Dispositif de mesure pour machine-outil ou machine à mesurer
De par l'utilisation de plus en plus répandue des mesures métriques dans les pays anglo-saxons, d'une part, et du fait du nombre croissant de fabrications européennes réalisées sur la base de données techniques utilisant le système de mesure anglais, il s'avère nécessaire non plus seulement de disposer de machines-outils ou de machines à mesurer prévues pour l'un ou l'autre de ces systèmes de mesure mais d'avoir des machinesoutils et des machines à mesurer pouvant être utilisées indifféremment avec des données rédigées en système métrique ou en système anglais, en ce qui concerne les mesures de longueur et permettant également d'utiliser différents systèmes de mesures angulaires.
La présente invention a pour objet un dispositif de mesure pour machine-outil ou machine à mesurer, caractérisé par le fait qu'il comporte un organe portant au moins deux graduations étalon correspondant à des systèmes d'unités de mesure différentes et un dispositif de visée optique de ces graduations et par le fait que ce dispositif de visée optique comporte un organe de sélection déplaçable entre des positions stables pour chacune desquelles la graduation d'un système d'unité différent est visée et projetée sur un dispositif d'affichage unique.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif de mesure selon l'invention.
La fig. 1 illustre la règle divisée et une partie du dispositif optique de visée de celle-ci.
La fig. 2 illustre le reste du dispositif optique de visée de la règle ainsi qu'un dispositif d'interpolation.
Dans ce qui suit, seuls les éléments de la machineoutil ou de la machine à mesurer qui sont indispensables à la compréhension du dispositif de mesure dont elle est équipée seront décrits, le reste de cette machine étant conventionnel.
La machine comporte un bâti portant le dispositif de mesure qui sera décrit plus loin et un organe mobile (table, coulisseau, etc.) portant la règle de précision divisée 1 servant de référence aux mesures des déplacements de cet organe mobile par rapport au bâti de la machine.
Cette règle 1 est une règle de précision qui porte deux graduations étalon distinctes, l'une millimétrique 2, et l'autre par exemple en 1/20 de pouce anglais 3. Une division en 1/20 de pouce a été préférée car les intervalles entre deux traits de cette seconde graduation sont alors du même ordre de grandeur que ceux séparant deux traits successifs de la première graduation millimétrique 2.
La machine-outil ou la machine à mesurer a une autre règle divisée, la règle grossière, dont la lecture est effectuée à l'aide d'un index. Cette règle grossière comporte également deux graduations, l'une suivant le système métrique et l'autre suivant le système anglais de mesure.
Le dispositif de mesure comporte un dispositif de visée optique de la règle 1, composé d'une lampe 4 éclairant la règle divisée 1 au travers d'un condenseur 5, d'un miroir 6 et d'un objectif 7. La règle de précision 1 est observée par l'objectif 7 dont l'image est réfléchie par le miroir 8, grossie par un objectif complémentaire 9, réfléchie sur des miroirs 10 et 11, puis projetée sur un écran translucide 12.
L'image du trait visé se déplace sur l'écran lorsque l'organe mobile portant la règle de précision 1 se déplace.
L'amplitude du déplacement de l'image du trait sur l'écran 10 correspond au déplacement de l'organe mobile multiplié par le grossissement optique du dispositif de visée.
Dans la forme d'exécution illustrée, le dispositif optique de visée comporte encore un organe de sélection 13, constitué par une lame plan-parallèle, intercalée sur le trajet des rayons lumineux incidents sur, et réfléchis par la règle de précision 1, entre cette règle 1 et l'objectif 7.
Cet organe de sélection 13 est pivoté sur le bâti de la machine suivant un axe parallèle au déplacement de l'organe mobile et donc de la règle de précision 1; et comme les deux graduations 2, 3 portées par cette règle 1 sont parallèles entre elles et adjacentes, un déplacement angulaire de cet organe de sélection autour de son axe provoque un balayage des plages visées de la règle 1, dans le sens des traits des graduations.
Un dispositif de commande et de positionnement (non illustré) permet à partir du tableau de commande de la machine ou d'un endroit de celle-ci facilement accessible, de placer cette lame plan-parallèle dans deux positions angulaires distinctes déterminées, l'une pour laquelle la graduation métrique 2 est visée et projetée au travers de l'objectif 7 et l'autre pour laquelle la graduation anglaise 3 est visée et projetée.
L'usager peut ainsi très facilement et de façon immédiate passer, sur une même machine, d'une mesure en système métrique à une mesure en système anglais et vice versa par le déplacement de cet organe de sélection 13.
