Appareil pour la mesure ou le contrôle de dimensions
Les divers moyens métrologiques utilisés dans les ateliers de mécanique, réalisent tous, par des procédés souvent différents, la mesure des variations de toute grandeur physique, préalablement transformée le plus souvent en déplacements. Les instruments, appareils et machines conçus pour la mesure de ces déplacements, quoique non basés sur des principes identiques, recherchent tous la meilleure précision relative possible, à prix raisonnable et avec robustesse convenable. Cette précision est fonction, d'une part, de la catégorie à laquelle ils appartiennent, d'autre part, des qualités inhérentes aux appareils eux-mêmes qui sont consécutives à leur mode de construction.
Parmi ces qualités, la fidélité est essentielle. Pour l'obtenir, il faut
- réaliser un montage mécanique à liaisons uni
voques, réduisant ou évitant certains jeux
entre les pièces qui doivent entrer en contact;
- réduire les flexions et annuler les déforma
tions permanentes, tout en laissant aux par
ties mobiles un mouvement doux en conce
vant une amplification quand elle est néces
saire.
L'invention a pour objet un appareil pour la mesure ou le contrôle de dimensions, ou grandeurs physiques analogues, comportant un boîtier, un organe palpeur dont les déplacements commandent, par l'intermédiaire de pièces articulées, le mouvement de contacts mobiles susceptibles de modifier l'état d'un circuit électrique de signalisation lorsque leur mouvement atteint une amplitude déterminée, caractérisé en ce que l'organe palpeur précité est susceptible d'agir sur un fléau, sensiblement horizontal lors de l'emploi oscillant autour d'un point intermédiaire et portant à ses extrémités, situées de part et d'autre dudit point d'oscillation, les contacts électriques mobiles précités, ledit organe palpeur agissant sur ledit fléau en un point voisin dudit point d'oscillation.
L'invention comprend également un procédé de fabrication de l'appareil précité, caractérisé en ce qu'il consiste à monter à l'avance les différents organes du circuit de signalisation, comprenant des fils de connexion, des résistances et des lampes, sur une plaquette indépendante du boîtier de l'appareil et à fixer ensuite à l'intérieur du boîtier ladite plaquette avec son circuit de signalisation en reliant électriquement ledit circuit aux contacts du fléau, les lampes de signalisation dudit circuit étant disposées derrière des fenêtres ou voyants transparents ménagés dans le boîtier de l'appareil.
Le dessin annexé représente schématiquement à titre d'exemple quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention:
La fig. 1 est une vue partiellement en coupe d'une première forme d'exécution;
la fig. 2 montre une deuxième forme d'exécution comprenant un comparateur à cadran;
les fig. 3 à 5 sont des vues en coupe de détails
la fig. 6 est une vue en élévation d'une forme d'éxécution montrant l'aspect extérieur du dispositif de signalisation;
La fig. 7 en est une vue de côté.
la fig. 8 en est une vue en élévation, le couvercle du boîtier ayant été enlevé;
la fig. 9 montre en perspective le dispositif de signalisation, dont
la fig. 10 montre schématiquement le circuit électrique.
La forme d'exécution représentée à la fig. 1 est constituée essentiellement par un groupe d'organes assemblés dans un boîtier 1 prolongé à sa partie inférieure par un canon 2 serti ou fixé par tout moyen approprié, formant douille, dans laquelle coulisse, sans jeu, la tige d'un organe palpeur 3 dont l'extrémité inférieure vient en contact avec la pièce à mesurer, tandis que la partie médiane est percée d'une lumière 4 (mortaise, échancrure ou évidement) à travers laquelle passe un élément de mesure 5 en appui sur le point 6 (position amenant une diminution sensible des efforts de flexion) et constituant, dans ce cas, bras de levier, articulé en 7 dans une chape 8 solitaire de flasques du boîtier.
