Brevet FR2646707A1 — publié le 19901109

Machine de mesure munie de moyens de poignée pour déplacer une tête de mesure de la machine suivant trois axes. La présente invention concerne une machine de mesure munie d'un palpeur destiné à détecter, en mouvement, les dimensions linéaires d'un corps, et, plus particulièrement, une machine de mesure du type comprenant une base munie d'un plan de mesure et de moyens de guidage définissant un premier axe longitudinal ou axe X par rapport au plan de mesure, un premier chariot en forme de portique pouvant.se déplacer le long de ces moyens de guidage et muni de seconds moyens de guidage définissant un second axe ou - axe Y disposé transversalement par rapport au plan de mesure, un second chariot pouvant se déplacer sur ce seconds moyens de guidage et muni de troisièmes moyens de guidage définissant un troisième axe ou axe Z orthogonal au plan de mesure. et une tête de mesure portant le palpeur, cette tête de mesure étant portée par le chariot et pouvant se déplacer par rapport à celui-ci suivant l'axe Z. Dans les machines de ce type, la mesure est généralement effectuée en mouvement en amenant le palpeur en contact avec le corps à détecter. Le palpeur est relié à des moyens de 'détection et de traitement de type classique qui enregistrent les coordonnées du point de contact. Le mouvement de chariots-et de la tête de mesure, au moins dans les machines de petites dimensions, est généralement obtenu en déplaçant manuellement la tête de mesure, et par conséquent indirectement les chariots, vers le corps à mesurer. Il est évident qu'une manoeuvre manuelle de ce' type provoque des tensions et des vibrations dans la tête de mesure, en introduisant par conséquent des erreurs de mesure. Dans les machines de plus grandes dimensions, le déplacement des différentes parties est obtenu manuellement ou par des moyens de manoeuvre électriques, mais d'une manière indépendante pour chacun d'eux. Cette seconde solution ne permet évidemment pas la translation simultanée des différentes parties mobiles de la machine suivant les axes respectifs, et rend les cycles de mesure longs et complexes. Le but de la présente invention est de créer une machine de -mesure qui ne présente plus les inconvénients liés aux machines de mesures classiques décrites ci-dessus. A cet effet, la présente invention concerne une machine de mesure du type comprenant une base munie d'un plan de mesure et de premiers moyens de guidage définissant au moins un premier axe, au moins un chariot pouvant glisser le long des premiers moyens de guidage, et une tête de mesure munie d'un palpeur, cette tête de mesure étant portée par le chariot et pouvant se déplacer par rapport à celui-ci suivant son axe de translation propre orthogonal au premier axe, machine caractérisée en ce que le chariot comprend.des moyens de poignée munis d'au moins un élément de manoeuvre pour commander manuellement la translation de la tête de mesure, et des moyens de transmission destinés à coupler l'élément de manoeuvre à la tête de mesure. Suivant d'autres caractéristiques et améliorations selon l'invention, la machine comprend un premier chariot de type portique pouvant se déplacer le long des premiers moyens de guidage de la base et muni de seconds moyens de guidage définissant un second axe (Y) orthogonal au premier axe (X) et d'un second chariot pouvant se déplacer le long des seconds moyens de guidage, la tête de mesure étant portée par le second chariot, ce second chariot étant muni de moyens de poignée et logeant les moyens de transmission Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de poignée sont symétriques par rapport à.un plan médian vertical (M) du second chariot parallèle au premier axe (X). Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de manoeuvre peut tourner autour de son axe propre. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de transmission sont de type mécanique et comprennent une chaîne d'entraînement cinématique pour transformer une rotation de l'élément de manoeuvre une translation de la tête de mesure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une autre caractéristique de l'invention, les moyens de transmission comprennent une courroie fixée, par ses extrémités, à la tête de mesure au moins une poulie destinée à entraîner cette courroie,. et des moyens de couplage angulaire montés entre l'élément de manoeuvre, et la poulie de traction Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de couplage angulaire comprennent au moins une autre courroie qui transmet l'entraînement d'une poulie d'entraînement couplée angulairement à l'élément de manoeuvre à une poulie de rappel fixée angulairement à la poulie de traction. Suivant une -autre caractéristique de l'invention, les moyens de poignée comprennent une paire de bras de support partant frontalement du second chariot, et au moins une poignée tubulaire fixée à ces bras. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la poignée peut tourner sur son axe propre, et en ce que l'élément de manoeuvre rotatif est constitué par cette poignée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la poignée est fixée aux bras de support, et en ce que l'élément de manoeuvre comprend au moins un bouton coaxial avec cette poignée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la poignée comprend au moins deux boutons pour commander la translation de la tête à au moins deux vitesses différentes. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de poignée comprennent des moyens de support fixés au second chariot et un siège anatomique pour le pouce d'un opérateur, ce siège étant formé sur les moyens de support et en ce que l'élément de manoeuvre comprend un bouton pouvant tourner sur les moyens de support. Suivant une *autre caractéristique de l'invention, des moyens de blocage destinés à bloquer les moyens de transmission. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de blocage comprennent un frein de blocage appliqué à un élément rotatif des moyens de transmission Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de blocage comprennent des moyens d'embrayage entre entre la poignée et-l'un au moins des bras du support. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de transmission comprennent un moteur électrique pour entraîner la translation de la tête de mesure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moteur électrique est commandé par les moyens de poignée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moteur électrique est commandé par au moins un bouton poussoir placé au moins à proximité des moyens de poignée. Différentes formes préférées de réalisation de l'invention seront décrites ci-après, simplement à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté, en élévation, d'une première forme de réalisation d'une machine de mesure selon le principe de la présente invention; la figure 2 est une vue deface, en élévation, de la machine à la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan, de dessus, de la machine à la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, suivant la ligne IV-IV à la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V à la figure 4; - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI à la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII à la figure 4; - la figure 8 illustre schématiquement, dans une vue en plan de dessus, un mécanisme de- manoeuvre cinématique de la machine à la figure 1; - la figure 9 illustre schématiquement, dans une vue de côté en élévation, le mécanisme cinématique à la figure 8; - les figures 10, 11, 12, 13 illustrent schématiquement différentes formes de réalisation de mécanismes de manoeuvre cinématique d'une machine de mesure selon les principes de-la présente invention; - la figure 14 illustre schématiquement, en perspective, un détail d'une autre forme de réalisation d'une machine de mesure selon les principes de la présente invention; et - les figures 15 et 16 illustrent schématiquement, respectivement dans une vue de côté en élévation et dans une vue en plan, deux variantes de réalisation d'un mécanisme de manoeuvre cinématique de la machine à la figure 14. - En se référant aux figures 1 et 3, une machine de mesure de type à portique destinée à détecter les dimensions de différents.corps à mesurer, est repérée d'une faGon générale par la référence 1. La machine 1 comprend une base 2 définissant un plan de mesure 3 sur sa face supérieure et comportant, sur les côtés de ce plan de mesure 3, une paire de guides longitudinaux 4 définissant un premier axe de mesure. La machine 1 comprend en outre un premier chariot en forme de portique 5 comprenant une paire de panneaux latéraux 6 pouvant glisser le long des guides respectifs 4, et une pièce transversale supérieure 7 munis de guides transversaux 8 définissant un second axe ou axe Y orthogonal à l'axe X. Sur ces guides 8 vient glisser un second chariot 9 définissant, dans une zone faisant saillie vers l'avant par rapport à la pièce transversale 7, une cavité de passage 10 dans laquelle est fixée l'extrémité inférieure d'un tube métallique essentiellement tubulaire 11. A l'intérieur du tube métallique 11, qui est ouvert vers le bas et comporte intérieurement des surfaces de guidage 12, se trouve montée en glissement une tête de mesure de type à colonne 13 appelée ci- après pour plus de brièveté "colonne 13". Cette colonne 13 qui présente une section polygonale creuse, peut se déplacer le long d'un axe vertical ou axe Z par rapport au second