Dispositif pour marquer, contrôler ou mesurer des endroits sur des surfaces planes
La présente invention concerne un dispositif pour marquer, contrôler ou mesurer des endroits sur des surfaces planes et, en particulier, un dispositif dans lequel la flexion du bras de marquage, de contrôle ou de mesure due à son poids peut être facilement compensée pour garantir un fonctionnement précis.
Les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 3069778 et 3129512 décrivent des dispositifs de traçage conçus pour permettre une mesure le long de trois axes et, en général, ces dispositifs comprennent un socle, une colonne ou montant vertical fixé au socle en vue d'un mouvement avec ce dernier et une console portée par le montant vertical et mobile axialement par rapport au montant. Cette console porte à son tour un bras transversal qui peut être déplacé transversalement et qui porte un moyen d'écriture à l'une de ses extrémités. De cette façon, le bras transversal est déplacé le long de son axe par rapport à la console pour effectuer une mesure ou une inscription le long d'un axe de mouvement et la console elle-même est déplacée le long de l'axe du montant vertical pour effectuer une mesure ou une inscription le long du second axe.
Une mesure le long du troisième axe est effectuée en déplaçant le socle linéairement sur une table présentant une série de fentes disposées à angle droit.
Bien que ces dispositifs fonctionnent d'une façon généralement satisfaisante, on a constaté qu'il peut se produire certaines légères imprécisions dans la mesure, en raison de la flexion soit du bras transversal, soit du montant vertical ou de ces deux éléments.
Ces imprécisions peuvent se produire de deux façons : premièrement, par exemple lorsque les bras transversaux de ces dispositifs, comme décrit dans les brevets précités, sont avancés sur une distance maximum de l'un ou l'autre côté de la console, leur poids provoque une légère flexion ou affaissement du bras qui se traduit par une imprécision correspondante de la mesure à l'extrémité extérieure du bras.
Ainsi, la précision de la mesure est dans une certaine mesure proportionnelle à la distance à laquelle le moyen d'inscription ou de mesure est disposé à partir de la colonne qui est le point de support du bras. En supposant que le bras ait un moyen de mesure à une extrémité, lorsque le bras est ramené en retrait de façon que l'extrémité de mesure se trouve au voisinage de la colonne, seules des forces minima agissent sur cette extrémité et il se produit une flexion minimale correspondante.
Cependant, à mesure que le moyen de mesure est déplacé à l'écart de la colonne, la force agissant sur le bras augmente à cause de la pesanteur et l'extrémité externe a tendance à s'affaisser ou à fléchir à l'écart d'une position horizontale.
Deuxièmement, et en plus de la flexion susmentionnée, lorsque la console est disposée au voisinage du sommet du montant vertical et que le bras transversal est avancé dans une position extrême, le poids de ce bras a encore tendance à dévier le montant vertical lui-même.
Bien que la flexion ou affaissement susmentionné atteigne une valeur minimale (qui se mesure dans le cas normal en dixième ou centième de millimètre), les dispositifs de ce type sont utilisés pour tracer ou mesurer des dessins très précis et les tolérances admises sont normalement telles qu'une mesure aussi parfaite que possible est nécessaire, de sorte que même de légères imprécisions sont importantes.
Le dispositif selon la présente invention remédie aux inconvénients des dispositifs connus et est caractérisé en ce qu'il comprend un socle à partir duquel un montant allongé s'étend perpendiculairement, une console mobile le long de l'axe longitudinal du montant, un bras transversal normalement rectiligne, allongé et creux porté par la console et qui est mobile transversalement à cette dernière, un moyen de marquage, de contrôle ou de mesure porté par une extrémité du bras et qui engendre une force de flexion qui agit sur ledit montant lorsque le bras transversal est en position avancée par rapport au socle, et un moyen compensateur de flèche, destiné à corriger une flexion du montant vertical due à ladite force de flexion.
Dans une forme de réalisation particulièrement utile, remédiant à la flexion mentionnée, on prévoit en premier lieu une tige allongée, relativement rigide dans le bras transversal, et encore un moyen presseur porté par le bras transversal et s'appuyant contre cette tige, de façon que, lors de l'actionnement du moyen presseur, il se produise une réaction pour provoquer une flexion du bras transversal de façon à pouvoir compenser tout affaissement ou flexion du bras transversal. En fait, le bras transversal normalement droit est alors cintré ou arqué sous une forme curviligne prédéterminée. De cette façon, lorsqu'on déplace le bras d'une position en retrait dans une position avancée, son extrémité extérieure est progressivement soulevée pour compenser l'affaissement ou la flexion qui se produirait par ailleurs.
Ceci garantit une forme rectiligne au point d'allongement maximum.