La partie mortaisée de la tige 4 transmet la poussée axiale du palpeur à une saillie 6, du levier 5 (ou du palpeur suivant le cas) qui porte à chacune de ses extrémités un collier ou élément de contact métallique 10 et 11, fixé par agrafage ou sertissage par exemple (fig. 4), isolé électriquement du corps de l'élément de mesure, et connecté avec son homologue par un conducteur électrique, isolé et branché sur une source de courant. La chape 8 comporte un dispositif de rattrapage de jeu (fig. 5) monté concentriquement à l'axe du levier, et constitué par une rondelle flexible 24 qui, en provoquant un appui parfait de la face 9 de l'élément de mesure contre la face correspondante de la chape, un mouvement des contacts électriques 10 et 1 1 dirigés toujours suivant la normale à leur surface de contact.
Le rappel de l'élément de mesure 5 contre la tige de l'organe palpeur 3 est effectué par un ressort 12 appliqué sur l'un des bras de levier. Au-dessus des extrémités de l'élément de mesure, et en regard des colliers 10 et 1 1 sont disposées deux vis de réglage 13 et 14 logées dans un écrou en matière isolante 15 et 16 et dont celle de droite 14 est prolongée d'une touche rentrante 17 maintenue en tension par un ressort ou, en variante, par un dispositif à pompe 18, qui empêche tout forcement du bras de levier pouvant résulter d'une pression excessive.
Deux pinces élastiques en métal 19 et 20 (voir fig. 3) reliées à des conducteurs transmettant le courant électrique aux organes de signalisation, d'enregistrement ou de commande, sont incluses dans une mortaise pratiquée dans les écrous 15 et 16 et assurent le contact électrique tout en compensant le jeu des vis de réglage 13 et 14 par une poussée latérale exercée sur celles-ci, les maintenant de cette façon contre la paroi opposée au logement des pinces. Le maintien de l'organe palpeur 3 contre la pièce à mesurer est réalisé par un dispositif amovible à poussoir, contenant un ressort taré 21 qui exerce une pression égale à la pression de mesure nécessaire, et qui est immobilisé par une vis 22 dans le boîtier.
Cette vis peut également assurer la fixation de tout autre organe, le canon d'un comparateur à cadran par exemple (fig. 2), lorsqu'on munit l'appareil de mesure d'un comparateur permettant ainsi, soit de tarer l'appareil lui-même sans le secours d'éléments auxiliaires de comparaison, soit de compléter les indications fournies par l'appareil, des écarts lus sur le cadran.
L'appareil, monté préalablement sur un support universel est étalonné par rapport à des éléments de référence (cote minimum de la pièce à contrôler, ou cales étalons par exemple) en agissant sur la vis de réglage 13 que l'on tourne jusqu'à ce que le circuit correspondant s'établisse, et allume, soit un voyant incorporé dans le boîtier de l'appareil, soit un signal lumineux disposé dans une boîte annexe ou tout autre système de signalisation, d'enregistrement ou de commande.
Lorsque l'appareil est équipé d'un comparateur à cadran, les organes palpeurs des deux appareils étant reliés ensemble, leurs déplacements sont identiques. Le tarage dans ce cas peut s'effectuer sans avoir recours à des éléments de référence en utilisant une pièce de dimensions parfaitement connues.
On repère sur le cadran du comparateur la graduation de mesure de ladite pièce à laquelle on ajoute la valeur de l'écart entre la cote de la pièce et la cote maximum, puis en agissant sur la vis de réglage 13 correspondant à la cote minimum, on déplace le levier 5 ainsi que le palpeur du comparateur qui entraîne l'aiguille de ce dernier jusqu'à la division correspondant à la cote maximum désirée. On établit ensuite le contact correspondant en actionnant la vis 14 jusqu'à ce que le circuit soit établi (voyant correspondant allumé) ce qui définit la cote maximum.
De façon identique on règle la cote minimum mais en diminuant de la lecture l'écart entre la cote de la pièce de référence et la cote minimum, en desserrant la vis 13 jusqu'à ce que l'aiguille du comparateur atteigne la division correspondant à la cote minimum. On a ainsi situé les limites extrêmes entre lesquelles doivent être comprises les pièces à con trôler.
