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Instrument de mesure des dimensions extérieures.
La présente invention concerne un appareil de mesure du diamètre des pièces cylindriques, de l'épaisseur des plaques, etc.. pouvant se substituer aux fins de mesure, aux contr8leurs de diamè- tre d'un usage courant dans l'industrie mécanique, mais appropriés seulement aux vérifications. Afin d'être en mesure de remplir cette tâche de façon satisfaisante, l'instrument en question doit être d'un emploi aussi commode et rapide que le contr8leur de diamètre, et doit rendre sensibles d'aussi faibles écarts d'épais- seur que ceux enregistrés par le contrôleur de diamètre. Ces exi- gences se trouvent satisfaites moyennant quelques perfectionne- ments apportés à la forme de réalisation d'un instrument analo- gue, qui est décrite dans le brevet suisse n .235059 au nom de l'inventeur.
Ces perfectionnements consistent dans le fait qu'en vue de mesurer des ordres d'épaisseur échappant au domaine des mesures effectuables à l'aide de l'aiguille de touche non inter- changeable qu'il comporte, la fourche, venue d'une seule pièce
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avec le corps de l'instrument, se trouve remplacée par des four- ches successives de tailles différentes, facilement interchangea- bles fixables à l'intérieur du corps; dans le fait que l'aiguil- le de touche, de forme cylindrique en sa partie antérieure, cou- lisse intérieurement à un ,'manchon cylindrique et comporte deux surfaces obliques dont l'arête fournit l'angle d'incidence re- quis;
dans le fait que la touche de mesure, disposée à cheval sur l'aiguille, comporte deux surfaces correspondant à ces der- nières; dans le fait qu'un dispositif de freinage pneumatique s'oppose à une avance trop rapide de l'aiguille de touche s'opé- rant sous la sollicitation d'un ressort; dans le fait que l'or- gane de lecture, servant à mesurer le déplacement de l'aiguille de touche pivote librement autour de l'axe longitudinal du corps de l'instrument et comprend, à côte des index de tolérance ha- bituels portés sur l'échelle principale, un index ajustable appli- qué à l'échelle d'enregistrement des tours accomplis par l'ai- guille principale.
Les figures 1 à 7 du dessin annexé se réfèrent à une forme de réalisation de l'instrument, indiquée à titre d'exemple, La figure 1 représente une coupe longitudinale de l'appareil,les figures 2 et 3, des coupes opérées suivant les lignes I-I et II-II de la figure 1. Les figures 4 et 5 représentent, à plus grande échelle, des fragments de la figure 1, indiquent la posi- tion occupée par l'aiguille de touche relativement à son man- chon de guidage, représentée respectivement dans sa position la plus avancée et la plus en arrière. La figure 6 illustre le mode de montage à pivot de l'organe de lecture sur le corps de l'appareil, et la figure 7 représente le cadran de l'organe de lecture, avec l'index de réglage disposé en regard de l'échel- le graduée.
Intérieurement à un corps creux 1, une aiguille de tou- che 2 mobile est montée librement, se trouvant de façon permanen- te sollicitée vers l'avant par l'action d'un ressort 3. La partie
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antérieure, renflée, 4 de l'aiguille de touche coulisse à l'in- térieur d'un manchon de guidage cylindrique 5 compris dans le corps creux 1. Cette aiguille est munie de deux surfaces obliques 6 et 6a se coupant sensiblement à angle droit, dont l'arête 7 est située dans le plan axial de l'aiguille de touche avec le- quel elle forme 1'angle dont la tg caractérise l'incidence du coin constitué par l'aiguille de touche. Reposant sur lesdites surfaces obliques de l'aiguille qu'elle chevauche, une touche de mesure 8 coulisse intérieurement à un'alésage de guidage 9 orienté perpendiculairement à l'axe du corps creux 1.
L'avance de l'aiguille de touche détermine un déplacement vers l'exté- rieur, de la touche de mesure, dont la face de contact aplanie 8a vient toucher le pourtour 10 de la pièce à vérifier reposant par ailleurs contre l'enclume 11 portée par une fourche 12 déta- chable du corps de l'instrument.
Traversant la partie postérieure, moins épaisse, 13 de l'aiguille de touche, une goupille transversale 14 coulisse dans les fentes 15 et 15a ménagées dans le corps de l'appareil et se loge dans l'épaisseur d'une manette coulissante 16 recouvrant le dit corps.
L'en-bout postérieur 17 de l'aiguille de touche s'appuie contre la tige sensitive de commande d'un organe de lecture 19 monté à l'extrémité postérieure du corps de l'appareil, laquelle tige de commande est maintenue de façon permanente, en contact avec l'en-bout précité de l'aiguille de touche, au moyen d'un ressort (non indiqué sur la figure) logé dans l'organe de lec- ture et par l'intermédiaire d'un mécanisme à crémaillère et pignon qui n'est pas non plus figuré ici.