La lecture de la mesure s'effectuant dans un système comme dans l'autre de façon connue par la connaissance de la cote représentée par le trait visé, et par une interpolation, qui peut également s'effectuer de façon classique dans les intervalles respectifs des traits des graduations 2 et 3.
Il est évident que, dans des variantes, ce dispositif de mesure pourrait être du type à microscope photoélectrique muni d'un appareil électronique ou encore de tout autre type connu. Le caractère original restant toujours le fait que ce dispositif de mesure présente une règle de précision présentant deux graduations distinctes dont les traits représentent des fractions d'unités différentes et un organe de sélection permettant de choisir laquelle de ces graduations est utilisée à un moment donné pour effectuer une mesure donnée.
Dans d'autres variantes, ce dispositif de mesure pourrait comporter une règle de précision 1 portée par le bâti de la machine tandis que le dispositif de visée et de projection de cette règle de précision serait alors porté par un organe mobile de cette machine-outil ou machine à mesurer.
Dans certains cas, si l'on veut obtenir une grande précision, il peut être nécessaire de déplacer l'objectif 7 simultanément à l'organe de sélection 13 pour que les rayons réfléchis par la règle de précision 1 empruntent toujours le même chemin optique, quelle que soit la position de cet organe de sélection 13.
Dans la forme d'exécution très schématique, illustrée au dessin, le dispositif de mesure comporte un dispositif d'interpolation à l'intérieur de l'intervalle défini par deux traits successifs de l'une ou l'autre des graduations 2, 3 portées par la règle de précision 1.
Ce dispositif d'interpolation comporte un chariot 14 muni de becs de centrage 15 destinés à être placés dans une position telle, par des déplacements linéaires du chariot 14 par rapport à l'écran 12, qu'ils encadrent exactement l'image du trait projetée sur l'écran 12. Le chariot 14 peut être entraîné dans ses déplacements par rapport au bâti de la machine par un quelconque dispositif connu.
Ce chariot 14 est relié cinématiquement, par un pignon et une crémaillère dans l'exemple illustré, à un support 16. Ce support 16 est transparent dans cet exemple et porte deux échelles chiffrées, l'une constituant une subdivision 17 des intervalles de 1 mm de la graduation 2 de la règle 1 et l'autre 18 constituant une subdivision des intervalles de 1/20 (respectivement d'une autre fraction) de pouces, soit 1,27 mm de la graduation 3 de la règle 1.
Ce dispositif d'interpolation comporte un dispositif de projection de l'une ou de l'autre des échelles 17, 18 du support 16, à l'aide d'une lampe 19, de miroirs 20, 21, 22 et 23 ainsi que de l'objectif 23, sur un écran secondaire 24.
Ce dispositif de projection comporte également un organe de sélection, formé ici par le miroir 21 qui est monté sur le bâti de la machine de manière à pouvoir effectuer un déplacement axial ou angulaire permettant de sélectionner l'échelle 17 ou 18 qui est projetée sur l'écran secondaire 24. Dans cette forme d'exécution, l'objectif 23 est déplacé conjointement au miroir de sélection 21 pour assurer la netteté de l'image projetée.
Cette image projetée comporte non seulement les traits de la graduation choisie mais également les chiffres correspondants à ces traits et indiquant la fraction d'un intervalle d'une des graduations 2, 3 de la règle de précision 1.
Le dispositif de commande et de sélection d'unité, qui provoque le déplacement angulaire de l'organe de sélection 13 du dispositif de visée, provoque également et simultanément des déplacements correspondants de l'organe de sélection 21 du dispositif d'interpolation. De cette façon, l'usager, en actionnant ce dispositif de commande, sélectionne automatiquement les graduations et échelles correspondantes 2, 17 ou 3, 18 de la règle de précision 1 et du support gradué 16. Tout risque de croisement des graduations et des échelles est ainsi évité.
Dans l'exemple illustré il n'y a pas d'ambiguïté quant à la lecture lorsque celle-ci est effectuée dans le système métrique car le dispositif d'interpolation indique de façon décimale la fraction de l'intervalle de la graduation millimétrique 2 qui est de 1 mm.
Par contre, lorsque la mesure est effectuée en système de mesure anglaise, soit en pouce, il peut se produire une ambiguïté dans le cas où, comme dans l'exemple illustré, la graduation 3 de la règle de précision 1 comporte des intervalles ne correspondant pas à 1/10 de pouce.
Dans l'exemple illustré, l'intervalle de cette graduation 3 de la règle 1 correspond à 1/20 de pouce de sorte que l'indication décimale formée par le dispositif d'interpolation correspond à un intervalle double. Il faut donc, par un artifice, savoir quel est le 1/2 dixième de pouce de la graduation 3 qui est projeté; cela correspond à l'intervalle compris entre 0,0 et 0,05 pouce ou entre 0,05 et 0,1 pouce.