Quant on présente une pièce de cote égale ou inférieure à la cote minimum, la tige de l'organe palpeur 3 poussée par le ressort 21 vient s'appuyer sur l'élément de mesure 5 maintenu en contact avec la tige de l'organe palpeur 23 au moyen du ressort 12. L'extrémité gauche de l'élément de mesure 5 vient s'appuyer contre la tête de la vis de réglage 13 par l'intermédiaire de son collier de contact 10, le circuit électrique est établi (voyant correspondant à la cote minimum allumé ou tout autre moyen de signalisation, d'enregistrement ou de commande).
Si la pièce est de dimensions comprises dans les tolérances le levier 5 soulevé par l'organe palpeur 3 coupe le circuit minimum. Par contre, si la pièce est égale ou supérieure en dimensions à la cote minimum, la tige de l'organe palpeur 3 continue sa poussée axiale en entraînant l'élément de mesure 5 dans son mouvement ascensionnel amenant le collier 1 1 en contact avec la touche rentrante 17 de la vis 14 établissant le circuit correspondant.
Dans le cas d'adjonction d'un comparateur à cadran dont la tige de palpage vient se substituer au ressort 21, la lecture des cotes ou des écarts s'effectue à vue sur le cadran du comparateur ainsi que par les voyants de la signalisation électrique dont les appareils peuvent être munis pour des mesures par comparaison, en vue de signaler rapidement les pièces hors tolérances. Le voyant de gauche indiquant les cotes minimum, celui de droite les cotes maximum.
La conjugaison de cet ensemble de dispositions apporte aux appareils qui en sont dotés les qualités que ceux-ci requièrent, pour l'obtention d'une grande précision de l'ordre de 1/4 de micron avec une grande capacité d'utilisation, à savoir: une grande fidélité excluant toute plage d'incertitude allant jusqu'à permettre d'élargir les tolérances de fabrication, une sensibilité accrue dépassant celle des appareils comparateurs à cadran, une grande efficacité par la rapidité de détermination des mesures, et une forte économie par leur bas prix de revient.
Suivant la variante des fig. 6 à 8, on associe à l'appareil précité un dispositif de signalisation dont le schéma électrique est représenté à la fig. 10. Ce circuit est établi de la manière suivante:
Entre les bornes d'entrée et de sortie 41 et 42 du circuit est appliquée une tension d'alimentation, par exemple la tension du secteur. La borne 41 est reliée directement par le fil 43 au fléau 33 et, par ce dernier, aux deux contacts mobiles 35 et 36 portés par ce fléau. Les contacts fixes 37 et 38 sont reliés de leur côté tous deux à la deuxième borne 42 du circuit par l'intermédiaire de résistances R placées en série avec deux lampes de signalisation li et laS le circuit relatif à chacun de ces contacts fixes ayant été désigné sur les fils correspondants par 44 et 45 respectivement.
Ces deux lignes 44 et 45 sont réunies à un même fil commun 46 lui-même relié à la borne 42.
Une troisième lampe de signalisation 13 est montée en parallèle entre les fils 43 et 46 son circuit comportant en série un ensemble de quatre résistances Ri, R2, R3, Rt, formant pont de Wheatstone lequel, par ailleurs, est monté symétriquement entre les circuits 44 et 45 des deux contacts fixes 37 et 38 de telle sorte que ses résistances R1 et R2 se trouvent montées en parallèle avec les lampes li et 12 dans les circuits 44 et 45 respectivement.
Les résistances Rl, R, Rn, RI, ont même valeur et, de préférence, les lampes lî, Is, 13 sont constituées par de petites lampes-tubes, par exemple au néon, pouvant être alimentées directement par le secteur.
On voit d'après le schéma de ce montage représenté à la fig. 10 que dans la position horizontale du fléau telle que représentée, pour laquelle les contacts sont ouverts en 37 et 38, le courant passant directement à travers le pont formé par les quatre résistances R1, R., R3, R4, alimente la lampe 5 qui, par suite, est allumée. Si le contact s'établit entre 35 et 37, par exemple pour une position de maximum , de l'organe palpeur, le circuit 44 de la lampe li se ferme en passant par le fil 43, le fléau 33, les contacts 35 et 37, le fil 44, la résistance R, la lampe li et le fil 46.
