Brevet FR3006047A1 — publié le 20141128

PIECE DE SUIVI D'UNE DERIVE DE MESURE D'UNE MACHINE A MESURER LES ECARTS DE FORME ET PROCEDE CORRESPONDANT [0001] L'invention porte sur une pièce de suivi d'une dérive de mesure d'une machine à mesurer les écarts de forme ainsi que sur le procédé correspondant. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'automobile avec les machines de mesure utilisées pour surveiller la production de pièces, telles que des carters, des culasses, des vilebrequins ou encore des bielles, ou toute autre pièce présentant une forme de révolution. [0002] On rappelle tout d'abord qu'un écart de forme est un défaut relevé sur une surface (plate, cylindrique, conique) comme par exemple des écarts de circularité, rectitude, planéité, mais également des écarts de position comme des battements, concentricités, coaxialités d'un élément par rapport à une référence. [0003] De façon connue en soi, une machine dédiée aux mesures d'écarts de forme, telle que la machine 1 représentée schématiquement sur la figure 1 a, comporte un système d'exploration 2 ou "système de palpage" formé par un capteur 3 et un stylet 5 coudé muni d'une bille 7 à son extrémité libre destinée à venir en contact avec la surface de la pièce 8 à analyser. Le système d'exploration 2 est apte à mesurer les écarts de forme d'alésages cylindriques, tels que les fûts d'un carter moteur, par un mouvement combiné de rotation R autour d'un axe vertical Z et de translation vertical suivant l'axe de la pièce 8 dont la surface est à analyser. [0004] On note également que le système d'exploration 2 est monté sur un support 9 mobile en translation suivant un axe horizontal X afin de faciliter la mise en contact de la bille 7 avec la surface à analyser. Le déplacement suivant l'axe X pourra également être autorisé lors de mesures réalisées sur des surfaces ayant des configurations particulières. Dans d'autres systèmes analogues, c'est la pièce 8 dont la surface est à analyser qui est mobile en rotation par rapport au système d'exploration 2. [0005] Par ailleurs, on connait également d'autres types de machines de mesures 1', dites machines 3D représentées schématiquement sur la figure 1 b, qui permettent d'effectuer des mesures dimensionnelles de la pièce 8 en plus des mesures d'écarts de forme. A cet effet, le stylet 5 et sa tête mesurante 3 sont fixés en bout d'une colonne 13 appelée coulisseau qui de déplace verticalement suivant l'axe Z. Cette colonne 13 se déplace transversalement de gauche à droite sur une poutre 14 suivant l'axe horizontal X. En outre, l'ensemble est solidaire d'un portique 15 qui se déplace longitudinalement suivant l'axe horizontal Y perpendiculaire à l'axe X. Les déplacements simultanés et synchronisés suivant ces trois axes permettent à la bille 7 du stylet 5 en contact avec la pièce d'explorer les surfaces indépendamment de leur orientation. Cette opération est appelée mesure par "scanning". [0006] Chaque mesure effectuée sur une pièce constitue un nombre défini de points (plusieurs milliers) qui sont ensuite analysés puis traités via le logiciel de la machine afin d'y apporter des filtrages, de type analyse des moindres carrés ou de cercle inscrit. Il est important que les points numérisés représentent la réalité des écarts de forme sur la pièce. En effet, une dérive de l'ensemble peut entraîner une sous-estimation ou une surestimation d'un défaut, ce qui peut avoir pour conséquence la destruction d'une série de pièces qui auraient été validées sur une mesure erronée. [0007] Le suivi de la dérive ne se fait généralement pas sur des étalons rattachés à une chaîne d'étalonnage pour des raisons de coût, mais par le biais d'une pièce de type arbre. Or, le fait de valider la qualité de la mesure sur le diamètre extérieur d'un tel arbre ne valide en aucun cas les mesures réalisées dans des alésages palpés à l'intérieur de la pièce, ce qui représente plus de 90% des mesures réalisées. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant une pièce de suivi d'une dérive de mesure d'une machine à mesurer des écarts de forme, caractérisé en ce qu'elle comporte une face interne tournée vers l'intérieur de la pièce délimitant au moins une portion d'alésage interne et une face externe opposée tournée vers l'extérieur de la pièce délimitant une périphérie externe de la pièce, ces faces internes et externe présentant chacune un défaut de circularité dont une mesure régulière permet de suivre une dérive de mesure de la machine à mesurer les écarts de forme. [0009] L'invention permet ainsi sur la même pièce la vérification de configurations de mesures intérieures (pour les alésages) et extérieures (pour les mesures d'arbre) réalisées par la machine sans avoir recours à un système complexe. En outre, une telle pièce permet la mise en place facile et rapide de la surveillance de la dérive, ce qui permet à l'utilisateur de la machine de s'assurer de la qualité des résultats de ses mesures à tout moment. On évitera ainsi la destruction d'une série de pièces et/ou un rattrapage si les pièces ont déjà été assemblées. [0010] Selon une réalisation, le défaut de circularité est défini par un méplat ménagé dans un cylindre et/ou une excentricité de deux portions cylindriques et/ou des portions cylindriques ayant des rayons différents. [0011] Selon une réalisation, la pièce présente la forme globale d'une bague ayant une 5 face interne délimitant un alésage et une face externe délimitant une périphérie externe de ladite bague. [0012] Selon une réalisation, la face interne de la bague présente un défaut de circularité défini par la réalisation de deux demi-cylindres de même rayon excentrés l'un par rapport à l'autre. 10 [0013] Selon une réalisation, les axes des demi-cylindres sont séparés l'un de l'autre d'une distance de l'ordre de 0.05 millimètres. [0014] Selon une réalisation, la face externe de la bague est délimitée par un cylindre ayant un défaut de circularité défini par un méplat ménagé dans ledit cylindre. [0015] Selon une réalisation, le méplat présente une profondeur par rapport au rayon du 15 cylindre de l'ordre de 0.05 millimètres. [0016] Selon une réalisation, la pièce présente la forme d'une demi-bague ayant une face interne délimitant un demi-alésage et une face externe délimitant une périphérie externe de la demi-bague. [0017] Selon une réalisation, la face interne de la demi-bague est définie par une 20 première portion cylindrique ayant un premier rayon, le défaut de circularité de cette face interne étant défini par deux portions cylindriques ayant un même deuxième rayon différent du premier rayon situées de part et autre de la première portion cylindrique. [0018] Selon une réalisation, la face externe est délimitée par un demi-cylindre ayant un défaut de circularité défini par un méplat ménagé dans le demi-cylindre. 25 [0019] L'invention a également pour objet un procédé de suivi d'une dérive de mesure d'une machine à mesurer des écarts de forme, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - mesurer des paramètres dimensionnels représentatifs de défauts de circularité de la pièce de suivi d'une dérive de mesure selon l'une des revendications précédentes au 30 moyen de la machine qui aura été préalablement vérifiée, - stocker dans une mémoire ces paramètres dimensionnels mesurés considérés comme des valeurs de référence, - mesurer ultérieurement les paramètres dimensionnels représentatifs des défauts de circularité de la pièce de suivi, et - détecter une dérive éventuelle de mesure de la machine à partir d'une comparaison entre les mesures ultérieures des paramètres dimensionnels représentatifs des défauts de circularité de la pièce de suivi et les valeurs de référence stockées en mémoire. [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0021] Les figures 1 a et 1 b, déjà décrites, représentent de manière schématique deux types de machine permettant la mesure des écarts de forme d'une surface d'une pièce à analyser; [0022] Les figures 2a et 2b montrent respectivement des vues de face et de côté d'un premier mode de réalisation de la pièce de suivi d'une dérive de mesure selon l'invention prenant la forme d'une bague; [0023] Les figures 3a et 3b représentent des graphiques de circularité de la face interne et de la face externe de la pièce de suivi d'une dérive de mesure des figures 2a et 2b; [0024] Les figures 4a et 4b montrent respectivement des vues de face et de côté d'un deuxième mode de réalisation de la pièce de suivi d'une dérive de mesure selon l'invention prenant