Lorsqu'on veut effectuer la mesure du diamètre D, on prend en main l'instrument de telle manière que la paroi pos- térieure de l'organe de lecture se trouve reposer dans le creux de la main, tandis que les deux doigts, l'index et le majeur, viennent entourer le rebord en saillie 20 de la manette coulis- A
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sante 16, de manière à pouvoir attirer en arrière cette manette et, avec elle, l'aiguille de touche.
Ce mouvement de retrait de l'aiguille de touche entratne celui de la touche de mesure 8 et repousse en arrière la tige sensitive 18 de l'organe de lecture dont l'aiguille se déplace en conséquence. La distance existante entre l'enclume 11 de la fourche 12 et la face de contact de la touche de mesure 8 est alors supérieure au diamètre D de la pièce à mesurer, si bien qu'il est facile de passer celle-ci dans la fourche jusqu'à ce qu'elle y rencontre la butée 21. Si maintenant on lâche la ma- nette 16, l'aiguille de touche, sollicitée par le ressort 3, se déplace en avant, repoussant la touche de mesure 8 vers la pièce d'usinage jusqu'à s'y appliquer. Ce déplacement des pièces 2 et 8 est accompagné par un déplacement vers l'avant de la tige sensitive 18.
Celle-ci, et avec elle aussi les aiguilles de l'or- gane. de lecture, s'immobilise au moment où la touche de mesure prend contact avec la superficie de la pièce d'usinage, dont la mesure du diamètre D peut être relevée alors, par simple lecture.
Dans le but de permettre aux opérations de mesure de s'effectuer avec rapidité et commodité dans un domaine étendu de mesures, en même temps qu'avec toute la précision requise, un. certain nombre de dispositions ultérieures ont été adoptées, dont l'exposé est fourni ci-après.
Il est bien évident que la fourche 12 ci-joint repré- sentée permet d'effectuer également la mesure de pièces d'épais- seurs différentes de celle caractérisée par D. C'est ainsi que, si l'on suppose qu'effectuant la mesure de D l'aiguille de tou- che se trouve être à mi-course, on peut, en la reculant à fond de course, effectuer une mesure égale à D + v. tg, et, en l'avan- çant à fond de course, effectuer une mesure égale à D-v.tg, si l'on prend V égal à la moitié de la course accordée à l'aiguille de touche. En pratique cette course accordée à l'aiguille de touche ne peut être augmentée au-delà d'une certaine limite, si l'on veut conserver à l'instrument sa maniabilité.
Il appartient
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aussi qu'c( soit conservé petit, si l'on veut obtenir une grande précision de lecture, si bien que, celle-ci étant fixée au
1/1000ème de mm, l'étendue des mesures effectuables avec une même fourche ne sautait en pratique dépasser 2¸ - 3 mm.
Si l'on veut pouvoir mesurer de façon ininterrompue des écarts d'épais- seur plus considérables, on se voit obligé d'employer soit une succession de touches de longueurs différentes, soit, comme il est indiqué dans le brevet suisse n .235.059, une succession ' d'enclumes interchangeables et de hauteurs différentes, soit enfin une succession de fourches de tailles différentes, succession dans laquelle, dans le but d'assurer la superposition des domai- nes de mesure, les divers éléments interchangeables seront in- corporés, par exemple, de 2 en 2 mm.
Parmi ces trois possibilités, la pratique a démontré que l'emploi de fourches de tailles dif- férentes est le plus indiqué, conférant en effet à l'instrument le maximum d'accessibilité relativement aux pièces d'usinage calées sur les machines-outils, ainsi que le domaine de mesures effectuables le plus étendu.
Dans le but d'éviter que les opérations de changement des fourches ne portent préjudice à la précision des mesures effectuées, et en vue d'assurer à ces opérations le maximum de rapidité et de facilité, les particularités de construction suivantes ont été adoptées:
En vue de recevoir la fourche 12, constituée par une simple plaque, une rainure 23 est ménagée dans l'épaisseur d'un prolongement latéral 22 du corps de l'instrument, rainure pré- sentant une base 24 rigoureusement parallèle à l'axe longitu- dinal du corps de l'instrument, ainsi qu'une surface antérieure de contact 25 perpendiculaire audit axe. La fourche, s'ajustant exactement dans cette rainure, peut y être glissée, la face inférieure 25a de la fourche et sa face antérieure 26 s'appuyant exactement contre les surfaces correspondantes présentées par ladite rainure.
