Brevet FR2751406A1 — publié le 19980123

"Élément support reconfigurable, en particulier pour des pièces mesurées sur une machine de mesure" La présente invention concerne un élément reconfigurable pour supporter et positionner des piè- ces, en particulier, mais de façon non exclusive, des pièces mesurées sur une machine de mesure. Dans la description suivante, on se référera de façon spécifique à la dernière application, à titre d'exemple seulement. Comme alternative à des montages supports spé- cialisés conventionnels et pour réduire les coûts de rajustement de la machine pour mesurer des pièces différentes, on a proposé des montages reconfigurables, comme il est illustré, par exemple, dans la demande de brevet italien n TO94A-000209, déposée le 22 mars 1994 par la présente demanderesse. En bref, de tels montages comprennent un cer- tain nombre d'éléments supports de type colonne re- configurables, dont chacun comprend pratiquement une base fixée dans une position prédéterminée sur la table de référence et une tige réglable en hauteur le long d'un axe perpendiculaire à la table de référence. L'emplacement de la base et le réglage en hauteur de la tige sont tous deux effectués manuellement, mais en utilisant comme référence géométrique un montage de référence monté sur la machine et positionné automatiquement par la machine à l'intérieur du volume de mesure. L'élément support comprend également une extrémité supérieure d'un seul tenant avec la tige, qui est faite pour coopérer avec le montage de référence avant que la tige soit bloquée par rapport à la base et avant que la base soit bloquée sur la table de référence. Les éléments supports du type précité présen- tent l'inconvénient suivant. La tige est verrouillée par rapport à la base et la base par rapport à la table de référence, avec l'extrémité de l'élément support coopérant avec le montage de référence; et, comme des forces relative- ment importantes sont impliquées à ce stade, il peut se produire des contraintes structurales dans l'élément support, par exemple du fait d'un alignement imparfait de l'extrémité de l'élément support (coopérant avec le montage de référence) et de la base (verrouillée sur la table de référence). En conséquence, lorsque le montage de référence est dégagé de l'extrémité de l'élément support, les contraintes dans l'élément support sont libérées élastiquement, d'o il résulte que l'extrémité de l'élément support (qui est équipée, en utilisation, d'un élément pour supporter, brider ou positionner la pièce) est positionnée à un autre emplacement que la position théorique, créant ainsi une source d'erreur purement aléatoire et incontrôlable. C'est un but de la présente invention de procu- rer un élément support reconfigurable, en particulier pour une machine de mesure, conçu pour éliminer l'in- convénient précité associé de façon caractéristique aux montages connus. Selon la présente invention, il est procuré un élément support reconfigurable pour positionner et supporter des pièces sur une machine comprenant une surface de référence et une unité mobile, en particu- lier une machine de mesure; ledit élément support comprenant une base pouvant être positionnée sur ladite surface de référence, une tige ayant un axe perpendicu- laire à ladite surface de référence pouvant être posi- tionnée par rapport à ladite base le long dudit axe pour ajuster la hauteur totale dudit élément support, et une portion terminale supérieure montée sur ladite tige et coopérant avec un montage de référence déplacé par ladite unité mobile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de verrouillage interposés entre ladite tige et ladite portion terminale, et pouvant être libérés pour permet- tre une quantité limitée de mouvement relatif entre ladite portion terminale et ladite tige. Une réalisation préférée, non limitative, de la présente invention, va être décrite à titre d'exemple en se reportant au dessin joint, dans lequel: - la figure 1 montre schématiquement une machine de mesure comportant un