chariot 9, et porte, à son extrémité inférieure 14, un palpeur 15 qui peut coopérer, en cours d'utilisation, avec la pièce de travail à mesurer. Le palpeur 15 est relié à un bloc de traitement et d'enregistrement de type classique qui n'est donc. pas illustré ici et qui sert à détecter les coordonnées spatiales (X, Y, Z) des points de contact entre le corps mesuré et le palpeur l4. Vers l'avant du second chariot 9 partent deux bras latéraux d'un seul tenant 16 entre les extrémités desquels est fixée une poignée 17 présentant-un axe horizontal. Si l'on se réfère maintenant aux figures 4 et 5, les bras 16 sont creux et définissent, sur leurs parois intérieures et extérieures respectives 18, 19, des trous de passage coaxiaux respectifs 20, 21. Dans les trous 21-des parois -extérieures 19 sont montés, sans jeu radial, deux supports creux essentiellement en forme de coupelle 22 qui se vissent sur des parties d'extrémité 'filetées respectives 23 d'un arbre de support transversal 24 de la poignée 17, ces extrémités filetées 23 se vissant dans des sièges- filetés axiaux respectifs 25 des supports en forme de coupelle. - -2646707 La poignée 17 présente une forme tubulaire à profil longitudinal légèrement concave. Aux extrémités opposées de cette poignée 17 sont fixés, par des vis 26, deux coussinets de support 27, 28 logés avec un certain jeu radial dans les trous 20 des parois intérieures 18 des bras 16, et supportés radialement par des roulements à billes 29, 30 montés sur l'arbre 24. Un ressort hélicoïdal 34 pré-comprimé entré un support 22 et l'anneau intérieur du roulement 30, maintient l'autre roulement 29 en butée axiale contre le support 22 opposé. Les bras 16 sont disposés symétriquement par rapport à un plan vertical médian M du chariot 9 et de la tête de mesure 13, parallèlement à l'axe X, la poignée 17 étant symétrique par rapport à ce plan. A l'intérieur du chariot 9 est logé un dispositif de transmission 35 reliant la poignée 17 à la colonne 13 et servant à transformer une rotation de la première en une translation verticale de la seconde. Plus particulièrement, le dispositif 35 comprend un arbre 36 d'axe horizontal parallèle à l'axe de l'arbre 24, cet arbre 36 étant supporté, à ses extrémités, par une paire de roulements à billes 37 logés respectivement dans une première console en forme de L 38 fixée à une paroi intérieure 39 du chariot 9, et à une seconde console en forme de C 40 fixée à l'intérieur de la cavité 10 et partiellement logée dans une ouverture frontale 44 du tube métallique 11. L'arbre 24 et l'arbre 36 sont couplés angulairement ensemble par une courroie dentée 45 venant en prise avec une poulie d'entraînement 46 montée sur le coussinet de support 27 de l'arbre 24 par las mêmes vis 26 que celles fixant ce coussinet à la poignée 17, et avec une poulie entraînée 47 fixée par une goupille transversale 48 à l'extrémité de l'arbre 36 la plus voisine de la console 38. Une autre poulie 50 est montée sur l'extrémité opposée de l'arbre 36 par une goupille 49, cette poulie venant en prise avec une courroie dentée 54 fixée à la colonne 13. Plus particulièrement, la courroie 54 est fixée verticalement à ses extrémités, par des bornes d'attache respectives 55 dont l'une seulement est illustrée à la figure 5, sur une face avant 56 de la colonne 13. Au-dessus et au-dessous de la poulie 50 autour de laquelle elle tourne, la courroie 54 vient en prise avec des poulies intermédiaires respectives 57 montées en rotation sur des tiges respectives 58 fixées à la console 40 parallèlement à l'arbre 36, de manière à maintenir la courroie tendue parallèlement à la face 56 de la colonne 55. La fonction de la machine 1 est connue en soi en ce qui concerne les opérations de mesure. Plus particulièrement, le palpeur'15 est amené en contact avec la pièce de travail à mesurer, et le bloc de traitement et d'enregistrement détecte les coordonnées spatiales (X,Y,Z) des points de contact. Le déplacement du chariot de type portique 5 suivant l'axe X et du chariot 9 suivant l'axe Y, est obtenu manuellement en serrant la poignée 17 et en la déplaçant dans la direction voulue. Le déplacement de la colonne 13 suivant l'axe Z est obtenu -en faisant tourner la poignée 17 autour de l'arbre 24. La poulie d'entraînement 46 fixée à celle-ci tourne également avec la poignée 17 et par conséquent avec l'arbre 36 auquel la courroie 45 transmet le mouvement par la poulie 47. La poulie 50, fixée à l'arbre 36, tourne et transmet le mouvement à la courroie 54 fixée, comme indiqué cidessus, à la colonne 13 qui effectue donc un mouvement de translation vertical suivant l'axe Z à une vitesse égale à la vitesse périphérique du cylindre primitif de la poulie 50. Par une commande manuelle unique on obtient donc simultanément