L'immobilisation de la fourche est assurée au- Moyen d'un goujon excentrique 27 pivotant à l'intérieur des pa-
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rois latérales 28 et 28a du prolongement porteur de la rainure et dont la partie médiane, excentrique, 29 s'engage de telle ma- nière dans la perforation 30 portée par la fourche montée dans la rainure que, moyennant une rotation d'un quart de tour envi- ron accomplie autour de son axe, ledit goujon bloque la fourche vers le bas et vers l'avant, si bien que celle-ci reste immobilisée exactement à l'endroit voulu du corps de l'instrument. La rota- tion du goujon de blocage 27 est assurée au moyen d'un levier 31 qui en est solidaire. Ce dernier permet également d'opérer l'extraction du goujon en vue du changement de fourche.
Une telle disposition permet par conséquent, non seulement d'effec- tuer une mise en place toujours exacte des fourches, mais encore d'en opérer l'échange, rapidement et sans difficulté ni recours à aucun outil.
Il est également indispensable, si l'on veut assurer une constance absolument parfaite des mesures indiquées, de prot4ger l'aiguille de touche à l'égard des effets d'un contact brutal avec la pièce à mesurer, dû à la propulsion rapide imprimée à l'aiguille par le ressort lorsqu'on lâche trop vite le manette de contr81e, effets qui déterminent un surcroit de poussée in- contrôlable amenant l'aiguille à s'avancer plus loin que ne l'en- traînerait l'action seule du ressort, toujours sensiblement cons- tante.
Afin d'éliminer ces effets pernicieux d'un contact brutal avec la pièce à mesurer, sont prévus suivant l'invention, des moyens de freinage pneumatique des mouvements de l'aiguille de touche, lesquels sans l'adjonction d'aucune pièce supplémentai- re, atteignent leur objet de la façon suivante:
L'alésage parcourant le corps de l'instrument est fermé, à son extrémité antérieure, par un chapeau hermétique 32a.
L'aiguille de touche présente, en un point situé à l'arrière des surfaces obliques qu'elle comporteune partie rigoureusement cylindrique 32 remplissant, avec très peu de jeu, l'espace in- térieur au manchon cylindrique 5 compris dans le corps de l'appa-
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reil. De son côté, la touche de mesure 8 coulisse avec un jeu très faible dans son alésage de guidage 9, en sorte que¯la quantité d'air contenue dans l'espace 33 s'étendant au devant de l'aiguille, se trouve pratiquement isolée de l'atmosphère. Si l'on tire en arrière l'aiguille de touche, on détermine par con- séquent un vide à l'intérieur de l'espace 33, vide sous l'action duquel la touche de mesure se trouve aspirée et portée en con- tact avec l'aiguille.
La longueur du manchon qui entoure l'aiguil- le est calculée de telle manière que les extrémités des surfaces obliques, parvenant à fond de course arrière, dépassent légère- ment l'extrémité dudit manchon,-si bien que l'air atmosphérique se trouve à nouveau en mesure de pénétrer dans l'espace 33 et vient y supprimer le vide. Si ensuite on relâche brusquement la manette coulissante 16, l'espace 33 se trouve à nouveau, après un très court déplacement de l'aiguille de touche, coupé de l'air ambiant et fait fonction d'amortisseur pneumatique limitent la vitesse de propulsion de l'aiguille dans la mesure déterminée par l'écoulement de l'air comprimé s'échappant de l'espace 33 le long des alésages de guidage de l'aiguille de touche et de la touche de mesure.
Moyennant l'ajustage du jeu présenté par l'ai- guille et par la touche de mesure par rapport à leurs alésages respectifs, cet effet d'amortisseur pneumatique peut être réglé.
L'effet de freinage est d'autant plus réduit que l'on a libéré avec plus de lenteur l'aiguille de touche, du fait que, dans ce cas, l'air emprisonné dans l'espace 33, gagnant en den- sité, a le temps de s'écouler comme indiqué plus haut, Moyennant cette disposition, on assure que, quelle que soit la rapidité de la détente imprimée à l'aiguille de touche, le contact avec la pièce d'usinage ne puisse altérer la précision des mesures effec- tuées.
Une particularité ultérieure de l'appareil, visant à en faciliter l'emploi, réside dans le fait que l'organe de lecture pivote librement dans l'axe longitudinal du corps de l'instrument.
Cette disposition permet une lecture aisée des indications de
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l'échelle graduée, quelle que soit la position occupée par l'instrument qui peut être, par conséquent, employa suivant l'accessibilité des pièces d'usinage reposant sur l'établi ou calées sur une machine-outil.