certain nombre d'éléments sup- ports reconfigurables selon la présente invention; - la figure 2 est une vue latérale partielle d'un élément support selon la présente invention; les figures 3 et 4 montrent des sections le long de la ligne III-III de la figure 2 dans deux positions opérationnelles différentes; et - la figure 5 est une vue en perspective d'un détail dans les figures 3 et 4. Le repère 1 sur la figure 1 indique une machine de mesure connue comprenant une table 2 et une unité de mesure mobile 3, par exemple du type portique. L'unité 3 comprend une tête de mesure 4, qui peut être déplacée par l'unité 3 le long de trois axes de coordonnées X, Y, Z. De façon plus spécifique, les axes X et Y sont horizontaux, perpendiculaires l'un à l'autre, et définissent un plan de référence X, Y coïn- cidant avec la surface supérieure plane 5 de la table 2; et l'axe Z est vertical et en conséquence perpendi- culaire au plan X, Y. La machine 1 comprend également une unité de traitement et de commande (non représentée) reliée à l'unité 3, et qui commande le déplacement des éléments mobiles de l'unité 3 selon les axes de coordonnées en fonction de cycles opérationnels programmables. La machine i est équipée d'un certain nombre d'éléments reconfigurables 11 pour supporter les pièces à mesurer. Les éléments 11 sont réglables en hauteur, peu- vent être montés sur la table 2 dans des positions pré- déterminées, et peuvent être équipés de montages sup- ports respectifs (non représentés) pour supporter, positionner et/ou verrouiller la pièce à mesurer. La machine 1 comprend également un montage de référence 13 qui est monté sur la tête de mesure 4 et peut être déplacé par l'unité 3 en des positions prédé- terminées successives pour définir, dans chaque posi- tion, une position de référence pour un élément respec- tif 11. Étant de structure générale connue, les élé- ments 11 ne seront pas décrits en détail. De façon très brève, chaque élément 11 comprend pratiquement une portion de base sensiblement cylindri- que 14 (ci-après appelée simplement "base 14") avec un axe vertical A; et une tige 15 d'axe A, logée en par- tie à l'intérieur de la base 14 et pouvant se déplacer télescopiquement et axialement à l'intérieur de la base 14 pour ajuster la hauteur totale de l'élément 11. La tige 15 est verrouillée dans une position axiale donnée par rapport à la base 14 au moyen d'un dispositif de préhension connu 16 actionné manuellement au moyen d'une manivelle 17. La base 14 peut être verrouillée dans une posi- tion prédéterminée sur la table 2 de toute manière connue, par exemple par des moyens magnétiques à libé- ration de coussin d'air ou par des moyens d'ancrage mécanique, comme il est décrit dans la demande de bre- vet italien n TO94A-000209 du 22 mars 1994, dont le contenu est ici incorporé à des fins de référence selon ce qui est demandé. Chaque élément support 11 comprend également une portion terminale supérieure 20 montée sur la tige (figures 2, 3 et 4) et ayant un axe vertical B parallèle à l'axe A et sensiblement coïncidant avec celui-ci (comme il sera décrit plus loin). La portion terminale 20 (figure 2) comprend de manière connue, une tête terminale sphérique 25, et, proches de la tête 25, deux appendices radiaux diamétralement opposés 26 qui, en coopération avec la tête 25, définissent de manière connue une position de coopération donnée pour raccordement à un montage de référence 13. La portion terminale 20 comprend également un bloc inférieur configuré connu 27 définissant un raccordement pour un module de support et de bridage de pièce respectif (non représenté). Selon la présente invention, la portion termi- nale 20 est raccordée à la tige 15 par un joint 30 interposé entre la portion terminale 20 et la tige 15 et comprenant un dispositif de verrouillage libérable 31. De façon plus spécifique (figures 3 et 4), le joint 30 comprend un corps en forme de coupe 32, ayant, à la partie inférieure, un raccord fileté 33 vissé dans une extrémité taraudée de la tige 15; ce