On a également trouvé que la flexion du montant vertical susmentionnée peut être compensée en prévoyant un montant auxiliaire qui relie le socle au sommet du montant vertical et qui est disposé de façon à ne pas être parallèle au montant. Cet élément a pour effet de former un quadrilatère dont le socle, le montant, l'élément auxiliaire et le moyen reliant le sommet du montant à l'élément auxiliaire forment les côtés. Ce quadrilatère a, en réalité, la forme d'un triangle rectangle tronqué et permet à l'élément auxiliaire de compenser les forces ayant tendance à cintrer ou dévier le montant et de régler la déviation pour garantir une mesure précise au moyen du bras.
De cette façon, les deux déviations en question peuvent être compensées, les deux moyens compensateurs de flèche se complétant normalement l'un l'autre pour garantir une précision de la mesure. Toutefois, lorsqu'on les utilise avec des dispositifs spéciaux, on pourrait utiliser l'un ou l'autre de ces moyens seul pour répondre à un besoin particulier.
L'invention ressortira mieux de la description qui va suivre, d'une de ses formes d'exécution particulières, faite en regard du dessin annexé, sur lequel :
la fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif traceur perfectionné ;
la fig. 2 est une coupe du bras transversal du dispositif traceur suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 ;
les fig. 3 et 4 sont des schémas montrant l'effet du moyen compensateur de flèche sur la colonne, et
les fig. 5 à 7 sont des schémas représentant le fonctionnement du moyen compensateur de flèche sur le bras transversal.
En se référant maintenant en particulier à la fig. 1, le dispositif traceur perfectionné, désigné d'une façon générale par le numéro de référence 10, est représenté comme comprenant un socle 20, un montant vertical 40 s'étendant à partir de ce dernier, une console 50 montée d'une façon coulissante sur le montant vertical 40, un bras transversal 60 supporté d'une façon coulissante par la console 50 et une tige compensatrice de flèche 70 reliée au socle 20 et au sommet 42 du montant 40.
En ce qui concerne la construction détaillée du dispositif traceur, on ne donnera qu'une description générale, attendu que la construction et le fonctionnement dudit dispositif sont décrits en détail dans les brevets des
Etat-Unis d'Amérique Nos 3069778 et 3129512 précités.
Par conséquent, et de nouveau en se référant à la fig. 1, le socle 20 est représenté avec une réglette 21 qui coulisse le long d'un de ses bords et à laquelle est fixé un élément de butée 22.
Le socle 20 repose sur une table 11 dont la surface présente une série de fentes ou rainures 30 et 31 s'étendant perpendiculairement les unes aux autres. L'élément de butée 22 du socle 20 est destiné à venir en prise avec les fentes de façon à pouvoir communiquer au socle un mouvement rectiligne en le déplaçant simplement le long des fentes, les mesures étant effectuées sur la réglette 21 pour obtenir une mesure sur un premier axe.
Le montant vertical 40 s'étend vers le haut à partir du socle 20 et est fixé à ce dernier et comprend également une réglette 41 s'étendant le long de son axe longitudinal. Sur le montant vertical 40 coulisse une console 50 qui est réglable le long de l'axe longitudinal du montant vertical au moyen d'un bouton 52, la distance de ce mouvement étant mesurable au moyen de la graduation 41 pour obtenir une mesure sur un second axe.
La console 50 porte également un bras transversal 60 qui peut être déplacé transversalement à la console par le bouton 51 sur des galets (non représentés) montés à l'intérieur de la console, le bras transversal 60 présentant également une réglette 63 qui peut être coordonnée avec la graduation 53 de la console de façon à pouvoir mesurer ce mouvement du bras 60 le long d'un troisième axe de mesure.
En outre, le bras 60 présente également des éléments d'extrémité opposés de plus grande dimension 61 et 62, l'extrémité 62 comprenant normalement simplement un rebord qui empêche que le bras soit entièrement enlevé de la console tandis que l'extrémité opposée 61 du bras porte un dispositif de mesure ou moyen d'écriture 61a et 61b qui peut être utilisé pour tracer un dessin ou une configuration sur la pièce coulée, comme décrit dans les brevets précités.
En se référant maintenant aux moyens compensateurs de flèche proprement dits, on remarquera d'abord que le montant vertical 40 présente une plaque ou chapeau supérieur 43 qui est fixé à son extrémité supérieure 42, la plaque 43 s'étendant perpendiculairement à l'axe de la colonne et supportant un raccord taraudé 44 à son extrémité en saillie. Une extrémité d'une tige compensatrice 70 est vissée dans ce raccord 44 et son autre extrémité est fixée dans le socle 20. On notera que la tige 70 est disposée de façon à ne pas être parallèle à l'axe longitudinal de la colonne 40, en formant ainsi un quadrilatère par le socle 20, la colonne 40, la tige 70 et la plaque 43, ce quadrilatère ayant la forme générale d'un triangle rectangle tronqué.
