur numérique. Avant le début de la mesure, il convient de mettre l'intégrateur 6 à 0 et de décharger le cristal piezoélectrique. Pendant la mesure proprement dite, un petit moteur électrique logé dans le rugosimètre selon figure 4 déplace l'aiguille 1 sur la surface considérée. L'aiguille 1 est suspendue dans un bottier dont une extrémité est suspendue élastiquement. La longueur du bottier est d'environ 46 mm. Le boîtier ne comporte qu'une petite ouverture 8a sur laquelle l'aiguille 1 est en saillie. L'aiguille est ainsi protégée contre des obstacles pendant la translation sur la surface considérée. Le boîtier 8 sert en outre à la fixation de l'aiguille 1 par un levier 2 d'une longueur d'environ 29 mm.Le levier 2 est constitué par une plaquette oblongue perforée, avec des rebords repliés qui ne s éten- dent toutefois pas jusqu'au point de fixation 10 du levier sur le bottier. La hauteur des rebords est d'environ 1 mm. Des pattes lia, llb sont fixées sur la plaquette, par rivetage, soudage par pointes ou découpage par exemple, pour soutenir le cristal piezoélectrique 3. La hauteur des pattes lia, ilb est d'environ 3,3 mm, tandis que la longueur du cristal 3 est d'environ 12,5 mm. La patte lia est disposée au milieu du bras et la seconde patte lib se trouve au point de fixation. Le cristal 3 décèle ainsi les déviations et la force appli- quée à l'aiguille est amplifiée.Un autre avantage du raccourcissement du cristal piezoélectrique 3 réside dans la réduction de la sensibilité aux vibrations gênantes. Le levier 2 est fixé sur le bottier 8 par un bloc 15 qui est fixé sur une patte 12 dans le bot- tier 8 (figure 2). Une vis de réglage (passant dans l'ouverture 13) permet ainsi d'ajuster le bloc en position horizontale. Le bottier 8 de l'aiguille est fixé sur le châssis à l'aide de vis passant dans les ouvertures 14, une vis étant isolée du bottier et transmettant le signal du cristal 3. Le boîtier peut ainsi être produit en une seule pièce par découpage et estampage de bronze au béryllium chromé. Les rebords repliés permettent au levier 2 d'absorber des forces longitudinales. Une mesure de contrôle sur une surface de référence à rugosité connue peut le cas échéant être effectuée avant la mesure proprement dite. La sensibilité de la forme de réalisation décrite est de 0,1 pm pour une force d'application de l'aiguille d'environ ~2 10 N. La réalisation du rugosimètre permet en outre son adaptation à des surfaces quelconques. il est muni de patins à rayon de courbure grand par rapport à la longueur d'onde de la surface, de sorte que le boîtier ne se déplace pratiquement pas en fonction de la rugosité de la surface et peut ainsi servir de référence pour les déplacements de l'aiguille. Le rugosimètre complet de 6 x 2 x 14 cm se met facilement en poche. Bien entendu, diverses modifications peuvent entre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Système de mesure électromécanique pour la conversion de faibles déplacements en signaux électriques proportionnels, en particulier pour la mesure de macroprofils et microprofils de surfaces, avec une aiguille reliée à une extrémité d'un cristal piezoélectrique dont la tension du signal est appliquée à un amplificateur et à un appareil indicateur, ledit svstème étant caractérisé en ce que l'aiguille (1) est fixée sur un levier (2) qui, pour la protection de l'aiguille (1), est fixé sur un bottier (8) à suspension élastique. 2. Système de mesure électromécanique selon revendication 1, caractérisé en ce que le levier (2) est constitué par une mince pla quette oblongue à rebords repliés s'étendant pratiquement jusqu point de fixation (10) du levier (2) sur le bottier (8). 3. Système de mesure électromécanique selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que des pattes (lia, 11b) sont fixées sur la plaquette pour supporter le cristal piezoélectrique (3). 4. Système de mesure électromécanique selon revendication 3, caractérisé en ce que la première patte (lia) est disposée à proximité du milieu du levier (2), tandis que la seconde patte (i lb) est disposée au point de fixation (10). 5. Système de mesure électromécanique selon revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le levier (2) est fixé sur le boîtier (8) par un bloc (15) fixé sur une patte (12) et ajustable à l'aide d'une vis de réglage (13).