Brevet FR2740214A1 — publié le 19970425

Gabarit de mesure de pièces La présente invention concerne un gabarit pour mesurer des pièces et, notamment, bien que non exclusivement, pour déterminer le contour d'une feuille. La présente invention convient particulièrement, bien que non exclusivement, pour mesurer des vitres d'automobiles, et on se référera ici à cette application uniquement à titre d'exemple. On connaît déjà des gabarits pour mesurer des vitres d'auto- mobiles, lesquels comprennent pratiquement une structure rigide avec une bande support périphérique correspondant au contour théorique de la vitre; la bande, sur laquelle est placée la vitre, est équipée d'un certain nombre de transduc- teurs de position espacés de façon appropriée et reliés à un système de traitement de données pour détecter tout écart par rapport à la bande support des points correspondants du bord de la vitre. Bien que rapides et faciles à utiliser, et convenant donc pour mesurer en ligne toutes les pièces de production, les gabarits du type brièvement décrit ci-dessus présentent plusieurs inconvénients. En particulier, du fait que ce sont des outillages spéciali- sés d'une forme strictement associée à la pièce à mesurer, un gabarit spécial est nécessaire pour chaque pièce, d'o il résulte un coût considérable en termes de fabrication et de stockage des gabarits. En outre, la fabrication réelle de chaque gabarit est un travail relativement pénible, impliquant normalement l'usi- nage assisté par ordinateur d'un modèle mère en alliage d'aluminium sur la base d'un modèle mathématique conçu avec assistance d'ordinateur de la bande support. Une première pièce coulée en résine plastique ou "négatif" est faite d'après le modèle mère et, à partir du "négatif", une deuxième pièce coulée en résine plastique ou "positif" est faite pour reproduire le modèle mère et former la structure rigide du gabarit sur laquelle sont montés les transducteurs. Finalement, la précision pouvant être obtenue en utilisant le procédé ci-dessus est relativement faible. C'est un but de la présente invention de procurer un gabarit de mesure de pièces, notamment pour mesurer des vitres d'automobiles, conçu pour éliminer les inconvénients précités typiquement associés aux gabarits connus. Selon la présente invention, il est procuré un gabarit pour mesurer des pièces, du type comprenant des moyens supports coopérant avec une pièce à des fins de mesure, et un certain nombre de transducteurs de position montés sur lesdits moyens supports et coopérant avec des points discrets de ladite pièce pour déterminer tout écart par rapport à une position théorique de ces points, caractérisé en ce que lesdits moyens supports comprennent une surface de référence, un certain nombre d'éléments supports reconfigurables, présentant chacun une première portion pouvant être positionnée sur ladite surface de référence, et une deuxième portion pouvant être positionnée par rapport à ladite première portion dans une direction perpendiculaire à la surface de référence, et un certain nombre de modules de mesure orientables, montés chacun sur ladite deuxième portion d'un élément support respectif, et présentant chacun au moins un tel transducteur respectif. Chaque module de mesure comprend une base pouvant être solidarisée de ladite deuxième portion d'un élément support respectif, un élément intermédiaire pouvant tourner par rapport à ladite base autour d'un premier axe, et un élément d'appui pouvant tourner autour d'un deuxième axe perpendicu- laire au premier axe, et présentant le transducteur respec- tif. Dans une réalisation préférée, la deuxième portion des des éléments supports comprend une tige ayant un axe perpendicu- laire audit plan de référence, et pouvant coulisser axiale- ment par rapport à ladite première portion, cette tige présentant des moyens de positionnement pour ladite base du module de mesure. Le premier axe coïncide avec l'axe de ladite tige. L'élément d'appui présente une surface latérale sphérique coopérant avec la pièce à mesurer. Cet élément d'appui se présente sous la forme d'un segment sphérique ayant des bases perpendiculaires au deuxième axe précité, ledit élément