La liaison par filetage entre la tige 70 et le raccord 40 permet de mettre la colonne en position vraiment verticale avant le fonctionnement, étant donné qu'en effectuant un réglage à cet endroit, la branche du quadrilatère formée par la tige 70 est effectivement allongée ou raccourcie comme voulu, et la colonne 40 est alignée d'une façon correspondante.
Dès que la colonne a été correctement alignée, cette structure permet de compenser une flexion de la colonne, comme représenté schématiquement sur la fig. 3. Ainsi, lorsque le bras 60 est soulevé et est avancé vers la droite de la colonne 40, le poids du bras tire le sommet 42 de la colonne vers la droite et aurait tendance à faire descendre l'extrémité 61 du bras 60. Toutefois, étant donné que la relation fondamentale à 900 entre la colonne 40 et la plaque 43 est fixe, tous ces éléments sont déplacés vers la droite, comme représenté en pointillés. Ainsi, le point de liaison entre la tige inextensible 70 et la plaque 43 est élevé et le point de liaison entre la colonne 40 et la plaque 43 est abaissé.
Ce mouvement de la tige 70 vers la droite contraint une force à agir vers le haut contre la plaque 43 au point de liaison de la plaque 43 avec la tige 70. Afin de maintenir la relation de 900 entre la plaque 43 et la colonne 40, la colonne est alors obligée de se cintrer vers la droite, comme représenté également en pointillés.
Etant donné que le bras 60 est supporté par la colonne 40, ceci a pour effet de soulever l'extrémité extérieure 61 pour compenser la flexion qui devrait autrement se produire.
D'une façon analogue, la fig. 4, sur laquelle une machine est utilisée avec un moyen d'écriture à l'extré- mité de gauche 62 du bras 60 ou sur laquelle un dispositif d'écriture est disposé aux deux extrémités du bras, on a représenté un schéma montrant l'effet de l'élévation et de l'extension du bras transversal 60 dans la position d'extrême gauche.
Toutefois, dans ce cas, le sommet 42 de la colonne 40 est déplacé vers la gauche et est abaissé au-dessous de son plan initial et entraîne la plaque 43 et la tige 70.
Egalement, en raison de la relation fixe existant entre ces éléments, le point de liaison entre la tige 70 et la plaque 43 est abaissé sur une plus grande distance que le point de liaison entre la colonne 40 et la plaque 43.
Afin de maintenir la relation angulaire entre la colonne 40, la plaque 43 et la tige 70, la colonne est contrainte de subir une flexion vers la gauche, comme représenté en pointillés sur la fig. 4.
Ceci a pour effet de soulever l'extrémité 62 du bras 60 qui est supportée par la colonne 40 pour compenser la flexion par rapport à l'horizontale qui devrait autrement se produire.
On notera dans ce cas que, sur les schémas des fig.
3 et 4, on a représenté à titre illustratif une flexion exagérée du montant vertical 40, le cintrage ou la flexion réel étant mesuré en dixième ou centième de millimètre.
En plus du moyen compensateur de flèche susmentionné qui est associé au montant 40, le bras 60 présente également un moyen compensateur de flèche supplémentaire et indépendant qui sert à compenser la flexion qui devrait autrement se produire lorsque le bras transversal 60 est avancé dans une position extrême, comme représenté sur la fig. 1.
A cet effet, le bras transversal 60 est représenté comme étant creux pour permettre d'y introduire télescopiquement une tige 80 qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du bras 60, la tige 80 présentant des pièces d'extrémité 81 et 82 de plus grande dimension qui ont un diamètre sensiblement égal au diamètre interne du bras 60, de façon que leur périphérie s'appuie contre la surface interne du bras 60, comme représenté sur la fig. 2.
Des vis de blocage ou de mise en position 81a et 82a sont prévues pour fixer les extrémités 81 et 82 de la tige 80 en position à l'intérieur du bras, bien qu'on puisse s'en dispenser au cas où des tolérances étroites sont respectées.
Un orifice taraudé 64 est ménagé à une distance de l'extrémité 62 du bras 60 qui correspond approximativement à la distance d'écartement des galets de la console 50 et il communique avec l'intérieur du bras. Une vis de fixation 90 est vissée dans cet orifice 64 du bras 60 et sa tête 91 est entièrement noyée dans l'orifice 64. De cette façon, la tête de la vis 90 ne fait pas saillie au-delà de la surface du bras 60, lequel peut ainsi librement coulisser transversalement à la console 50.
