Brevet FR2978823A1 — publié le 20130208

L'invention concerne un capteur de position pouvant notamment être utilisé dans le domaine de l'usinage et de la fabrication mécanique. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION D'une manière générale, lors de la mise en oeuvre d'un processus industriel nécessitant le déplacement relatif d'une pièce ou d'un outil, il est nécessaire de déterminer avec précision la position effective de début de ce déplacement relatif afin de réaliser ce que l'on appelle communément une remise à zéro. Par exemple, lors de la mise en oeuvre d'une opération de fraisage, il est nécessaire de déterminer avec précision la position effective de la fraise par rapport à la fraiseuse qui la porte, pour pouvoir ajuster la position de la pièce à usiner et paramétrer correctement la fraiseuse afin de réaliser un usinage répondant à une cotation souhaitée. En pratique, pour usiner une face supérieure d'une pièce montée sur une table de fraiseuse, à une côte verticale prédéterminée, il est nécessaire de déterminer de façon précise, après montage de la fraise, l'altitude du plan inférieur de cette fraise selon la direction verticale, avant de pouvoir programmer les déplacements de la table de fraisage pour usiner la face supérieure à la côte voulue. Cette détermination peut être réalisée avec un instrument de mesure métrologique comme un comparateur, comportant une embase qui est d'abord fixée à la table de fraisage, et une touche de mesure qui est ensuite déplacée pour palper l'extrémité inférieure de l'une des dents de la fraise de manière à en déterminer l'altitude, c'est-à-dire l'altitude du plan inférieur de la fraise montée. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une architecture de capteur de type fin de course présentant une précision relativement élevée pour un coût de fabrication faible. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un capteur de position comprenant un corps portant : - un premier rotor tournant autour d'un axe de rotation ainsi que des moyens d'entraînement en rotation de ce premier rotor ; - un second rotor maintenu en appui contre le premier rotor par des moyens de rappel pour être entraîné en rotation par friction par le premier rotor sans être assujetti à l'axe de rotation ; - un piston mobile en translation par rapport au corps selon un axe de translation perpendiculaire à l'axe de rotation ; - ce piston présentant une extrémité externe au corps formant touche de contact et une extrémité interne au corps venant en appui sur une région périphérique du second rotor ; - des moyens de détection d'une excentration du second rotor par rapport à l'axe de rotation supérieure à une valeur seuil prédéterminée, afin d'identifier un enfoncement du piston vers le second rotor tendant à déplacer le centre de ce second rotor au delà de l'axe de rotation. L'invention concerne également un capteur tel que défini ci-dessus, dans lequel les moyens de détection de d'une excentration du second rotor supérieure à une valeur seuil comportent un interrupteur électrique comprenant une touche d'actionnement située en vis-à-vis d'une région périphérique du second rotor, cette touche d'actionnement étant positionnée pour que, lorsque le second rotor tourne dans un sens prédéterminé, un enfoncement du piston vers ce second rotor tendant à déplacer le centre de ce second rotor au delà de l'axe de rotation provoque un déplacement du second rotor vers la touche d'actionnement de l'interrupteur. L'invention concerne également un capteur tel que défini ci-dessus, dans lequel les moyens de rappel assurant le maintien du second rotor en appui contre le premier rotor sont des moyens de rappel de type élastiques. L'invention concerne également un capteur tel que défini ci-dessus, dans lequel les moyens de rappel assurant le maintien du second rotor en appui contre le premier rotor sont des moyens de rappel de type magnétiques. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une première vue schématique montrant en perspective la partie arrière du capteur selon l'invention ; La figure 2 est une seconde vue schématique montrant en perspective la partie avant du capteur selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le capteur selon l'invention qui est repéré par 1 dans les figures comporte un corps ou bâti 2 portant un premier rotor 3 tournant autour d'un axe de rotation AR, en étant entraîné par des moyens motorisés, ainsi qu'un piston 4 monté pour coulisser selon un axe AT qui est perpendiculaire à l'axe AR et qui intercepte cet axe AR. Pour simplifier la compréhension, on a représenté dans les figures un repère direct, noté x, y, z : l'axe AT de coulissement du piston s'étend parallèlement au vecteur