intermédiaire présentant deux épaulements espacés adjacents auxdites bases de l'élément d'appui, et des moyens de liaison d'articulations autour de ce deuxième axe étant interposés entre les épaulements précités et l'élément d'appui. Par ailleurs, ledit transducteur est logé à l'intérieur d'une cavité dans cet élément d'appui et comprend un élément palpeur pouvant se déplacer dans une direction diamétrale perpendiculaire au deuxième axe, cet élément palpeur se projetant de la surface latérale de l'élément d'appui d'une quantité égale à l'écart dimensionnel détectable maximal. L'invention propose également un procédé pour configurer un gabarit de mesure de pièces, comprenant les étapes suivan- tes: fixer les premières portions des éléments supports dans des positions prédéterminées sur la surface de référence; brider les tiges de ces éléments supports dans des positions prédéterminées par rapport à ces premières portions respecti- ves; monter les modules de mesure sur les tiges respectives des éléments supports; et orienter les modules de mesure en faisant tourner l'élément intermédiaire autour du premier axe et l'élément d'appui autour du deuxième axe de façon que l'élément palpeur soit perpendiculaire à une surface de la pièce. On va maintenant décrire à titre d'exemple seulement une réalisation préférée non limitative de la présente invention, en se référant au dessin joint, sur lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'un gabarit selon la présente invention, relié à un système de traitement de données et présentant un panneau de vitre à des fins de mesure; - la figure 2 montre une étape dans la formation du gabarit de la figure 1; - la figure 3 est une vue frontale partielle du gabarit de la figure 1; - la figure 4 est une coupe transversale du gabarit de la figure 1; - les figures 5, 6 et 7 sont respectivement des vues fronta- le, latérale et en plan d'un module de mesure du gabarit de la figure 1; la figure 8 est une coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 6; - la figure 9 est une coupe selon la ligne IX-IX de la figure 6; - la figure 10 est une coupe selon la ligne X-X de la figure 6; et - la figure 1i est une vue en perspective des étapes succes- sives du montage et du réglage du module support et de mesure de la figure 5 sur un élément support reconfigurable faisant partie du gabarit de la figure 1. En se reportant aux figures 1, 3 et 4, le repère 1 désigne un gabarit pour mesurer des vitres 2 d'automobile, et en particulier pour déterminer tout écart géométrique le long du bord 3 de la vitre 2 pour montage sur la carrosserie du véhicule. Le gabarit 1 comprend substantiellement une surface de référence 4, un certain nombre d'éléments supports reconfigu- rables 5 montés sur la surface 4, et un certain nombre de modules de mesure 6 montés sur des éléments supports respec- tifs 5 et coopérant avec des points respectifs espacés de façon appropriée le long du bord 3 de la vitre 2. La surface 4 présente de façon appropriée un certain nombre de trous de montage 7 (figure 2) disposés selon un modèle ordonné, par exemple en un réseau de cellules carrées, et formant les coins et le centre de chaque cellule. Chaque élément support 5 comprend pratiquement un corps sensiblement cylindrique 10 avec une base 1il pouvant être positionnée sur la surface 4, et une tige 12 avec un axe A perpendiculaire à la surface 4, et qui est logée partielle- ment, de manière à pouvoir coulisser axialement, à l'inté- rieur du corps 10 de facon à permettre de régler la hauteur totale de l'élément support 5. Chaque élément support 5 (figure lia) présente également un dispositif de fixation 14 pour brider la base 11 sur la surface 4 à l'aide d'un des trous de montage 7, et un dispositif de bridage 15 pour brider la tige 12 par rapport au corps 10. On connaît des éléments supports 5, et en particulier des dispositifs respectifs 14 et 15, et en conséquence ces éléments et dispositifs ne seront pas décrits en détail, d'après la Demande de brevet italien No 94A-000209, déposée le 22 mars 1994, et dont le contenu est incorporé ici à titre de référence selon les besoins. Comme on le voit sur les figures 1, 2 et 4, on peut