Brevet FR2700844A1 — publié le 19940729

Les palpeurs pour appareils de mesure des coordonnées sont généralement composés d'un fût cylindrique en matière métallique ou céramique, auquel la pièce de forme de touche est fixée. Comme pièce de forme de touche, on utilise principalement des billes de rubis ou des billes faites d'une autre matière dure. Pour certaines tâches de mesure comme, par exemple les mesures internes dans les carters de moteur, on a besoin de palpeurs particulièrement longs. Ces palpeurs sont relativement lourds, en raison de leur longueur. Etant donné que, d'un autre côté, la masse admissible des palpeurs, permise sur la tête de palpeur d'un appareil de mesure de coordonnées, est limitée à environ 100 grammes, il est nécessaire d'économiser sur le poids en réalisant le fût sous une forme à paroi particulière- ment mince ou dans des matières légères, ou encore de combiner ces deux dispositions. C'est ainsi qu'il est connu, par exemple, de monter des prolongateurs de palpeurs faits de tubes en matière plastique renforcée de fibre de carbone. De tels prolongateurs de palpeurs existent déjà. Dans ces prolongateurs de palpeurs, il se pose toutefois le problème consistant en ce que le palpeur fabriqué à partir de ces prolongateurs entre en vibration au moment où il palpe la pièce ou la quitte. Le temps nécessaire pour l'amortissement de ces oscillations peut durer 10 secondes ou plus. Dans ce temps, le capteur piézo-électrique contenu dans la tête de palpeur qui enregistre le processus de palpage est encore surchargé par la poursuite de la vibration de l'opération de palpage précédente et ne peut donc pas enregistrer l'opéra- tion de palpage suivante. Le problème qu'il s'agit de résoudre se pose en particulier lorsque le palpeur, de grande longueur et de faible épaisseur est utilisé dans une position de montage horizontale et qu'on a besoin d'un contre-poids pour compenser le moment de basculement du palpeur incliné. En effet, lorsqu'on fixe le contre-poids par l'intermédiaire d'un bras de levier de grande longueur, les dimen- sions du fût sont encore augmentées et le palpeur est encore plus sujet aux vibrations. Pour résoudre le problème, il a été proposé dans le modèle d'utilité allemand 8 711 221 de fabriquer le fût du palpeur en un tube métallique rempli de mousse. Cette disposition donne certes des résultats utilisables dans le cas de longueurs de palpeurs allant jusqu'à 400 mm mais elle n1 est plus suffisante lorsque la longueur du palpeur devient supérieure à 500 mm et qu'elle doit être, par exemple de 600 mm pour pouvoir résoudre le problème de mesure posé. Le but de la présente invention est donc de réaliser un palpeur de grande longueur pour la tête de palpeur d'un appareil de mesure des coordonnées sous une forme telle que, même avec une grande longueur de fût de 5û0 mm ou plus, il présente une tendance à vibrer aussi faible que possible ou telle que les vibrations engendrées lors du palpage s'amortissent aussi rapidement que possible. Ce problème est résolu par l'intermédiaire d'un palpeur de grande longueur pour la tête de palpeur d'un appareil de mesure des coordonnées, dans lequel une tige d'équilibrage est fixée au palpeur par l'intermédiaire d'un élément de liaison, et l'élément de liaison est une douille de serrage dans laquelle la tige d'équilibrage est serrée au moyen de plusieurs corps intermédiaires possédant l'élasticité du caoutchouc et espacés axialement. L'avantage de l'invention réside essentiellement dans le fait qu'on peut fabriquer des palpeurs très légers, en un matériau léger, par exemple à partir de tu bes de matière plastique renforcée de fibre de carbone mais qui sont cependant très bien amortis. Comme élément d'amortissement, on utilise ici une douille de serrage dans laquelle une tige d'équilibrage qui possède à peu près la même longueur que le palpeur proprement dit est serrée au moyen de plusieurs corps intermédiaires possédant l'élasticité du caoutchouc, qui sont espacés axiale ment. Cette douille de serrage, dont la force de serrage est de préférence réglable, a pour effet que les vibrations induites sont amorties en moins de 1 seconde dans le palpeur, même lorsque le palpeur possède une longueur de plus de 600 mm.Comme corps intermédiaires possédant l'élasticité du caoutchouc, on utilise avantageusement des bagues toriques qui serrent la tige d'équilibrage sur sa périphérie extérieure. Dans ce cas, il est parti- culièrement avantageux de pouvoir régler la force de serrage parce qu' on peut ainsi optimiser le comportement d'amortissement de la douille de serrage. A cet effet, la douille de serrage peut renfermer plusieurs coins répartis radialement autour du fût de la tige d'équilibrage, et qui sont réglables dans la position axiale. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, reront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre un palpeur selon l'invention avec la douille de serrage et la tige d'équilibrage par une vue de côté ; la figure 2 montre en partie en élévation et en partie en coupe la douille de serrage (5) de la figure 1 à échelle agrandie ; la figure 3 montre la douille de serrage (5) de la figure 2 en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Le palpeur 1 représenté sur la figure 1, qui doit être utilisé dans la position de montage horizontale, est composé d'un tube de matière plastique renforcée de fibre de carbone (CFK) qui peut être fixé à la partie mobile de la tête de palpeur d'un appareil de mesure de coordonnées par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 2 fixée perpendiculairement sur ce tube, et du plateau de montage interchangeable 3. Une monture interchangeable à reproduction pour la tête de palpeur d'appareil de mesure de coordonnées est décrite, par exemple dans le document DE-A-3 320 127. A l'extrémité avant, le palpeur 1 porte ce qu'on appelle une touche en toile, composé de cinq billes de saphir montees sur des baguettes en métal dur. Cette touche en étoile 4 peut être dévissée du fût du palpeur 1 et remplacée par une autre, qui est adaptée à l'opération de mesure à exécuter. Sur le côté qui est à l'opposé de la touche en étoile 4, est prévue une douille de serrage 5 vissée sur l'extrémité du fût du palpeur. L'extrémité d'une tige d'équilibrage U est bloquée par serrage dans cette douille de serrage 5, comme ceci est représenté plus clairement sur les figures 2 et 3. La tige d'équilibrage 6 sert à compenser le couple de basculement qui est exercé sur le plateau interchangeable 3 par le fût 1 du palpeur. A cet effet, cette tige présente à peu près la même longueur, d'environ 600 mm, que le fût du palpeur 1 et elle est elle aussi constitue par un tube de matière plastique renforcée de fibre de carbone. L'ensemble complet, composé du palpeur 1 et de la tige d'équilibrage 6 possède donc une longueur de plus de 1200 mm. Le diamètre est d'environ 18 mm. La douille de serrage 5 a pour effet qu'en dépit de cette configuration extrêmement longue du palpeur, il ne se produit pas de vibrations gênantes. Cette douille est composée d'un corps de base conique 8 muni d'un perçage intérieur cylindrique. Le palpeur 1 est vissé sur la face frontale du corps de base 8. La tige d'équilibrage 6 est encastrée dans le perçage intérieur et, plus précisément, elle est bloquée dans le perçage intérieur par quatre bagues toriques lla à lld possédant l'élasticité du caoutchouc, qui sont réparties sur la longueur du perçage. Naturellement, il est possible d'utiliser, en remplacement des quatre bagues toriques décrites, un plus grand nombre de bagues toriques.Pour le réglage de la force de serrage, on utilise six coins 9a à 9r en forme de secteur de cercle, qui sont logés dans l'espace intermédiaire entre la surface extérieure conique du corps de base 8 de la douille de serrage 5 et sa bague extérieure cylindrique 7. A cet effet, on peut déplacer les corps de coins 9a à 9f en translation axiale au moyen de vis de réglage 10a à lOf. Les vis de ré- glage 10a à 10f attirent les coins 9a à 9f contre le corps de base 8 qui, de cette façon, déforme plus ou moins fortement les bagues toriques lla à lld et serre ainsi la tige d'équilibrage 6 plus ou moins fortement. Au moyen de ces vis 10a à 10f, on peut optimiser le comportement d'amortissement. Au lieu de serrer la tige d'équilibrage 6 décrite plus haut sur sa circonférence extérieure, on peut aussi serrer la tige creuse en matière plastique renforcée de fibre par l'intérieur au moyen d'un dispositif de serrage approprié. Dans l'exemple de réalisation décrit, on a pu constater que les vibrations du palpeur induites pendant le palpage étaient entièrement amorties en moins de 0,8 s. Le palpeur décrit est donc bien approprié pour être utilise sur des têtes de palpeurs interchangeables à capteur piézo-électrique. R E V g N D I C A sr I O N S 1. Palpeur de grande longueur pour la tête de palpeur d'un appareil de mesure des coordonnées, dans le quel une tige d'équilibrage (ó) est fixée au palpeur (1) par l'intermédiaire d'un élément de liaison (5), et l'élément de liaison (5) est une douille de serrage dans laquelle la tige d'équiLibrage (6) est serrée au moyen de plusieurs corps intermédiaires (lla à l1d) possédant l'élasticité du caoutchouc et-espacés axialement. 2. Palpeur selon la revendication 1; caractéri sé en ce que le fût du palpeur (1) est composé dlun maté riau de construction léger et, de préférence d'une matiè re plastique renforcée de fibre de carbone (CFK). 3. Palpeur selon la revendication 2, caractéri sé en ce que la tige d'équilibrage (6) est elle aussi faite de matériau de construction léger. 4. Palpeur selon la revendication 1, caractéri sé en ce que les corps intermédiaires (lla à lld) ser rent la tige d'équilibrage (6) au droit de sa périphérie extirleure, 5. Palpeur selon~la revendication 5, caractéri sé an ce que les corps intermédiaires serrent la tige d'équilibrage creuse par l'intérieur. 6. Palpeur selon la revendication 5, caractéri sué en ce que les corps intermédiaires (lla à laid) sont des bagues toriques. 7. Palpeur selon la revendication 1, caractéri sé en ce que la force de serrage de la douille de serra ge (5) est réglable. 8. Palpeur selon la revendication 7, caractéri sé en ce qu'il est prévu, pour le réglage de la force de serrage dans la douille de serrage (5), plusieurs coins répartis radialement autour du fût de la tige d'équili brage (6), et mobiles dans la direction axiale. 9. Palpeur selon la revendication 1, caractéri sé en ce que le palpeur (1) de touche possède une lon gueur de 500 mm ou plus, de préférence de 600 mm.