z, alors que l'axe de rotation AR s'étend selon le vecteur y de ce repère. Complémentairement, on a également représenté un plan P orienté parallèlement aux vecteurs x et y et passant par l'axe de rotation AR. Le corps 1 comporte ici une paroi principale 6 orientée verticalement, généralement plane et d'épaisseur importante, traversée par le premier rotor 3, les faces de cette paroi principale ayant une orientation normale à l'axe de rotation AR. Cette paroi principale 4 est prolongée au niveau de sa portion supérieure par une paroi secondaire 7, généralement plane mais s'étendant à angle droit par rapport à la paroi principale 6. Le piston 4 traverse cette paroi secondaire pour coulisser dans celle-ci, les faces de cette paroi secondaire ayant une orientation normale à l'axe de translation AT. Comme visible dans la figure 1, les moyens d'entraînement du premier rotor 3 comportent ici un moteur électrique 8 qui est porté par la paroi principale 6 du corps 2, et qui est relié au rotor 3 par l'intermédiaire d'une poulie 10. Cette poulie 10 comporte une roue 9 portée par l'axe de rotation du moteur, une autre roue 11 portée par une extrémité libre du premier rotor 3, et une courroie 12 entourant ces deux roues. L'ensemble de la poulie 10 est située au delà de la face arrière de la paroi principale 6, qui est la face visible dans la figure 1. Les moyens de motorisation que constituent le moteur 8 et la poulie 10 relient ce moteur au premier rotor 3 pour faire tourner ce rotor selon une direction prédéterminée, portant la référence DP, et qui correspond au sens de rotation direct autour du vecteur x dans le repère direct x, y, z. Un second rotor 13 est accouplé en rotation au premier rotor 3 par une liaison de type à friction, ces deux rotors comportant chacun une face de friction en forme de disque plan. La face de friction du premier rotor 3 est située en avant de la face avant de la paroi principale 6, à savoir la face qui est visible dans la figure 2. Le second rotor 13 est situé au delà de la face avant de la paroi principale le long de l'axe de rotation AR, en étant maintenu en appui contre la face de friction du premier rotor, par des moyens élastiques non représentés. Ces moyens élastiques peuvent se présenter sous forme d'un ressort ou d'un élastique monté dans un perçage central traversant les deux rotors 3 et 13 le long de l'axe AR, en ayant une extrémité solidarisée au premier rotor 3, et son autre extrémité solidarisée au second rotor 13. Il est également envisageable de prévoir des moyens de rappel magnétiques pour maintenir le second rotor 13 en appui contre le premier rotor, ces moyens pouvant alors se présenter sous forme d'aimants permanents équipant le premier rotor et/ou le second rotor. Dans ces conditions, le second rotor 13 est entraîné en rotation par le premier rotor 3, mais sans être assujetti à l'axe de rotation AR, l'entraînement en rotation étant assuré uniquement par le contact des surfaces de friction par lesquelles ces deux rotors sont en appui l'un sur l'autre le long de l'axe AR. Comme visible sur la figure 2, le second rotor 13 comporte plus particulièrement une portion en forme de disque 14, dont une face non visible dans la figure 2 constitue la face de friction, et un téton central 16 dépassant de la face opposée à la face de friction, et ayant une forme généralement cylindrique de diamètre significativement inférieur au diamètre du disque 14. Le capteur 1 selon l'invention comporte encore un interrupteur électrique 17 qui est porté par la face avant de la paroi principale 6, cet interrupteur électrique 14 comportant une touche d'actionnement 18. Comme visible dans la figure 2, la touche d'actionnement 18 est située en vis-à-vis d'une région périphérique du second rotor 13, cette région périphérique étant ici le pourtour du disque 14. Dans l'exemple des figures, la touche 18 d'actionnement de cet interrupteur est située sensiblement au niveau du plan P orienté selon x et y et passant par l'axe de rotation AR, et cette touche se trouve dans une région qui est au delà de l'axe de rotation AR selon la direction x. Le piston 4 comporte une extrémité externe, située hors du corps 2, et formant touche de contact, et une extrémité interne 21, positionnée pour venir en appui sur le second rotor 13, au niveau de son téton cylindrique 16. Le mécanisme que constituent le premier rotor 3 tournant autour de l'axe AR dans un palier du corps 2, pour entrainer en rotation le second rotor 13 par friction sans que ce second rotor ne soit assujetti à tourner autour de l'axe AR, est celui d'une pinnule de centrage utilisée en fraisage. Si l'extrémité interne 21 du piston est espacée du téton 16, alors le second rotor 13, entraîné par friction