la forme d'une demi-bague; [0025] La figure 5 représente un diagramme des étapes du procédé de suivi de la dérive de mesure d'une machine selon l'invention. [0026] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0027] Les figures 2a et 2b montrent un premier mode de réalisation d'une pièce 20 de suivi d'une dérive de mesure d'une machine à mesurer les écarts de forme selon l'invention. Cette pièce 20 prend la forme globale d'une bague annulaire d'axe X. Cette bague fermée comporte une face interne 21 d'orientation axiale tournée vers l'intérieur de la pièce 20, c'est-à-dire vers l'axe X, et une face externe 22 d'orientation axiale opposée à la face interne tournée vers l'extérieur de la pièce 20, c'est-à-dire du côté opposé à l'axe X. [0028] La face interne 21 délimite un alésage interne 24 traversant axialement la pièce de part en part. Cet alésage 24 débouche ainsi du côté des faces 25 d'extrémité axiale de la pièce qui ont une orientation radiale par rapport à l'axe X (cf. figure 2b). [0029] La face interne 21 de la bague présente un défaut de circularité défini par la réalisation de deux demi-cylindres C1, C2 de même rayon R1 excentrés l'un par rapport à l'autre d'une distance L1. Les extrémités de ces deux demi-cylindres C1, C2 sont reliées entre elles par des faces planes Pl, P2. Les distances L2 par rapport à l'axe X de chacun des axes Xl, X2 des demi-cylindres sont identiques. [0030] Dans un exemple de réalisation, le rayon R1 des demi-cylindres intérieurs C1, C2 est de l'ordre de 25mm. Un écart Ll entre les axes Xl, X2 des demi-cylindres C1, C2 est par exemple de l'ordre de 0.05mm. Chaque axe Xl, et X2 des demi-cylindres C1, C2 est séparé de l'axe X de la bague d'une distance L2=L1 /2 de l'ordre de 0.05/2=0.025mm. [0031] Par ailleurs, la face externe 22 de la bague est délimitée par un cylindre C3 ayant un axe X3 confondu avec l'axe X de la bague. Ce cylindre C3 présente un défaut de circularité défini par un méplat 27 ménagé dans la surface externe du cylindre. Le méplat 27 présente une profondeur P par rapport au diamètre du cylindre C3. [0032] Dans un exemple de réalisation, le rayon R2 du cylindre extérieur C3 est de l'ordre de 42mm. La profondeur P du méplat 27 est de l'ordre de 0.05mm. La longueur axiale L3 de la pièce 20 est de l'ordre de 25mm. [0033] En outre, la pièce 20 comporte des chanfreins 29, par exemple à 45 degrés, au niveau de l'intersection des faces axiales et radiales de la pièce 20. Ces chanfreins 29, qui sont non fonctionnels d'un point de vue de la mesure, ont uniquement pour but de casser les angles saillants de la pièce 20 afin de garantir la sécurité de l'utilisateur. [0034] Alternativement, dans le deuxième mode de réalisation montré sur les figures 4a et 4b, la pièce 20 de suivi de dérive présente la forme d'une demi-bague d'axe X'. Cette demi-bague comporte une face interne 31 d'orientation axiale délimitant un demi-alésage 34 et une face externe 32 d'orientation axiale délimitant une périphérie externe de la demi- bague. Par "portion d'alésage" ("demi-alésage" ou autre), on désigne ainsi un alésage ouvert circonférentiellement. Une portion d'alésage correspond à une portion angulaire sur laquelle s'étend un alésage, un demi-alésage étant un alésage qui s'étend ainsi sur 180 degrés, un quart d'alésage s'étendant sur 90 degrés, etc... [0035] La face interne 31 de la demi-bague est définie par une première portion cylindrique C4 ayant un premier rayon R4. L'axe X4 de cette première portion cylindrique C4 est confondu avec l'axe X'. Le défaut de circularité de la face interne 31 est défini par deux portions cylindriques C5, C6 ayant un même deuxième rayon R5 différent du premier rayon R4. [0036] Les portions de cylindre C5 et C6 sont situées de part et autre de la première portion cylindrique C4. Les axes X5 et X6 des deuxièmes portions cylindriques C5, C6 sont confondus entre eux et séparés de l'axe X' d'une distance L4. Dans un exemple de réalisation, le rayon R4 de la première portion cylindrique C4 est de l'ordre de 30mm, tandis que le rayon R5 des deuxièmes portions cylindriques C5, C6 est égal au rayon R4 auquel on ajoute 0.025mm. L'écart L4 entre les axes X5, X6 confondus et l'axe X' est de l'ordre de 0,075mm. [0037] Par ailleurs, la face externe 