Lorsque la vis 90 est ainsi supportée par rapport au bras transversal 60, elle peut être utilisée à des fins de compensation de flèche, simplement en la faisant tourner dans le sens correct nécessaire pour la faire avancer vers l'intérieur. Lorsque l'extrémité interne 92 vient au contact de la tige 80, un mouvement supplémentaire vers l'intérieur se traduit par la génération d'une force de réaction qui est appliquée contre le bras 60 dans le sens de la flèche 100.
Cette force de réaction ou antagoniste agissant contre le bras 60 se traduit par la flexion du bras 60 dans la position cintrée prédéterminée représentée en traits mixtes sur la fig. 2, l'extrémité 61 du bras 60 étant soulevée par cette flexion de façon à compenser un fléchissement se produisant à l'extrémité extérieure. La position de la vis 90 à une distance à partir de l'extrémité 62 du bras qui correspond approximativement à l'écartement des galets de la console 50 garantit l'application d'une pression à l'endroit où le plus fort cintrage du bras 60 dû à la force de pesanteur exercée sur l'extrémité 61 se produirait normalement lorsque le bras est en position avancée. Ceci garantit une contre-flexion maximum à l'extrémité extérieure 60 du bras.
Dès qu'on réalise le réglage ci-dessus, au lieu d'être droit, le bras 60, qui est cintré autour de son point de contact avec la vis 90, est déformé de façon à être bloqué sous une forme arquée, lorsqu'on l'observe. de côté, par exemple, et un mouvement du point de support du bras, en déplaçant le bras par rapport à la console d'une position en retrait vers une position avancée modifie naturellement l'élévation de l'extrémité du bras en raison de la courbe formée par le bras.
En supposant qu'aucune force de pesanteur n'agisse sur le bras 60 lorsqu'il est en position entièrement en retrait, et en supposant que l'extrémité 61 se trouve au voisinage de la colonne 40, l'extrémité 61 ne serait que légèrement au-dessus de l'horizontale. De même, à mesure que le bras est avancé, l'extrémité extérieure 61 est soulevée davantage au-dessus de l'horizontale en raison de la forme curviligne fixe du bras 60. Cependant, en fait, la pesanteur agit sur le bras et le bras est soumis à des forces de flexion de plus en plus grandes qui ont tendance à le faire descendre au-dessous de l'horizontale à mesure que son extrémité externe est avancée plus loin à l'écart de la colonne 40.
Cependant, ces forces sont compensées par le cintrage du bras, de sorte que la partie en saillie du bras maintient toujours une forme rectiligne horizontale permettant une mesure précise.
Ceci est représenté schématiquement sur les fig. 5 à 7, sur lesquelles le bras 60, qui a été cintré, est représenté comme se déplaçant de la position entièrement en retrait (fig. 5) en passant par une position intermédiaire (fig. 6) pour atteindre finalement la position entièrement avancée (fig. 7).
Dans ce cas, de nouveau, on notera que le degré de flexion représenté est légèrement exagéré dans un but illustratif, les distances en question étant mesurables en dixième et centième de millimètre.
Ainsi, on a montré comment, en prévoyant un moyen compensateur de flèche à l'intérieur du bras transversal, on peut compenser la flexion due au poids du bras et on peut obtenir une mesure précise.
On a également montré, en prévoyant une tige compensatrice reliant le socle au sommet du montant vertical, comment on peut aussi compenser la flexion se produisant à l'extrémité du bras et qui est provoquée par une flexion du montant vertical.
On notera que, bien qu'on ait montré l'utilisation des moyens compensateurs sur un dispositif ayant un moyen de mesure 61 à une extrémité du bras 60, il est évident que le principe s'applique également si l'extrémité 62 porte aussi un moyen de mesure. Dans ce cas, on utiliserait deux vis analogues à la vis de fixation 82, ces vis étant espacées des extrémités 61 et 62 comme la vis 90 est représentée à distance de l'extrémité 62 ou étant disposées au voisinage du milieu du bras transversal 60.
Dans l'un ou l'autre cas, le fonctionnement à des fins de compensation de flèche serait analogue à celui décrit plus haut.
Finalement, on remarquera que, bien que le dispositif en question ait été décrit dans le contexte d'un dispositif traceur, les principes en question sont également applicables à des dispositifs de contrôle ou d'examen dans lesquels il se produit une flexion ou un affaissement dû au poids du bras.
D'une façon analogue, bien qu'on ait décrit un dispositif de mesure ou de traçage mobile le long de trois axes, on pense qu'il est évident que les principes exposés sont également utiles dans d'autres applications.
Ainsi, le moyen compensateur porté par le bras 60 pourrait être utilisé dans n'importe quel dispositif de traçage ou de mesure dans lequel un bras s'étend à partir d'une surface. fixe comme une paroi.