par le premier rotor 3, tourne approximativement autour de l'axe de rotation AR, mais de manière relativement anarchique et instable. Lorsque le piston est enfoncé, son extrémité inférieure ou interne 21 vient au contact de la paroi externe du téton cylindrique 16, ce qui a pour effet, dans un premier temps, de stabiliser la rotation du second rotor 13: sont mouvement de rotation se stabilise progressivement autour de l'axe AR au fur et à mesure que le piston est enfoncé. A un certain stade, le mouvement est complètement stabilisé : le centre du second rotor 13 est situé sur l'axe AR. Partant de cette situation, un enfoncement supplémentaire du piston tend alors à éloigner le centre du rotor de l'axe AR, ce qui accroît les efforts de frottement exercés par le téton 16 sur l'extrémité interne 21 du piston. Cette situation, c'est-à-dire l'enfoncement du piston 4 au delà d'une certaine position limite, provoque brutalement le déplacement du second rotor 13 selon la direction x du repère x, y, z. Concrètement, le rotor 13 se stabilise en rotation en ayant son centre écarté de l'axe AR, selon la direction x, de sorte qu'il vient enfoncer la touche 18 de l'interrupteur 17, provoquant ainsi un changement d'état de cet interrupteur. En pratique, le capteur selon l'invention peut facilement être conçu pour atteindre une précision de déclenchement de l'ordre du centième de millimètre : dès que le piston est enfoncé d'un centième de millimètre au delà de la position limite, il provoque l'actionnement de l'interrupteur 17 par l'intermédiaire du second rotor 13. Le capteur de position peut par exemple être utilisé pour déterminer la position selon un axe vertical, d'une fraise montée sur une fraiseuse. Dans ce cas, la fraise est d'abord montée sur la tête de fraiseuse, et le capteur est monté sur la table de fraisage, sous la fraise, de telle manière que sa touche 19 soit située au droit d'une dent de la fraise. La fraiseuse est alors commandée pour rapprocher la table de la tête de fraisage, la fraise étant immobile en rotation, et pour être arrêtée dès que l'interrupteur 18 est déclenché, c'est-à-dire lorsque la dent de la fraise appuyant verticalement sur la touche supérieure 19 enfonce le piston 4 au delà de la position de déclenchement. Ainsi, le capteur selon l'invention peut être utilisé pour déterminer la position en hauteur d'une face inférieure de fraise montée sur une fraiseuse. Le capteur selon l'invention peut également être utilisé dans de multiples autres applications, il peut par exemple être utilisé comme capteur de fin de course ou autre. REVENDICATIONS1. Capteur de position (1) comprenant un corps (2) portant : - un premier rotor (3) tournant autour d'un axe de rotation (AR) ainsi que des moyens (8, 9, 11, 12) d'entraînement en rotation de ce premier rotor (3) ; - un second rotor (13) maintenu en appui contre le premier rotor (3) par des moyens de rappel pour être entraîné en rotation par friction par le premier rotor (3) sans être assujetti à l'axe de rotation (AR) ; - un piston (4) mobile en translation par rapport au corps (2) selon un axe de translation (AT) perpendiculaire à l'axe de rotation (AR) ; - ce piston (4) présentant une extrémité externe (19) au corps (2) formant touche de contact et une extrémité interne (21) au corps (2) venant en appui sur une région périphérique du second rotor (13) ; - des moyens de détection d'une excentration du second rotor (13) par rapport à l'axe de rotation (AR) supérieure à une valeur seuil prédéterminée, afin d'identifier un enfoncement du piston (4) vers le second rotor (13) tendant à déplacer le centre de ce second rotor (13) au delà de l'axe de rotation (AR). 2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel les moyens de détection de d'une excentration du second rotor (13) supérieure à une valeur seuil comportent un interrupteur électrique (17) comprenant une touche d'actionnement (18) située en vis-à-vis d'une région périphérique du second rotor (13), cette touche d'actionnement (18) étant positionnée pour que, lorsque le second rotor (13) tourne dans un sens prédéterminé, un enfoncement du piston (4) vers ce second rotor (13) tendant à déplacer le centre de ce second rotor (13) au delà de l'axe de rotation (AR) provoque un déplacement du second rotor (13) vers la touche d'actionnement (18) del'interrupteur (17). 3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de rappel assurant le maintien du second rotor (13) en appui contre le premier rotor (3) sont des moyens de rappel de type élastiques. 4. Capteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de rappel assurant le maintien du second rotor (13) en appui contre le premier rotor (3) sont des moyens de rappel de type magnétiques.