prévoir divers types d'éléments supports 5 ne différant qu'en ce qui concerne la hauteur du corps 10 et, de ce fait, la longueur de la course de la tige 12, de sorte qu'on peut couvrir une large plage de hauteurs en utilisant un petit nombre d'élé- ments de taille standard 5. Comme on le voit plus clairement sur la figure 6, l'extrémité supérieure 16 de la tige 12 de chaque élément 5 est pourvue d'une tête sphérique 17 et, au voisinage immédiat de l'extré- mité 16, la tige 12 présente une gorge annulaire à section en V 18, et une paire d'appendices radiaux diamétralement opposés 19. La tige 12 présente également une portion de liaison intermé- diaire 20 pour des modules accessoires 75 (figures 3 et 4) pour positionner la vitre 2 sur le gabarit 1; cette portion (figures 6 et lia) comprend pratiquement un bloc parallé- lépipédique à base carrée 21, dont les faces latérales 22 présentent des rainures respectives en T 23. Les figures 5 à 1l montrent un module de mesure 6, qui comprend pratiquement une base 24 pour le montage sur une tige 12 d'un élément support respectif 5, un élément intermé- diaire 25 monté sur la base 24 et pouvant tourner par rapport à celle-ci autour d'un axe B coïncidant, en service, avec l'axe A de la tige 12, un élément d'appui 26 pour supporter la vitre 2, monté sur l'élément intermédiaire 25 et pouvant tourner par rapport à lui autour d'un axe C perpendiculaire à l'axe B, et un transducteur de position linéaire 27 logé à l'intérieur de l'élément d'appui 26 et coopérant avec la vitre 2. De façon plus spécifique, la base 24 a pratiquement la forme d'une coupe et comprend une paroi latérale cylindrique 28 avec quatre sièges radiaux 29 disposés en croix autour de son bord inférieur libre, et une paroi terminale supérieure 30 définissant une cavité axiale 31 de l'axe B avec la paroi 28, et dont part axialement vers le haut une broche cylindrique 34 pour liaison à un élément intermédiaire 25. La base 24 peut être bridée sur la tige 12 au moyen d'un dispositif 32 comprenant pratiquement une vis de pression 33 qui, au moyen d'un levier 43, est vissée à l'intérieur d'un trou traversant 41 dans la paroi 28 et présente une pointe conique 42 coopérant de façon excentrée avec la gorge 18 (figure 10) et décalée vers le haut par rapport au fond de la gorge 18 (figure 9). L'élément intermédiaire 25 a pratiquement la forme d'une fourchette et comprend une portion inférieure cylindrique 35 avec un trou axial 36 dans lequel est logée une broche 34 qui peut y tourner; et une paire d'épaulements verticaux 37 ayant des surfaces plates respectives 38 en vis-à-vis l'une de l'autre, et définissant un siège 39 pour loger un élément d'appui 26. L'élément 25 peut être bridé axialement et angulairement par rapport à la base 24 au moyen d'un broche de pression radiale 51 coopérant avec une gorge annulaire à section en V 52 de la broche 34 et présentant également de façon appropriée une pointe conique 53 coopérant avec la gorge 52 et légèrement décalée vers le haut par rapport à elle (figure 8). De façon appropriée, la base 24 présente un repère Il coopérant avec une échelle Sl formée sur un élément intermé- diaire 25 pour indiquer la position angulaire de l'élément intermédiaire 25 par rapport à la base 24. L'élément d'appui 26 se présente sous la forme d'un segment sphérique avec deux bases 40 symétriques par rapport au plan équatorial de l'élément 26 et en contact pratique avec les surfaces 38 des épaulements 37 de l'élément intermédiaire 25; des broches respectives 44, 45 partent des bases 40, présen- tent un axe commun C perpendiculaire aux bases 40 et sont logées de manière à pouvoir tourner à l'intérieur de sièges respectifs 46 formés dans les épaulements 37; la broche 44 présente une fente terminale diamétrale 47 et est bloquée à l'intérieur de son siège respectif 46 par une vis radiale 48 vissée dans l'épaulement 37 respectif. Egalement de façon appropriée, la broche 44 présente un repère I2 coopérant avec une échelle S2 formée autour de la périphérie du siège 46 sur l'épaulement respectif 37 pour indiquer la position angulaire de l'élément 26 par rapport à l'élément intermédiaire 25. L'élément 26 présente une