corps 32 définit une cavité sensiblement cylindrique 35 et se termine à sa partie supérieure par une bride annulaire 36. Le joint 30 comprend également un disque 37 soli- daire de la base inférieure 38 de la portion terminale et qui coopère axialement avec la bride 36 du corps 32 et dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la bride 36. Le disque 37 est raccordé à la portion terminale 20 par une vis auto-taraudeuse 39 dont le fût comprend une portion terminale filetée 40 vissée à l'intérieur de la portion terminale 20 et une portion cylindrique résiduelle 41 adjacente à la tête 42 de la vis 39 (qui fait partie du dispositif de verrouillage 31 décrit ci-après) et qui s'étend axialement à l'inté- rieur de la cavité 35 du corps 32. La portion 41 forme, avec la portion terminale 40, un épaulement intermé- diaire 43 coopérant axialement avec le disque 37 et cette portion 41 coopère avec un siège de positionne- ment 45 formé dans le disque 37. Le dispositif de verrouillage comprend prati- quement un élément annulaire 46 coulissant axialement à l'intérieur de la cavité 35 et ayant une butée d'arrêt radiale 47 coopérant axialement avec la tête 42 de la vis 39 (sur le côté de la tête 42 regardant le fut); et un paquet de rondelles Belleville 48 logées à l'intérieur de la cavité 35 et comprimées entre l'épau- lement 47 de l'élément annulaire 46 et une bague de retenue 49 solidaire du corps 32. Par l'intermédiaire de l'élément annulaire 46, les rondelles 48 exercent donc une traction sur la vis 39 et, de ce fait, sur la portion terminale 20 et sur le disque 37 solidaire de la vis 39, pour tenir le disque 37 en contact avec la bride 36 du corps 32. La précharge des rondelles 48 est définie de façon à assurer que les surfaces de contact respectives 37a, 36a du disque 37 et de la bride 36 du corps 32 adhèrent par frottement et, de ce fait, que la portion terminale 20 est verrouillée (axialement et radialement) par rapport à la tige 15 sur laquelle le corps 32 est monté rigidement. Le joint 30 comprend également un dispositif 50 pour libérer le dispositif de verrouillage 31. Le dispositif 50 comprend pratiquement un arbre 51 monté dans le corps 32 pour tourner autour d'un axe horizontal respectif C diamétral par rapport au corps 32. L'arbre 51 est supporté au niveau de ses extrémi- tés, de manière angulairement libre, à l'intérieur de trous traversants diamétralement opposés 53, 54 formés dans la paroi latérale du corps 32 et il comporte une portion intermédiaire excentrée 55 ayant un axe D parallèle à l'axe C et coopérant avec l'élément annu- laire 46 en opposition aux rondelles 48. L'arbre 51 comprend une tête de commande 56 ayant un siège 57 pour une clé de commande (non repré- sentée); la tête 56 comprend de façon appropriée une broche excentrée 58 se projetant axialement en direc- tion de la paroi latérale du corps 32 et dont l'extré- mité libre coopère avec un siège semi-circulaire 59 formé dans la paroi latérale du corps 32 autour du trou support d'arbre 54 adjacent à la tête 56; le siège 59 est défini angulairement par des surfaces de butée 60 pour arrêter la broche 58 (figures 3 et 4). L'arbre 51 peut donc tourner de 180 entre une position de verrouillage (figure 3) dans laquelle l'axe D est disposé en dessous de l'axe C de telle sorte qu'au moins une génératrice excentrée de la portion intermédiaire 55 de l'arbre 51 coopère avec l'élément annulaire 46, la force élastique des rondelles 58 étant transmise par l'élément 46 sur la tête 42 de la vis 39 et, de ce fait, sur la portion terminale 20, qui est ainsi verrouillée par rapport à la tige 15; et une position de libération (figure 4) dans laquelle l'axe D est situé au dessus de l'axe C, de sorte que la généra- trice la plus excentrée de la portion intermédiaire 55 de l'arbre 51 coopère avec l'élément annulaire 46 et soulève celui-ci en antagonisme avec les rondelles 48, libérant ainsi la vis 39. Comme le disque 37 n'est donc plus forcé contre la bride 36 du corps 32, la portion terminale 20 est libre