Brevet FR2831261A1 — publié le 20030425

La présente invention concerne un nouveau capteur de déplacement linéaire. L'état de la technique connaît déjà des capteurs pour la mesure de déplacement linéaire dans différents domaines mais ceux-ci ne sont pas conçus spécifiquement pour travailler en milieu industriel. La demanderesse s'est fixé pour but de concevoir un capteur simple du type à une entrée et une sortie, du type à jauge de mesure apte à travailler en milieu industriel Un des principaux problèmes rencontrés réside dans l'importante perturbation du milieu industriel sur la transmission du signal analogique de sortie de jauge, dans le câble nécessaire à la liaison avec un système de traitement Pour résoudre ce problème, la demanderesse a eu l'idée d'associer la jauge à un conditionneur pour que le signal transporté par le câble soit un signal numérique moins sensible au milieu, et de mettre la sortie de jauge en contact direct avec l'entrée du conditionneur pour éviter de transporter un signal analogique. Par ailleurs la demanderesse est titulaire du brevet français FR 2 787 569 portant sur un capteur donnant satisfaction et utilisant un codeur incremental optique apte à mesurer des déplacements linéaires ou angulaires, par une rotation, générée par l'organe en mouvement, d'une roulette du codeur. Structurellement, la roulette du codeur est placée latéralement par rapport à l'organe en mouvement et dans le cas d'un déplacement linéaire il y a transformation de ce déplacement linéaire en mouvement angulaire. Pour une application fiable aux conditions de travail en milieu industriel, et pour des opérations d'assemblage, d'accostage d'emmanchement de pièces ou autres, la demanderesse s'est fixé pour but de construire un capteur apte à fournir une indication précise et fiable sur les cotes de construction du produit à réaliser, tout en évitant l'emploi d'une transformation de mouvement. Tous ces buts son atteints par l'invention qui consiste en un capteur de déplacement pour la détection et/ou la mesure du déplacement linéaire d'un organe, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison dans un boîtier une jauge de mesure, et un conditionneur de signal analogique-numérique, de sorte que la jauge décèle en entrée une information de variation de longueur et la transforme en un signal de sortie analogique entrant directement dans le conditionneur. En outre ce capteur peut comporter une tête d'actionnement assurant la liaison mécanique entre l'organe en mouvement et un palpeur de la jauge. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les figures annexées suivantes : - figure 1 : vue latérale d'un capteur selon l'invention avec boîtier ouvert - figure 2 : vue de face du capteur de la figure 1, - figure 3 et 4 : jeux de poussoirs et de manchons interchangeables pour le capteur de la figure 1. Un capteur tel que représenté en figures 1 et 2 comporte dans un boîtier (1) une jauge de mesure (2), par exemple une jauge potentiomètrique linéaire et un conditionneur de signal analogique-numérique (3). La jauge (2) est un composant classique avec un palpeur (4) décelant en entrée une information de variation de longueur (5) et la transformant en un signal de sortie (6) analogique envoyé en entrée du conditionneur (3). La jauge et le conditionneur sont alignés dans le boîtier de sorte que l'entrée du conditionneur soit au contact de la sortie de la jauge. Le signal numérique de sortie (7) du conditionneur est envoyé à un ensemble informatique non représenté et transporté par un câble (8). Le boîtier est conçu classiquement pour positionner la jauge et le conditionneur et présente un couvercle démontable pour faciliter le montage et/ou la maintenance et/ou la mise en place des pièces interchangeables décrites plus loin. Pour réaliser l'amplification du déplacement linéaire (9) à détecter et la liaison mécanique avec le palpeur (4) de la jauge on prévoit une tête d'actionnement (10) formée d'un ensemble mécanique à levier (11) de préférence démontable de façon à pouvoir être remplacée par une autre tête d'actionnement selon le type d'application. Une tête d'actionnement comporte essentiellement : - un levier (11) dont l'extrémité libre (12) comporte un détecteur (12) du déplacement (9) et dont l'autre extrémité est guidée en rotation par un support à fourche (13) vissé en extrémité du boîtier (1) un poussoir (14) emmanché sur le palpeur (4) de la jauge est guidé en translation à l'intérieur d'un manchon (15) vissé intérieurement dans un alésage (16) prévu dans l'extrémité du boîtier opposée à celle qui comporte le câble de sortie (8). Le poussoir (14) assure la liaison mécanique entre le levier (11) ainsi que la protection du palpeur (4) et l'étanchéité. Selon l'application et la grandeur du déplacement (9) à détecter on peut prévoir différents ensembles (manchon-poussoir) interchangeables comme par exemple ceux représentés en figure (3) avec un poussoir (14a) long associé