Etant donné que le circuit dérivé de la lampe li offre une résistance bien moins importante que le circuit de la lampe lS, lequel comprend les quatre résistances R1, R2, R5, R4 du pont, ce dernier circuit ne reçoit plus qu'une très faible tension et la lampe 15 s'éteint. Il en est de même si, pour une position de basculement inverse du fléau, le contact s'établit entre 36 et 38, la lampe 12 s'allumant tandis que les lampes I, et 15 sont éteintes.
On voit donc que, par ce montage, le dispositif de signalisation indique d'une manière simple au moyen des lampes 4 et 15 les positions limites de maximum ou de minimum prises par l'organe palpeur au cours de l'opération de contrôle et indique par ailleurs grâce à la lampe 13 3 l'ensemble de toutes les positions intermédiaires pouvant être adoptées par cet organe palpeur.
Dans la pratique, on réalise ce dispositif de signalisation en disposant ces différents éléments sur une plaquette P (fig. 9), par exemple en carton ou autre matière isolante. On a désigné à la fig. 9 tous les éléments de ce circuit par les mêmes chiffres de référence, éventuellement affectés d'un indice. Les fils de connexion, résistances et lampes-tubes ou analogues du dispositif sont reliés entre eux et fixés sur la plaquette 45 par des points de soudure, par sertissage ou autres procédés simples connus. De préférence, on prévoit, pour la jonction électrique de ce schéma aux organes de l'appareil de contrôle ou aux bornes du secteur, des oeillets e sertis sur la plaquette P et qui permettent simultanément de fixer, par exemple par des vis, cette plaquette sur le boîtier de l'appareil.
Cette plaquette P a des dimensions telles qu'elle s'encastre ou se loge dans le boîtier de l'appareil comme représenté à la fig. 8, sa fixation étant réalisée, par exemple, par deux vis 37c, 38c, qui passent dans les oeillets 37a et 3 8a et se vissent dans une partie isolante du boîtier de l'appareil. Ces vis réalisent simultanément la liaison électrique entre les points 37a et 3 8a et les contacts fixes 37 et 38 respectivement par l'intermédiaire de languettes ou cosses de contacts 37b et 38b qui sont reliés électriquement, à l'intérieur de l'appareil, aux contacts fixes 37 et 38.
De leur côté, les oeillets 41a et 42a qui correspondent aux plots 41 et 42 du schéma de la fig. 10 sont reliés électriquement à deux fils du secteur 41 b et 42b issus d'un cordon d'alimentation 47. Enfin, le fil 43 du circuit de signalisation est relié électriquement par un oeillet ou analogue 43a et un fil 43b au fléau 33.
La plaquette P avec ses différents éléments du circuit de signalisation est montée séparément, de manière à former un ensemble autonome comme re présenté à la fig. 9. Cet ensemble une fois disposé et fixé dans le boîtier est coiffé par un élément de paroi 48 de ce boîtier, formant couvercle; lequel est fixé, par exemple, par des vis 49.
Cet élément de paroi 48, qui peut, comme représenté à la fig. 7, avoir une forme en creux et ménager ainsi un logement pour les lampes-tubes et les résistances du circuit de signalisation, est percé de fenêtres f1, f2, f5 prévues en regard des lampes 13, 12 13, que l'on peut ainsi voir directement de l'extérieur lorsqu'elles sont allumées.
REVENDICATIONS :
I. Appareil pour la mesure ou le contrôle de dimensions, comportant un boîtier, un organe palpeur dont les déplacements commandent, par l'intermédiaire de pièces articulées, le mouvement de contacts mobiles susceptibles de modifier l'état d'un circuit électrique de signalisation lorsque leur mouvement atteint une amplitude déterminée, caractérisé en ce que l'organe palpeur précité est susceptible d'agir sur un fléau, sensiblement horizontal lors de l'emploi, oscillant autour d'un point intermédiaire et portant à ses extrémités, situés de part et d'autre dudit point d'oscillation, les contacts électriques mobiles précités, ledit organe palpeur agissant sur ledit fléau en un point voisin dudit point d'oscillation.