un déplacement du palpeur 15 suivant les trois axes X, Y, Z. De plus, étant donné la symétrie des bras 16 et de la poignée 17 par rapport au plan M, l'effort de manoeuvre manuel, en particulier dans la direction X, est essentiellement constitué par une force pure, c'est-à-dire qu'il n'existe sur le chariot 9 aucun couple induit autour de l'axe Z qui pourrait altérer la mesure. Les figures 8 et 9 illustrent schématique- ment le principe de fonctionnement décrit ci-dessus en utilisant pour les différentes parties les mêmes références numériques que celles utilisées dans la description précédente. Les figures 10 à 16 illustrent schématique- ment diverses autres formes de réalisation de la machine 1, et en particulier du dispositif de transmission 36, en utilisant là encore pour plus de clarté lés mêmes références numériques pour indiquer les mêmes parties ou des parties correspondant à celles déjà décrites. En particulier, dans la forme de réalisation illustrée à la figure 10,. la poignée 17 est fixée aux bras 16 et l'on peut faire tourner l'arbre 24 sur lequel sont montées deux poignées 60, 60' fixées à des poulies d'entraînement associées 46, 46' de diamètres différents. Chacune des poulies 46, 46' est couplée- angulairement par une courroie 45 à une poulie correspondante 47 d'un arbre de rappel 36 qui transmet l'entraînement à la colonne 13 de la manière décrite ci-dessus. Par suite, en manoeuvrant l'une ou l'autre des poignées 60, 60' on obtient des translations de vitesses différentes de la colonne 13. La forme de réalisation illustrée à la figure 11 est tout à fait analogue à'celle écrite et représentée en détails aux figures 8 et 9 avec cette seule différence qu'un frein de blocage 61 est utilisé sur l'arbre 36; ce frein étant commandé par un levier 62 pour bloquer la colonne 13. La forme de réalisation à la figure 12 est analogue à celle représenté à la figure 11 mais, dans ce cas, le blocage de la translation de la colonne 13 peut être effectué directement sur la poignée 17. -A une extrémité de cette poignée 17 est couplé angulairement un manchon rainuré 63 pouvant glisser axialement, ce manchon étant muni d'un embrayage frontal 64 destiné à coopérer avec l'un des bras 16 pour bloquer la poignée 17 elle-même. La figure 13 illustre une forme de réalisation dans laquelle la poignée 17 est remplacée par une paire de boutons latéraux 65 couplés angulairement aux extrémités opposées d'un arbre 66 sur lequel est montée la poulie d'entraînement 46. 'La transmission de l'entraînement à la colonne 13 est analogue à'celle précédemment décrite. Aux figures 14 à 16, on décrit enfin une autre forme de réalisation dans laquelle le chariot 9 comporte en face avant, à la place des bras 16 et de la poignée 17, une console 67 portant sur sa face supérieure un bouton 68 présentant un axe incliné situé dans un plan vertical, ce bouton étant muni, à son extrémité, d'un logement anatomique 69 destiné à recevoir le pouce d'un opérateur (figure 14). Dans une première variante (figure 15) le bouton 68 est fixé à un arbre 70 muni d'une vis sans fin 71 venant en prise. avec une roue dentée 72 montée sur le même arbre que la poulie 50 actionnant la courroie 54 fixée à la colonne 13. Dans une seconde variante (figure.16) la roue dentée 72 est montée sur un arbre muni d'une poulie d'entraînement 46 qui communique le mouvement à un arbre de rappel 36 et par conséquent à la colonne 13 de la manière décrite ci-dessus. Lorsqu'on étudie les caractéristiques de la machine 1 réalisée selon la présente invention, les avantages qu'elle permet d'obtenir apparaissent à l'évidence. En particulier, la translation du palpeur suivant les trois axes de mesure est obtenue d'une manière simple en agissant sur un élément de manoeuvre manuelle unique, sans produire la moindre déformation ou la moindre oscillation de l'une quelconque des parties en mouvement relatif. Enfin, il est clair que différentes modifications et variantes peuvent être apportées à la machine 1 sans sortir du cadre de la présente invention. En particulier, or. peut faire varier les moyens de transmission du mouvement entre la poignée ou le bouton et la colonne 13: par exemple, à la place des courroies dentées, on pourrait utiliser des courroies lisses, des chaînes, des câbles d'acier enroulés, des mécanismes à pignon et crémaillère, ou des roues à friction. De plus, dans la forme de réalisation à la figure 10, on pourrait utiliser un plus grand nombre de boutons de manoeuvre pour obtenir un plus grand nombre de vitesses différentes de translation de la colonne 13. Enfin, la manoeuvre 13 peut être effectuée par un moteur électrique commandé par le poignée ou par un ou plusieurs boutons poussoirs placés. sur la poignée eile-même ou à proximité de celle-ci. R