à un manchon (15a) long, ou en figure 4 avec un poussoir (14b) court associé à un manchon (15a) court. A l'extrémité coulissante du poussoir on prévoit une butée (17) annulaire apte à coulisser dans un alésage (18) axial et longitudinal du manchon et dont la course est limitée par un épaulement (19) de l'alésage (18). Le poussoir (14) est emmanché par emboîtement direct du palpeur (4) de la jauge dans un alésage (20) longitudinal et axial prévu en extrémité dudit poussoir. La machine outil et l'équipement de production industriel sont les principaux champs d'application de ce nouveau produit. Ce nouveau capteur permet de mesurer un déplacement ou de contrôler la position finale d'un dispositif mécanique réalisant une opération d'assemblage, d'accostage, d'emmanchement, etc... dans le but de fournir une indication précise et fiable sur les cotes de construction du produit à réaliser. A titre d'exemple on donne les caractéristiques suivantes d'un modèle de capteur selon l'invention : course de base : 10 mm précision : 0. 04 mm * répétabitité 0. 04 mm encombrement réduit (corps 25 x 27 x 96 mm) raccordement-sur bornier - connecteur circulaire 4 pôles verrouillable par vis. L'innovation et l'attrait de ce nouveau capteur résident dans les avantages suivants : la liaison entre le capteur et l'automate programmable est réalisée de la façon la plus simple en utilisant seulement : une entrée, une sortie. les données sont visualisées en ligne sur un écran ou un outil conversationnel. Une programmation simple de l'ensemble informatique peut fournir des alarmes suite à des dérives de cotes dans la production, d'où l'intérêt primordial pour le suivi de la qualité en ligne, ') le coût du capteur est très bas comparé aux solutions équivalentes, ce qui rend son installation appelée à une large diffusion, . la facilité de raccordement et de mise en fonction de ce capteur sont sans équivalent sur le marché, (en particulier car il ne nécessite aucun organe additionnel onéreux ou encombrant tel qu'un vérin, une molette ou autre), ') la possibilité de montage de diverses têtes d'actionnement est un avantage par rapport aux capteurs existants, . les diverses applications aux conditions de travail en milieu industriel son fiables, notamment pour des opérations d'assemblage, d'accostage d'emmanchement de pièces ou autres, car le capteur est apte à fournir une indication précise et fiable sur les cotes de construction du produit à réaliser. REVENDICATIONS 1. Capteur de déplacement pour la détection et/ou la mesure du déplacement linéaire d'un organe, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison dans un boîtier (1) une jauge de mesure (2), et un conditionneur de signal analogique-numérique (3), de sorte que la jauge (2) décèle en entrée une information de variation de longueur (5) et la transforme en un signal de sortie analogique entrant directement dans le conditionneur (3). 2. Capteur de déplacement, caractérisé en ce qu'il comporte une tête d'actionnement (10) assurant la liaison mécanique entre l'organe en mouvement et un palpeur (4) de la jauge. 3. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la jauge et le conditionneur sont alignés dans le boîtier de sorte que l'entrée du conditionneur soit au contact de la sortie de la jauge, le signal numérique de sortie (7) du conditionneur étant transporté à un ensemble informatique par un câble (8). 4. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la tête d'actionnement (10) est un ensemble mécanique à levier. 5. Capteur de déplacement selon la revendication 4 caractérisé en ce que la tête d'actionnement comporte essentiellement : - un levier (11) dont l'extrémité libre (12) comporte un détecteur (12) du déplacement (9) et dont l'autre extrémité est guidée en rotation par un support à fourche (13) vissé en extrémité du boîtier (1) - un poussoir (14) emmanché sur le palpeur (4) de la jauge est guidé en translation à l'intérieur d'un manchon (15) vissé intérieurement dans un alésage (16) prévu dans l'extrémité du boîtier opposée à celle qui comporte le câble de sortie (8). 6. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'on prévoit pour la tête d'actionnement différents ensembles (manchon-poussoir) interchangeables. 7. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que la tête d'actionnement est démontable. 8. Capteur de déplacement selon l'une des revendication 5 à 7 caractérisé en ce que à l'extrémité coulissante du poussoir on prévoit une butée (17) annulaire apte à coulisser dans un alésage (18) axial et longitudinal du manchon et dont la course est limitée par un épaulement (19) de l'alésage (18). 9. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le poussoir (14) est emmanché par emboîtement direct du palpeur (4) de la jauge dans un alésage (20) longitudinal et axial prévu en extrémité dudit poussoir. 10. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la jauge de mesure est une jauge potentiométrique.