de se déplacer légèrement par rapport au corps 32 (et à la tige 15). L'élément 11 comprend également une virole annulaire pouvant être saisie manuellement 66 pour déplacer manuellement l'élément 11. La virole annulaire 66 est montée extérieure- ment sur le corps 32 et coaxialement à celui-ci et elle comprend, d'un seul tenant, une paroi de guidage interne cylindrique 67 pouvant coulisser autour du corps 32, une paroi de base annulaire pratiquement plane 68 et une paroi extérieure cylindrique 69 compre- nant de façon appropriée une portion extérieure moletée pour faciliter la préhension. La cavité annulaire 74 définie par lesdites parois de la virole annulaire 66 contient une bague 75 reposant sur la paroi de base 68 et centrée par rapport à elle, et comprenant quatre pinces flexibles également espacées angulairement 76 s'étendant d'un seul tenant avec la bague 75 et axialement vers le haut à partir de celle-ci (figure 5). Les pinces 76 comprennent des saillies terminales intérieures respectives 78, qui sont disposées autour de la bride 36 et qui sont prati- quement en contact avec elle lorsque la virole annu- laire 66 est dans la position inactive de la figure 3, reposant par la force de la gravité sur la tête 56 de l'arbre 51; la virole annulaire 66 peut coulisser vers le haut le long du corps 32 dans une position limite (figure 4) dans laquelle la paroi interne 67 entre en contact avec la bride 36 du corps 32, et dans laquelle les saillies 78 des pinces 76 coopèrent avec une surface extérieure du disque 37 de telle sorte que les pinces fléchissent légèrement vers l'extérieur. L'élément 11 fonctionne comme suit. Pour positionner l'élément 11 sur la table 2 (coordonnées X, Y) et pour régler la hauteur de la tige (coordonnée z), la base 14 est libérée par rapport à la table 2 et la tige 15 est libérée par rapport à la base 14 d'une manière connue. Le dispositif 31 est également libéré au moyen du dispositif de libération 50. De façon plus spécifi- que, l'arbre 51 est tourné dans la position de libéra- tion de la figure 4 de telle sorte que, comme expliqué ci-dessus, la portion terminale 20 peut se déplacer légèrement par rapport à la tige 15. Au stade de la reconfiguration, l'élément 11 est déplacé manuellement au moyen de la virole annu- laire 66, qui est levée comme on le voit sur la figure 4 pour centrer préalablement le disque 37 par rapport au corps 32 au moyen des pinces 76. Une fois le montage de référence 13 engagé sur l'unité mobile 3 de la machine 1, la base 14 est verrouillée de manière connue sur la table 2 et la tige 15 est verrouillée de manière connue par rapport à la base 14, le joint 30 étant encore dans la configuration décrite; aucune contrainte élastique n'est induite dans l'élément 11 par toute erreur de positionnement de la base 14, du fait que la portion terminale 20 est déconnectée par rapport à la tige 15 et du fait du jeu entre les deux, qui permet une petite quantité de mouvements relatifs. A ce moment, le dispositif de verrouillage 31 est réactivé en ramenant l'arbre 51 dans la position de verrouillage de telle sorte que la portion terminale 20 est verrouillée par rapport à la tige 15 dans la posi- tion correcte déterminée par le montage de référence 13 et qui, pour les raisons énoncées ci-dessus, ne néces- site pas d'être aligné avec la tige 15. En éliminant la contrainte élastique dans l'élément 11, aucune variation n'a lieu dans la posi- tion de la portion terminale 20 quand celle-ci est libérée du montage de référence 13, assurant ainsi une précision de positionnement et une reproductibilité maximales. Une fois le joint 30 verrouillé, on peut libé- rer la virole annulaire 66 et la laisser tomber par gravité dans la position de la figure 3. Il est évident qu'on peut apporter des change- ments à l'élément support 11 tel que décrit et illustré ici sans toutefois s'écarter de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Élément support reconfigurable (11) pour positionner et supporter des pièces sur une machine (1) comprenant