32 est définie par un demi-cylindre C7 ayant un axe X7 confondu avec l'axe X'. La face externe 32 présente un défaut de circularité défini par un méplat 35 ménagé dans la surface du demi-cylindre C7. Le méplat 35 présente une profondeur P' par rapport au rayon R7 du demi-cylindre C7. Dans un exemple de réalisation, le rayon extérieur R7 du demi-cylindre est de l'ordre de 48mm. La profondeur P du méplat 35 est de l'ordre de 0.05mm. La longueur axiale L5 de la demi-bague est par exemple de l'ordre de 30mm. [0038] Comme dans le premier mode de réalisation, la pièce 20 comporte des chanfreins 36 au niveau de l'intersection des faces axiales et radiales de la pièce 20 pour garantir la sécurité de l'utilisateur. [0039] De préférence, dans les deux modes de réalisation, la pièce 20 est réalisée dans un matériau à base de métal de préférence du type «Z160CDV12» avec un traitement thermique du type "T6". La précision de réalisation de la pièce de suivi est de l'ordre de 2 micromètres. [0040] On décrit ci-après, en référence avec la figure 5, les différentes étapes du procédé de suivi d'une dérive de mesure selon l'invention. [0041] Au cours d'une phase d'initialisation, les paramètres dimensionnels représentatifs des défauts de circularité de la pièce de suivi 20 (en forme de bague ou de demi-bague) sont mesurés dans une étape 101 par la machine à surveiller qui aura été préalablement vérifiée. Les premières mesures de la machine vérifiée étant supposées correctes, ces paramètres dimensionnels ainsi mesurés sont considérés comme des valeurs de référence. Ces valeurs de référence sont stockées dans une mémoire de la machine 1, 1' au cours de l'étape 102. [0042] Ainsi, lors des mesures effectuées sur la surface opérationnelle interne 21 de la bague de suivi 20, on obtient le graphique anamorphosé visible à la figure 3a. Ce graphique en forme de 8 correspond à l'alésage interne de la bague dont l'excentricité des deux portions circulaires C1, C2 définit une des valeurs de référence L1ref. Par ailleurs, pour la surveillance des configurations de type arbre, le méplat 27 ménagé dans la face externe de la pièce 20 apparaît tel un creux par rapport à un cercle de référence comme cela est visible sur le graphique de la figure 3b. La profondeur calculée de ce creux permet de définir une autre valeur de référence Pref. [0043] Ensuite, des mesures ultérieures des paramètres dimensionnels représentatifs des défauts de circularité de la pièce 20 pourront être effectuées par l'utilisateur au cours d'une étape 103. La dérive éventuelle de la machine est détectée au cours d'une étape 105 à partir d'une comparaison entre les mesures des paramètres dimensionnels représentatifs des défauts de circularité de la pièce de suivi et les valeurs de référence stockées en mémoire (cf. étape 104). Pour faciliter l'identification de la dérive, les valeurs de référence et les valeurs relevées pourront être reportées sur le même graphique de circularité. Une tolérance d'acceptation de dérive en rapport avec les mesures à effectuer pourra être prise en compte lors de la détermination de la dérive de mesure. [0044] Le procédé permet ainsi la vérification aisée de configurations de mesures intérieures (pour les alésages) et extérieures (pour les mesures d'arbre) effectuées par la machine. Cette vérification est réalisée par l'utilisateur de la machine à intervalles réguliers. En outre, la vérification de la dérive étant rapide à effectuer, l'utilisateur pourra à tout moment s'assurer de la justesse de ses mesures en cas de doute sur les résultats, ou de choc sur le système d'exploration 2 de la machine de mesure 1, 1'. [0045] Bien entendu, l'homme du métier pourra modifier la forme de la pièce 20 de suivi de dérive sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, en variante, la pièce 20 pourra présenter une autre forme que celles présentées comme par exemple la forme d'une portion de bague autre qu'une demi-bague telle qu'une forme de quart ou de tiers de bague. [0046] Alternativement, la face externe 22, 32 de la bague ou de la portion de bague pourraient présenter un autre défaut de circularité que le méplat 27, 35, comme par exemple un défaut défini par deux cylindres excentrés, comme pour la face interne 21. Il est possible