surface latérale sphérique 49 se projetant vers le haut par rapport aux épaulements 37 de l'élément intermédiaire 25 et formant un support pour le bord 3 de la vitre 2 à mesurer. L'élément 26 présente également une cavité diamétrale 50 avec un axe D perpendiculaire à l'axe C et logeant un transducteur 27 (figure 8) qui, étant connu et n'étant pas décrit en détail de ce fait, comprend un corps fixe 54 fixé à l'inté- rieur de la cavité 50 par une vis de pression 55 vissée à l'intérieur d'un trou radial dans l'élément 26, et un élément palpeur 56 mobile selon l'axe D et fixé par des moyens élastiques (non représentés) de telle sorte que son extrémité se projette de la surface latérale 49 d'une quantité au moins égale à l'écart détectable maximal. Le transducteur 27 est relié par un cable 57 à une unité conventionnelle 58 pour recueillir et traiter les données de mesure et comprenant, par exemple, un processeur 59 et une imprimante 60. La figure 2 montre une étape préliminaire dans la configura- tion du gabarit 1 qui est, de façon appropriée, effectuée en utilisant une machine de mesure 65. La machine de mesure 65 qui, dans l'exemple représenté, est du type portique, comprend un banc 66 définissant une surface de référence 67; et une unité mobile 68 présentant une tête de mesure 69 équipée d'un outil de référence 70, connu d'après la Demande de brevet italien précitée No 94-A-000209 et en conséquence non décrit en détail, qui coopère, dans une position mutuelle définie, avec la tige 12 de chaque élément support 5. La machine de mesure est également équipée d'une unité de commande (non représentée) pour déplacer l'unité mobile 68 successivement et selon des séquences opérationnel- les mémorisées en un certain nombre de positions prédétermi- nées. Les éléments supports 5 sont initialement placés sur une surface de stockage 74. La surface de référence 4 est positionnée sur le banc 66 de la machine de mesure 65 et on débute la séquence de configu- ration des éléments supports 5; l'unité mobile 68 de la machine de mesure 65 place l'outil de référence 70 en une position prédéterminée; l'opérateur place un élément support sur la surface de référence 4, le déplace sur la surface 4 de manière à le positionner pratiquement en dessous de l'outil 70 et lève ensuite manuellement la tige 12 de façon à ce qu'elle coopère avec l'outil 70; les dispositifs 14 et sont activés pour brider respectivement la base 11 de l'élément 5 sur la surface 4, et la tige 12 par rapport au corps 10. Toutes les opérations ci-dessus sont illustrées dans la Demande de brevet No 94-A-000209 et en conséquence ne seront pas décrites ici en détail. De la même manière, tous les éléments supports 5 sont placés sur la surface de référence 4 avec les tiges respectives 12 réglées à la hauteur et à la position angulaire requises (autour de l'axe respectif A). En particulier, les coordon- nées du centre de la tête sphérique 17 et l'orientation des appendices radiaux 19 sont déterminées. A ce moment, chaque élément 5 est équipé d'un module de mesure 6, comme représenté sur les figures lla, b et c. Tout d'abord, le module 6 est monté axialement de telle sorte que la base 24 coopère avec l'extrémité de la tige 12 et contacte axialement la tête sphérique 17; et la position angulaire de la base 24 par rapport à l'élément support 5 est définie par le fait que les appendices 19 coopèrent avec deux sièges respectifs 29. i0 La base 24 est ensuite bridée sur la tige 12 en serrant simplement le dispositif 32, l'action excentrique de la vis 33 de ce dispositif exerçant ainsi un couple sur la base 24 de façon à la faire tourner pour reprendre tout jeu circonfé- rentiel entre les appendices 19 et leurs sièges respectifs 29 et assurer ainsi un positionnement angulaire pouvant être répété de la base 24 par rapport à la tige 12. En outre, du fait de l'action de la vis 33 sur le profil conique supérieur de la gorge 18, la base 24 est attirée vers le bas pour assurer un contact axial entre la tête sphérique 17 et la paroi 30 de la base 24. Une fois fixée la base 24, la position angulaire de l'élément intermédiaire 25 par rapport à la base 24 est réglée (figu- re llb) en desserrant la