une surface de référence (5) et une unité mobile (3), en particulier une machine de mesure; ledit élément support (11) comprenant une base (14) pouvant être positionnée sur ladite surface de réfé- rence (5), une tige (15) ayant un axe (A) perpendicu- laire à ladite surface de référence (5) et pouvant être positionnée par rapport à ladite base (14) le long dudit axe (4) pour ajuster la hauteur totale dudit élé- ment support (11), et une portion terminale supérieure (20) montée sur ladite tige (15) et coopérant avec un montage de référence (13) déplacé par ladite unité mobile (3), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de verrouillage (31) interposés entre ladite tige (15) et ladite portion terminale (20) et pouvant être libérés pour permettre une quantité limitée de mouvement rela- tif entre ladite portion terminale (20) et ladite tige (15). 2.- Élément selon la revendication 1, carac- térisé en ce que lesdits moyens de verrouillage (31) comprennent des surfaces de contact respectives (36a, 37a) d'un seul tenant avec ladite tige (15) et avec ladite portion terminale (20) et coopérant en frotte- ment l'une avec l'autre. 3.- Élément selon la revendication 2, carac- térisé en ce que lesdits moyens de verrouillage (31) comprennent des moyens élastiques (48) pour appliquer de force lesdites surfaces de contact (36a, 37a) l'une contre l'autre. 4.- Élément selon la revendication 3, carac- térisé en ce qu'il comprend des moyens de libération de type came (50) agissant en antagonisme avec lesdits moyens élastiques (48). 5.- Élément selon la revendication 4, carac- térisé en ce que lesdites surfaces de contact (36a, 37a) sont définies respectivement par un corps en forme de coupe (32) monté sur ladite tige (15) et par un dis- que (37) monté en dessous de ladite portion terminale (20), lesdits moyens élastiques (48) étant logés à l'intérieur dudit corps en forme de coupe (32) et étant préalablement chargés entre des moyens de butée (49, 42) respectivement d'un seul tenant avec ledit corps en forme de coupe (32) et ledit disque (37). 6.- Élément selon la revendication 5, carac- térisé en ce que lesdits moyens de libération de type came (50) comprennent un arbre excentrique (51) sup- porté transversalement dans ledit corps en forme de coupe (32) et coopérant avec lesdits moyens élastiques (48) par l'intermédiaire d'un élément de poussée (46) pour coulisser à l'intérieur dudit corps en forme de coupe (32). 7.- Élément selon la revendication 6, carac- térisé en ce que lesdits moyens élastiques comprennent un paquet de rondelles Belleville (48). 8.- Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de centrage (75, 76, 78) pour cen- trer ladite portion terminale (20) par rapport à ladite tige (15) et pouvant être mis en oeuvre lorsque lesdits moyens de verrouillage (31) sont libérés. 9.- EÉlément selon la revendication 8, carac- térisé en ce que lesdits moyens de centrage (75, 76, 78) comprennent des moyens élastiques (76). 10.- Élément selon la revendication 9, carac- térisé en ce qu'il comprend un moyen pouvant être saisi manuellement (66) et mobile entre une position inactive et une position active, lesdits moyens de centrage (75, 76, 78) étant supportés sur ledit moyen pouvant être saisi manuellement (66) et étant actifs dans ladite position active dudit moyen pouvant être saisi manuel- lement (66). 11.- Élément selon la revendication 10, lors- que dépendante de la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen pouvant être saisi manuellement com- prend une virole annulaire (66) montée sur ledit corps en forme de coupe (32) et pouvant coulisser axialement et d'une manière radialement guidée le long du corps en forme de coupe (32) entre ladite position inactive et ladite position active, lesdits moyens de centrage com- prenant un élément annulaire (75) logé à l'intérieur de ladite virole annulaire (66) et ayant un nombre de pinces flexibles (76) coopérant, dans ladite position active, avec ledit disque (37) monté sur ladite portion terminale (20).