La disposition des organes adoptée dans ce but est la suivante:
L'extrémité arrière du corps de l'instrument est munie d'un filetage interne 34, dans lequel est vissé un manclwn 35.
Intérieurement à ce manchon pivote un second manchon 36, lequel est muni d'un épaulement 37 exactement aligna avec l'extrémité antérieure du manchon 35. Cette position des pièces est assurée au moyen d'un écrou 39 monté sur un filetage 40 du manchon 36 et maintenu bloqué contre l'épaulement 37, le manchon 36 demeu- rant susceptible de pivoter par rapport au manchon 35. Le man- chon 36 est muni d'un filetage interne 41 dans lequel est vissé l'organe de lecture 19 rendu solidaire du manchon 36 au moyen du contre-écrou 42. Le contre-écrou 42 sert en outre à régler la position initiale de l'organe de lecture, ainsi qu'à effectuer, le cas échéant, l'ajustage de cette position en vue de compenser une usure éventuelle constatée sur la touche de mesure ou sur les fourches de contact.
Dans le but, enfin, de rendre aussi rapide et facile que possible la lecture des indications de l'organe de lecture, ce dernier comporte, à côté des index de tolérance habituels portés sur l'échelle principale, un index ajustable appliqué à l'échelle auxiliaire enregistrant le nombre des tours accomplis par l'aiguille principale, et permettant de constater d'un coup d'oeil et sans avoir à relever de chiffres, le moment où la mesure exacte d'épaisseur est atteinte. On élimine ainsi l'incon- vénient qui s'attache à la vis micrométrique à 0,5 mm. de hauteur de pas, qui fournit sans doute une indication juste du 1/100éme de mm. mais souvent donne lieu à des erreurs de lecture d'¸ mm.
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La disposition de cet index est illustrée par la figure 7, dans laquelle l'échelle 43, indiquant les 1/100èmes et les 1/1000émes de mm. est divisée en 200 graduations parcou- rues par l'aiguille principale 44.
Les références 45 et 45a désignent les index de toléran- ce mobiles, du type habituel, placés sur le pourtour de l'organe de lecture, tandis que la référence 46 désigne une échelle auxi- liaire divisée, par exemple, en 30 graduations. Chacune de ces graduations correspond à un demi-pour de l'aiguille principale, soit une différence de 100/1000 = 1/10 mm. L'index 47 ajustable, peut pivoter autour du centre de l'échelle auxiliaire.
Supposant qu'il s'agisse de régler l'instrument sur, par exemple,57,35+ 4 -6 , on choisit la plus petite fourche successive, (que nous imagine- rons être celle désignée par la référence numérique 56, dans la- quelle la distance D est égale, au zéro des deux cadrans, à 56 mm), on porte l'index 47 attaché au cadran auxiliaire,en re- gard de la graduation 13,5, et les index de tolérance 45 et 45a en face de 4,4 et de 5,4 du côté indiquant les dixièmes impairs du cadran principal. Supposons que la pièce d'usinage soit cons- tituée par un arbre à rectifier, présentant un excès de matière initial de 0,4 mm. placée dans l'appareil de mesure, l'aiguille secondaire de ce dernier viendra se placer en regard de 17,5.
Si l'on procède à des vérifications lors des diverses phases de l'usinage, on constatera que l'aiguille secondaire s'approche de plus en plus de la valeur 13,5. Tant que cette valeur n'a pas été atteinte, on n'a pas à tenir compte des in- dications fournies par le cadran principal. Lorsque cette valeur de 13,5 apparaît presque atteinte sur le cadran auxiliaire, on n'a plus au contraire à tenir compte des indications de ce der- nier cadran, et l'on poursuit la rectification jusqu'à ce que l'aiguille principale vienne à se trouver dans le secteur de tolérance délimité sur l'échelle principale.
Si un dernier con- tr8le l'y porte à se trouver encore, par exemple, en regard de
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2, 2, on sait immédiatement que l'arbre présente encore un excès d'épaisseur de 22/1000. Si l'on règle alors l'échelle d'avance de la machine sur cette valeur, on peut, sans ultérieure opération de contrôle, la laisser achever, en toute tranquillité, la pièce dans les limites de tolérance.
C'est en ce point que réside l'une des principales supériorités de l'appareil suivant l'in- vention, relativement au contrôleur de diamètre habituel, avec lequel on est obligé, justement dans le-voisinage immédiat de l'épaisseur finale, de multiplier les contrôles alternant avec des rectifications de la pièce que l'on veut éviter de voir sor- tir des limites de tolérance., par suite de l'incapacité, présen- tée par le contrôleur de diamètre usuel, à fournir une apprécia- tion précise d'un léger reliquat d'excédent de dimension.