Brevet FR2644577A1 — publié le 19900921

i 2644577 Dispositif de mesure L'invention concerne un dispositif de mesure comportant au moins un palpeur de mesure pouvant être placé sur un manchon qui se déplace en ligne droite. On connait depuis longtemps, dans un grand nombre de variantes, des dispositifs de mesure du type précité. Ainsi, par exemple, la DE 34 30 086 Ail montre un manchon pour des machines de mesure de coordonnées: manchon utilisé dans un corps de guidage et portant un palpeur de mesure à son extrémité frontale inférieure. L'EP 00 27 060 A1 divulgue une machine de mesure de coordonnées dans laquelle un manchon comportant un palpeur de mesure peut se déplacer selon l'axe longitudinal. Ce dispositif de mesure comporte un système de mesure optique pour saisir le mouvement du manchon, lequel produit un signal indicateur. On connait d'après la DE 31 09 856 C2 un dispositif de mesure de hauteur, dans lequel un chariot comportant un palpeur de mesure peut être déplacé en hauteur par un moteur. Pour produire une force de mesure constante lors de l'appui sur une surface de mesure, un accouplement à champ magnétique est monté à la suite du moteur. Le moteur fournit ainsi, d'une part, l'entraînement du chariot comportant le palpeur de mesure, et d'autre part la force de mesure constante recherchée. Il existe en outre des interféromètres à laser pour la mesure de longueur dans les dispositifs de mesure, qui toutefois exigent beaucoup de place, en régle générale, et dont la technique de construction est relativement coûteuse. Le but de l'invention est de procurer un dispositif de mesure du type précité qui permet de mesurer, de façon reproductible, avec une très grande précision et sans interférence notable de l'invironnement, des pièces à usiner par contact d'une palpeur de mesure appuyant avec une force de mesure donnee. Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait que le manchon est déplacé par un moteur électrique avec intercalation d'un dispositif producteur de forces de 2 264457-?- mesure, et qu'il est en relation fonctionnelle, à son extrémité opposée au plapeur de mesure, avec un interféromètre à laser pour fournir la position de contact du palpeur. Avec ce dispositif de mesure, on peut mesurer des pièces à usiner, par contact, de façon fiable, rapide et précise. Le palpeur de mesure est fixé sur un manchon mobile sur le côté postérieur duquel on prévoit un miroir qui réfléchit le rayon laser de l'interféromètre. Le réglage électronique de la température et du courant de la diode laser se trouve dans l'appareil de commande et d'affichage. Etant donné que l'alimentation en courant produit beaucoup de chaleur perdue, on utilise un carter séparé indépendant de l'appareil de commande, grâce à quoi la précision du réglage de température n'est pas compromise. Pour assurer une longue durée de vie de - l'interférométre, celui-ci, conformément à l'invention, est utilise dans un carter étanche à l'air et rempli d'azote. La production de la force de mesure par un accouplement électromagnétique ou par un accouplement à champs magnétique permet d'obtenir une force de mesure constante dans les deux direction d'exploration, vers le haut et vers le bas, indépendante de la position de montage du palpeur de mesure. Le couple de rotation de l'accouplement est extrêmement stable. Grâce à ce mode de construction, en utilisant un palpeur de mesure particulier, on peut également mesurer des gorges, des alésages et des arbres avec grande précision. Le nouveau dispositif de mesure convient également pour être monté dans des tables de positionnement de haute précision, telles qu'on les utilise par exemple dans l'industrie des semi-conducteurs. La course de mesure maximale de l'interféromêtre intégré est d'environ 300 mm pour une puissance de laser de 10 MW. La vitesse de déplacement est d'environ 80 mm par seconde et elle n'est essentiellement limitée que par la largeur de bande de l'amplificateur de signal. Grâce à l'utilisation d'un interféromètre à laser, selon ce mode de construction 3 2644577 simple, dans un dispositif de mesure, on peut supprimer l'échelle en verre utilisée jusqu'à maintenant pour les systèmes de mesure incrémentaux. Des exemples de l'invention sont représentés sur le dessin, sur lequel: La figure 1 représente un dispositif de mesure en vue latérale simplifiée; La figure 2 représente le dispositif de mesure en vue de dessus selon la flèche II de la figure 1; et La figure 3 est une représentation simplifiée d'un dispositif de mesure comportant un appareil d'affichage et de commande extérieur. Le dispositif de mesure 1 comporte un support 2 qui est fixé verticalement sur un socle 3. Face au support 2 se trouve une paroi de carter 4 se tenant également verticalement sur le socle 3. Entre le support 2 et la paroi de carter 4 est prévu le manchon 5 qui est guidé dans le socle 3 dans une cage à billes 6. A l'extrémité inférieure du manchon est montée une tête 7 dans laquelle peuvent être placés des palpeurs de mesure 8,9,10. A son extrémité 11 opposée aux palpeurs de mesure 8,9,10, le manchon 5 comporte un disque de fermeture 12 qui, en même temps, empêche ce manchon 5 de tourner. Sur la paroi de carter 4 est monté par un bras support 14 un moteur d'entraînement 13. Le moteur électrique 13 est alimenté en courant par une source d'énergie 15. Au moteur électrique 13 est relié fonctionnellement un accouplement à champ magnétique ou un accouplement électromagnétique 16. Dans l'exemple de la figure 1, cette liaison fonctionnelle est établie par une poulie d'entraînement 17 qui est entraînée par l'arbre primaire 18 du moteur et qui coopére avec une poulie 19 de l'accouplement à champ magnétique ou de l'accouplement électromagnétique 16. Par l'intermédiaire d'une autre poulie 20 est entraînée une seconde courroie ou un câble 21 par