vis 51, en faisant tourner l'élément autour de la broche 34 jusqu'à la position requise comme indiqué par le repère i1 sur l'échelle Si, et en bridant l'élément 25 en position au moyen de la vis 51. Enfin, la position angulaire de l'élément d'appui 26 (figu- re llc) autour de l'axe C est réglée en desserrant la vis 48, en faisant tourner l'élément 26 au moyen d'un outil approprié (non représenté) introduit à l'intérieur de la fente 47 de la broche 44, et en bridant l'élément 26 dans la position requise, comme indiqué par le repère I2 sur l'échelle S2. Toutes les opérations ci-dessus sont de façon appropriée facilitées par l'unité 58 fournissant à l'opérateur des informations (affichées ou imprimées) relatives à l'élément support 5 et aux valeurs relatives des paramètres de configu- ration. Les réglages ci-dessus (position de la base 1l sur la surface de référence, position et hauteur de la tige 12, et rotation de l'élément intermédiaire 25 autour de l'axe B et de l'élément 26 autour de l'axe C) sont combinés de façon à permettre de disposer l'élément 26 en tout emplacement et toute position dans l'espace avec l'axe D perpendiculaire à la vitre 2 au niveau du point de contact avec le transducteur 27 (détail à plus grande échelle dans la figure 4). Lorsque tous les éléments supports 5 sont finalement configu- rés, les éléments respectifs 26 définissent un certain nombre de points pour supporter le bord 3 de la vitre 2 dans la position exacte qu'elle occupe sur le véhicule, c'est-à-dire qu'ils simulent une surface support que le bord 3 doit épouser s'il est géométriquement correct. Les éléments 5 situés au niveau des deux sommets adjacents à la base 76 de la vitre 2 présentent de façon appropriée des éléments 75 (un seul est représenté sur les figures 3 et 4) pour positionner la vitre 2, ces éléments étant reliés à des portions 20 de tiges 12 respectives et définissent des surfaces de référence respectives 77 pour la base 76 et le côté adjacent 78 de la vitre 2. Les transducteurs 27 sont étalonnés de façon à produire un signal d'écart zéro lorsque le palpeur respectif 56, sous le poids de la vitre 2, affleure parfaitement la surface latérale 49, ce qui indique que la vitre 2 coopère correcte- ment avec la surface 49. Une fois configuré, le gabarit 1 fonctionne exactement de la même manière que des gabarits rigides conventionnels. De façon plus spécifique, la vitre 2 est placée sur le gabarit de telle sorte que son bord 3 repose sur les modules de mesure 6 et épouse les surfaces de référence 77. Si le bord 3 présente un écart quelconque par rapport au contour théorique, le bord 3 ne coopère plus correctement avec tous les éléments d'appui 26 et les transducteurs respectifs 27 des éléments 26 non contactés émettent un signal en corrélation avec la valeur de l'écart dimensionnel à cet endroit. Les avantages du gabarit 1 selon la présente invention apparaissent clairement à la lecture de la description précédente. En particulier, en utilisant un certain nombre d'éléments supports modulaires 5, le gabarit 1 peut être reconfiguré pour mesurer des pièces différentes, par opposition à seulement une seule pièce spécifique, éliminant ainsi la nécessité, et de ce fait la dépense, de procurer un gabarit spécifique pour chaque pièce à mesurer. En outre, on obtient une plus grande précision par comparaison avec les gabarits conventionnels par le fait que le gabarit est configuré (ou reconfiguré) en utilisant comme référence une machine de mesure. Il est clair qu'on peut apporter des modifications au gabarit 1 tel que décrit et illustré ici, sans s'écarter cependant de la portée de la présente invention. Par exemple, le dispositif de fixation 14 et le dispositif de bridage 15 pour brider la tige 12 de l'élément support 5 peuvent être formés d'une manière quelconque, par exemple être libérés pneumatiquement. En particulier, la surface de référence 4 peut être en un matériau ferromagnétique sans aucun trou et le dispositif 14 comprendre un patin amorti pneumatiquement avec un ou plusieurs aimants de bridage. En outre, la présente invention peut être utilisée pour mesurer des pièces quelconques autres que des vitres d'auto- mobile, par