E V E N D I CATIONS 1) Machine de mesure du type comprenant une base munie d'un plan de mesure et de premiers moyens de guidage définissant au moins un premier axe, au moins un chariot pouvant glisser le long des premiers moyens de guidage, et une tête de mesure (13) munie d'un palpeur (15), cette tête de mesure étant portée par le chariot (9) et pouvant se déplacer par rapport à celui-ci suivant son axe de translation propre orthogonal (y) au premier axe (x), machine caractérisée en ce que le chariot (9) comprend des moyens de poignée (17,65,69) munis d'au moins un élément de manoeuvre (17,60,65) pour commander manuellement la translation de la tête de mesure (13), et des moyens de transmission (46,45,47,36,50,54) destinés à coupler l'élément de manoeuvre (17,60,65,68) à la tête de mesure (13). 2) Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier chariot de type portique (5) pouvant se déplacer le long des premiers moyens de guidage (4) de la base (2) et muni de seconds moyéns de guidage (8) définissant un second axe (Y) orthogonal au premier axe (X) et d'un second chariot (9) pouvant se déplacer le long des seconds moyens de guidage (8), la tête de mesure (13) étant portée par le second chariot (9), ce second chariot (9) étant muni de moyens de poignée (17,65, 69) et logeant les moyens de transmission (35)'. 3) Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de poignée (17,65,69) sont symétriques par rapport à un plan médian vertical (M) du second chariot (9) parallèle au premier axe (X). 4) Machine selon. l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que 2646707. l'élément de manoeuvre (17,60,65,68) peut tourner autour de son axe propre. ) Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de transmission (35) sont de type mécanique et comprennent une chaîne d'entraînement cinématique (46,45,47,36,50,54) pour transformer une rotation de l'élément de manoeuvre (17,60,65,68) en une translation de la tête de mesure (13). 6) Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de transmission (35) comprennent une courroie (54) fixée, par ses extrémités, à la tête de mesure (13), au moins une poulie (50) destinée à entraîner cette courroie, et des moyens de couplage angulaire (46,45,47,36) montés entre l'élément de manoeuvre (17,60,65,68) et- la poulie de traction (50). 7) Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de couplage angulaire comprennent au moins une autre courroie (45) qui transmet l'entraîner.ent d'une poulie d'entraînement (46.) couplée angulairement à l'élément de manoeuvre (17,60,65,68), à une poulie de rappel (47) fixée angulairement à la poulie de traction (50). 8) Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de poignée comprennent une paire de bras de support (16) partant frontalement du second chariot. (9), et au moins une poignée tubulaire (17) fixée à ces bras (16). 9) Machine selon la revendication 8, caractérisée'en ce que la poignée (17,65) peut tourner sur son axe propre, et en ce que l'élément de manoeuvre rotatif est constitué par cette poignée (17,65). ) Machine selon la revendication '8, caractérisée en ce que la poignée (17)est fixée' aux bras de support (16), et en ce que l'élément de manoeuvre comprend au moins un bouton (6) coaxial avec cette poignée (17). 11) Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux boutons (60,60') pour commander la translation de la tête (13) à au moins deux vitesses différentes. 12) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de poignée comprennent des moyens de support (67) fixés au second chariot (9) et un siège anatomique (69) pour le pouce d'un opérateur, ce siège étant formé sur les moyens de support (67), et en ce que l'élément de manoeuvre comprend un bouton (68) pouvant tourner sur les moyens de support (67). 13) Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de blocage (62, 63, 64) destinés à bloquer les moyens de transmission (35). 14) Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que -les moyens de blocage comprennent un frein de blocage (61) appliqué à un élément rotatif (36) des moyens de transmission (35). ) Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que les moyens de blocage comprennent des moyens d'embrayage (63, 64) la poignée (17) et l'un au moins des bras (16) du support. 16) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens de transmission comprennent un moteur électrique pour entraîner la translation de. la tête de mesure (13). 17) Machine selon la revendication 16, caractérisée en ce que le moteur électrique est commandé par les moyens de poignée. 18) Machine selon la revendication 16, caractérisée en ce que le moteur électrique est commandé par au moins un bouton poussoir placé au- moins à proximité des moyens de poignée.