l'intermédiaire d'une poulie de renvoi supérieure 22, qui est également montée sur la paroi de carter 4 par un bras support 23. Le câble est solidaire du disque supérieur 12 du manchon 5, de sorte que, lors d'un mouvement du câble 4 2644577 21, le manchon effectue un mouvement vers le haut ou vers le bas. Sur le support 2 est fixé à demeure, au dessus du disque supérieur 12 du manchon 5 un interféromètre à laser 24. Cet interféromètre à laser 24 comporte un diode 25 en tant que source de lumière et il est muni d'une commande 26, d'un dispositif d'alimentation en courant 27, d'une unité de saisie de valeurs mesurées 28 et d'un affichage des valeurs mesurées 29. La lumière 30 émise par la diode laser 25 de l'interféromètre à laser arrive sur un miroir 31, qui se trouve sur le disque supérieur 12 du manchon 5. Le rayon lumineux 30 allant de la diode laser 25 au miroir 31 se déplace sur l'axe longitudinal 32 du manchon 5, ou parallèlement à l'axe longitudinal 32, c'est-à-dire dans le sens du déplacement du manchon 5. Le rayon lummineux 30 est réfléchi par le miroir 31 sur le même axe et sans déviation. Du fait du déplacement du manchon 5 dans le sens des flèches 33, des signaux sinusoïdaux sont traités dans l'interféromètre 24, ou dans l'unité de saisie des valeurs mesurées 28, et ils sont rendus visibles, de préférence numériquement, dans l'affichage 29. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, un accouplement à champ magnétique 16 est monté à la suite du moteur électrique 13. Le couple maximal pouvant être transmis par cet accouplement à champ magnétique 16 dépend essentiellement de la position des aimants permanents dans l'agencement d'amimants permanents. Les accouplements à champ magnétique du commerce comportent une bague de réglage pour régler le couple maximal pouvant être transmis, comme il est décrit plus en détail dans la DE 31 09 856 C2. Lorsqu'on utilise un accouplement électromagnétique pour produire la force de mesure, le réglage de la force de mesure est obtenue par l'intensité du courant. Le palpeur de mesure 8 sur le manchon 5 est prévu pour explorer vers la bas, tandis que le palpeur de mesure 9 est prévu pour explorer vers le bas et vers le haut. Il en est de même pour le palpeur de mesure 10 qui est prévu 2644577 également pour explorer une pièce à usiner vers le bas et vers le haut. Le miroir 31 sur le disque supérieur 12 est fixé de préférence par collage. Naturellement, d'autres modes de fixation sont également possibles. On voit sur la figure 3 que l'interféromètre à laser est placé dans un carter 34 hermétiquement fermé et rempli d'azote. Le manchon 5, portant le miroir frontal 31, sort du carter par le côté inférieur de celui-ci; le passage du manchon 5 à travers le fond 35 du carter est rendu étanche par un anneau d'étanchéité 36. L'interféromètre à laser 24 est relié par une canalisation 37 à un dispositif de commande 26 et a un affichage 29. 6 2644577 Revendications -1. - Dispositif de mesure comportant au moins un palpeur de mesure pouvant être placé sur un manchon qui peut se déplacer en ligne droite, caractérisé en ce que le manchon (5) peut-être déplacé par un mdteur électrique (13) et-q intercalation d'un dispositif de production de forces de mesure (16) et en ce qu'il est relié fonctionnellement, à son extrémité (11) opposée au plapeur de mesure (8,9,10), à un interféromètre à laser (24), pour fournir la position de contact du palpeur. - 2. - Dispositif de mesure selon la revendicationl, caractérisé en ce que le dispositif de production de forces de mesure (16) est muni d'un réglage variable de la force de mesure. 15.3. - Dispositif de mesure selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de production de forces de mesure (16) est un accouplement à champ magnétique monté à la suite du moteur électrique (13), accouplement grâce auquel le couple de glissement et la force de mesure efficace peuvent être réglés par moteur selon les indication d'une commmande. r4. - Dispositif de mesure selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de production de force de mesure (16) est un accouplement électromagnétique comportant un réglage variable de la force de mesure par l'intermédiaire de l'intensité du courant. 5. - Dispositif de mesure selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur électrique (13) agit par l'intermédiaire du dispositif de production de force de mesure (16) sur une poulie d'entraînement (20) à laquelle est relié fonctionneTlement un élément d'entraînement (21) guidé sur une poulie de renvoi (22) et solidaire du manchon. 6. - Dispositif de mesure selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce qu'on prévoit à l'extrémité du manchon (5) opposée au palpeur de mesure (8,9,10) un dispositif anti-rotation (12) pour le manchon (5), qui en même temps est relié fonctionnellement à l'élément d'entraînement (21) et comporte sur sa surface opposée au 7 2644577 manchon (5) un miroir, (31), qui est en relation fonctionnelle avec l'interféromètre à laser (24) fixé sur un support (2) du dispositif de mesure (1). % 7. - Dispositif de mesure selon les revendication 1 et 5 à 6, caractérisé en ce que le rayon lumineux (30) émis par l'interféromètre à laser et réflèchi par le miroir (31) se déplace sur une ligne commune qui est parallèle ou coaxiale à l'axe longitudinal (32) du sens de déplacement du manchon (5), et en ce que l'intreféromêtre à laser (24) est relié à une commande (26), à un dispositif de saisie de valeurs mesurés (28) et à un affichage de valeurs mesurées (29) ainsi qu'à une alimentation de courant (27). 8. - Dispositif de mesure selon les revendication 1 et 5 à 7, caractérisé en ce que l'interférométre à laser (24) et le miroir (31) sont placé dans un carter commun (34), qui est au choix hermétiquement fermé et rempli d'azote ou d'un autre gaz approprié.