Ceci est réalisé en effectuant à chaque deuxième trait de la division 3 de la règle 1, par exemple à chaque trait correspondant à un nombre entier de 1/10 de pouce, un trait horizontal 26. L'image de ce trait horizontal 26 est également projetée simultanément à celle du trait correspondant de la graduation 3 mais n'est pas reçue sur l'écran translucide 12, de sorte qu'elle n'est pas perçue par l'observateur. Cette image 27 du trait horizontal est dirigée sur une cellule photo-électrique 28 qui commande, par l'intermédiaire d'un amplificateur électronique 29, l'alimentation t d'une lampe à incandescence 30. Cette lampe 30, lorsqu'elle est allumée éclaire et rend visible, par l'intermédiaire des miroirs 31, 32, un chiffre 500 situé dans le bas de l'écran secondaire 25.
Cette différenciation pourrait être obtenue par des contacts électriques portés par la règle grossière.
Lors de la lecture décimale de la chiffraison sur l'écran secondaire 25, cette valeur 500 sera, chaque fois qu'elle est visible, c'est-à-dire chaque fois qu'un trait de la graduation 3 correspondant à un nombre impair de vingtième de pouces, additionnée à celui affiché.
L'ensemble du dispositif de mesure décrit comporte donc deux graduations étalon en unités différentes portées par une même règle de précision et deux échelles également en unités différentes portées par un même support chiffré, mais une seule optique de projection à grossissement unique pour chacun des systèmes optiques de visée, respectivement de projection.
L'utilisation d'une seule optique est rendue possible du fait que les intervalles compris entre deux traits successifs de graduation différentes ne diffèrent que peu, de sorte que le même champ et le même grossissement de l'optique permet une lecture des deux graduations avec la précision désirée.
L'avantage économique et technique est évident par rapport aux machines existantes dans lesquelles, pour passer d'un système de mesure à un autre, il faut non seulement changer l'étalon, mais également des dispositifs de visée et de projection.
Il est évident que la machine-outil ou la machine à mesurer équipée avec un dispositif de mesure fin tel que décrit sera munie d'un dispositif de lecture des entiers qui est réalisé à partir d'une seconde règle ou règle grossière présentant elle aussi deux graduations, l'une métrique et l'autre en pouces, dont l'une ou l'autre est lue alternativement à l'aide, par exemple, d'un index commandé conjointement avec les organes de sélection 13 et 21.
Ce dispositif de mesure, bien qu'il soit particulièrement utile dans le cas de réalisation de machines devant pouvoir travailler indifféremment en système métrique ou anglais, peut bien entendu être appliqué pour d'autres systèmes d'unités. Par exemple, dans le cas de machines équipées d'un plateau diviseur, un tel dispositif pourrait être conçu pour permettre indifféremment la lecture des angles en degrés, minutes et secondes et en degrés décimaux ou en radian.
De même, l'exemple illustré se rapporte à une application permettant la lecture en deux systèmes d'unités différents indifféremment, mais dans des variantes le dispositif pourrait être conçu pour permettre une lecture dans plus de deux systèmes d'unités différents. Il suffit en effet de disposer sur la règle 1 et sur le support chiffré d'autant de divisions différentes que de systèmes d'unités envisagés et de prévoir que les organes de sélection permettent la sélection simultanée des divisions correspondantes.
Le nombre et la disposition des sources lumineuses, des objectifs ou des miroirs peut être modifié et dépend de l'implantation du dispositif de mesure dans la machine-outil ou la machine à mesurer.
Dans des variantes non illustrées, les organes de sélection peuvent être constitués par des prismes, des miroirs, des lames plans-parallèles ou tout autre organe permettant de dévier les rayons lumineux. En outre, le support 16 pourrait être déplacé linéairement et présenter des échelles rectilignes s'il est entraîné dans des déplacements correspondant à ceux du chariot mobile 14. Ce support pourrait être réfléchissant, de même que la règle de précision 1 pourrait être transparente.
Dans des variantes, l'optique du dispositif de visée et/ou du dispositif d'interpolation pourrait être à grossissement variable. Le grossissement correspondant à une graduation ou échelle étant sélectionné conjointement à la sélection de cette graduation ou échelle.
En outre, le dispositif de visée et/ou le dispositif d'interpolation peuvent comporter deux optiques différentes associées chacune à une graduation respectivement à une échelle. Le choix de l'optique utilisée s'effectue alors conjointement à celui de la graduation et de l'échelle.