exemple des parties de carrosseries de véhicules. Et, notamment lorsqu'on a à traiter des pièces exceptionnel- lement grandes, au lieu de placer la pièce sur le gabarit, la pièce peut rester fixe et le gabarit 1 peut être monté sur une unité mobile pour l'amener en contact avec la pièce. Revendications 1. Gabarit (1) pour mesurer des pièces, du type comprenant des moyens supports (4, 5, 6) coopérant avec une pièce (2) à mesurer, et un certain nombre de transducteurs de position (27) montés sur lesdits moyens supports (5) et coopérant avec des points discrets de ladite pièce (2) pour déterminer tout écart desdits points par rapport à une position théorique, caractérisé en ce que lesdits moyens supports comprennent une surface de référence (4), un certain nombre d'éléments supports reconfigurables (5), présentant chacun une première portion (10, 11) pouvant être positionnée sur ladite surface de référence (4), et une deuxième portion (12) pouvant être positionnée par rapport à ladite première portion (10) dans une direction (A) perpendiculaire à la surface de référence (4), et un certain nombre de modules de mesure orientables (6), montés chacun sur ladite deuxième portion (12) d'un élément support respectif (5), et présentant chacun au moins un transducteur respectif (27). 2. Gabarit selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque module de mesure (6) comprend une base (24) pouvant être solidarisée de ladite deuxième portion (12) d'un élément support respectif (5), un élément intermédiaire (25) pouvant tourner par rapport à ladite base (24) autour d'un premier axe (B), et un élément d'appui (26) pouvant tourner par rapport à cet élément intermédiaire (25) autour d'un deuxième axe (C) perpendiculaire au premier axe (B), et présentant le transducteur respectif (27). 3. Gabarit selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite deuxième portion des éléments supports comprend une tige (12) ayant un axe (A) perpendicu- laire audit plan de référence (4), et pouvant coulisser axialement par rapport à ladite première portion (10), ladite tige (12) présentant des moyens de positionnement (17, 19) pour ladite base (24) du module de mesure (6). 4. Gabarit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier axe (B) coïncide avec l'axe (A) de ladite tige (12). 5. Gabarit selon l'une des revendications 2 à 4, caracté- risé en ce que ledit élément d'appui (26) présente une surface latérale sphérique (49) coopérant avec ladite pièce (2). 6. Gabarit selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément d'appui (26) se présente sous la forme d'un segment sphérique ayant des bases respectives (40) perpendi- culaires audit deuxième axe (C), ledit élément intermédiaire (25) présentant deux épaulements espacés (37) adjacents auxdites bases (40) dudit élément d'appui (26), et des moyens de liaison d'articulations (44, 45, 46) autour de ce deuxième axe (C) étant interposés entre lesdits épaulements (37) et l'élément d'appui (26). 7. Gabarit selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit transducteur (27) est logé à l'intérieur d'une cavité (50) dans ledit élément d'appui (26) et comprend un élément palpeur (56) pouvant se déplacer dans une direction diamé- trale (D) perpendiculaire au deuxième axe (C), ledit élément palpeur (56) se projetant de ladite surface latérale (49) de cet élément d'appui (26) d'une quantité égale à l'écart dimensionnel détectable maximal. 8. Procédé pour configurer un gabarit (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce procédé comprenant les étapes suivantes: fixer les premières portions (10, 11) des éléments supports (5) dans des positions prédéterminées sur la surface de référence (4); brider lesdites tiges (12) dans des positions prédéterminées par rapport à ces premières portions respectives (10); monter les modules de mesure (6) sur les tiges respectives (12) des éléments supports (5); et orienter lesdits modules de mesure (6) en faisant tourner l'élément intermédiaire (25) autour dudit premier axe (B) et l'élément d'appui (26) autour dudit deuxième axe (C) de façon que l'élément palpeur (56) soit perpendiculaire à une surface de ladite pièce (2).