également de réaliser une combinaison de défauts de circularité dans la face interne 21, 31 et dans la face externe 22, 32. [0047] Plus généralement, le défaut de circularité de la face interne ou de la face externe est défini par un méplat et/ou une excentricité de deux cylindres et/ou des portions de cylindres ayant des rayons de courbure différents. Toute autre forme permettant d'obtenir un défaut de circularité par rapport à une forme cylindrique de diamètre constant est envisageable. Les caractéristiques géométriques sont choisies pour permettre une bonne répétabilité des mesures. REVENDICATIONS: 1. Pièce (20) de suivi d'une dérive de mesure d'une machine à mesurer des écarts de forme, caractérisé en ce qu'elle comporte une face interne (21, 31) tournée vers l'intérieur de la pièce (20) délimitant au moins une portion d'alésage interne (24, 34) et une face externe (22, 32) opposée tournée vers l'extérieur de la pièce (20) délimitant une périphérie externe de la pièce (20), ces faces internes (21, 31) et externe (22, 32) présentant chacune un défaut de circularité dont une mesure régulière permet de suivre une dérive de mesure de la machine à mesurer les écarts de forme. 2. Pièce selon la revendication 1, caractérisé en ce que le défaut de circularité est défini par un méplat (27, 35) ménagé dans un cylindre et/ou une excentricité (L1) de deux portions cylindriques (C1, C2) et/ou des portions cylindriques (C4, C5, C6) ayant des rayons différents (R4, R5). 3. Pièce selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'elle présente la forme globale d'une bague ayant une face interne (21) délimitant un alésage (24) et une face externe (22) délimitant une périphérie externe de ladite bague. 4. Pièce selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face interne (21) de la bague présente un défaut de circularité défini par la réalisation de deux demi-cylindres (C1, C2) de même rayon (R1) excentrés l'un par rapport à l'autre. 5. Pièce selon la revendication 4, caractérisé en ce que les axes des demi-cylindres (C1, C2) sont séparés l'un de l'autre d'une distance (L1) de l'ordre de 0.05 millimètres. 6. Pièce selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la face externe (22) de la bague est délimitée par un cylindre (C3) ayant un défaut de circularité défini par un méplat (27) ménagé dans ledit cylindre. 7. Pièce selon la revendication 6, caractérisé en ce que le méplat (27) présente une profondeur par rapport au rayon du cylindre (C3) de l'ordre de 0.05 millimètres. 8. Pièce selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'elle présente la forme d'une demi-bague ayant une face interne (31) délimitant un demi-alésage (34) et une face externe (32) délimitant une périphérie externe de la demi-bague. 9. Pièce selon la revendication 8, caractérisé en ce que la face interne (21) de la demi-bague est définie par une première portion cylindrique (C4) ayant un premier rayon (R4), le défaut de circularité de cette face interne étant défini par deux portions cylindriques (C5, C6) ayant un même deuxième rayon (R5) différent du premier rayon (R4) situées de part et autre de la première portion cylindrique (C4). 10. Pièce selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la face externe (32) est délimitée par un demi-cylindre (C7) ayant un défaut de circularité défini par un méplat (35) ménagé dans le demi-cylindre. 11. Procédé de suivi d'une dérive de mesure d'une machine à mesurer des écarts de forme, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - mesurer (101) des paramètres dimensionnels représentatifs de défauts de circularité de la pièce (20) de suivi d'une dérive de mesure selon l'une des revendications précédentes au moyen de la machine qui aura été préalablement vérifiée, - stocker (102) dans une mémoire ces paramètres dimensionnels mesurés considérés comme des valeurs de référence, - mesurer (103) ultérieurement les paramètres dimensionnels représentatifs des défauts de circularité de la pièce de suivi, et - détecter (104) une dérive éventuelle de mesure de la machine à partir d'une comparaison entre les mesures ultérieures des paramètres dimensionnels représentatifs des défauts de circularité de la pièce de suivi et les valeurs de référence stockées en mémoire.