La présente invention a pour objet un dispositif de mesures à cales destiné à faciliter et rendre plus rapide la mise en oeuvre des cales-étalons traditionnelles employées couramment en métrologie géométrique dans de nombreux secteurs industriels, notamment en mécanique.
L'emploi des cales-étalons traditionnelles à faces parallèles consiste à empiler un certain nombre de cales d'épaisseur connue. avec la précision du micron par exemple, et à comparer la hauteur de l'empilage réalisé à la dimension réelle d'un objet ou d'une distance à contrôler ou régler.
Si la hauteur de l'empilage de cales ne correspond par exactement à cette dimension réelle, il faut l'y adapter. Pour ce faire, l'opérateur remplace certaines cales par d'autres et répète opération jusqu'à ce qu'il considère avoir réalisé la combinaison de cales convenable.
Il s'agit donc d'un travail long et fastidieux qui, en outre, n'exclut pas les risques d'erreurs, puisque l'exactitude de la correspondance entre la hauteur de l'empilage de cales et la dimension à contrôler ou régler dépend de l'appréciation personnelle de l'opérateur.
Dans le cas fréquent où l'empilage de cales doit être utilisé au contrôle de la distance entre deux plans parallèles, on considère que l'empilage doit passer à frottement doux entre les plans considérés, expression courante mais sans valeur métrologique précise. C'est le cas, par exemple du contrôle de la planitude d'un banc de machine-outil ou d'un marbre, suivant la méthode classique qui consiste à présenter, en divers points, le même empilage de cales entre le plan en cause et une règle qui lui a, au préalable, été rendue parallèle.
Un important inconvénient de cette méthode réside, de plus, dans le fait que les multiples manipulations nécessaires entraînent une dilatation des cales qui fausse les contrôles si l'on ne prend pas la précaution d'attendre, entre chaque manipulation, le retour des cales à la température ambiante.
L'invention supprime les tâtonnements sus-visés et les remplace par une seule mesure directe; elle diminue considérablement les risques de dilatation et rend, par conséquent, les contrôles et réglages plus rapides et plus faibles.
A cet effet, elle a pour objet un dispositif de mesure à cales, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux cales cunéiformes de pentes égales et disposées de façon à être déplaçables relativement, l'une glissant sur l'autre, de manière que leurs faces extérieures opposées aux faces en contact, restent constamment parallèles l'une à l'autre, tandis que la distance entre ces faces parallèles extérieures varie de manière continue au cours de ce déplacement, un organe de commande de ce déplacement et une échelle graduée coopérant avec cet organe de commande pour indiquer une valeur fonction de cette distance.
Pour plus de facilité de lecture et d'emploi, les graduations peuvent être réalisées en valeurs de l'écart entre les plans parallèles extérieurs des cales, étant donné qu'elles sont proportionnelles aux valeurs de déplacements.
Si l'on adopte, pour la pente des deux cales cunéïformes, un angle d'inclinaison faible, une petite modification de la hauteur du dispositif exige un déplacement beaucoup plus important de l'un des éléments par rapport à l'autre.
Grâce à ce rapport de transmission, on atteint une précision qui l'emporte sur celle des empilages de cales à faces parallèles.
Il est à noter, en outre, que l'adhérence due à l'attraction moléculaire des cales cunéiformes n'est pas altérée lors du glissement d'un élément sur l'autre, propriété qui permet de les maintenir en contact sans aucun autre moyen mécanique.
En raison de sa hauteur variable, le dispositif de mesure à cales peut être utilisé, sans remplacement de cales, à l'intérieur d'une marge dimensionnelle dont la limite inférieure est déterminée par la hauteur initiale des deux cales cunéiformes superposées. Pour obtenir une autre valeur initiale de départ, il suffit d'ajouter au dispositif de mesure un empilage de cales à faces parallèles. La possibilité de contrôler toute mesure à l'intérieur de la marge donnée, sans remplacement de cales, représente une nette économie de temps.
D'autre part, I'usure des cales se trouve réduite du fait que leurs combinaisons sont en nombre réduit et qu'elles n'ont plus à subir les frottements qui résultent des contrôles classiques passe ou ne passe pas qui sont ici remplacés par une mesure directe.
A titre d'exemple non limitatif, le dessin annexé illustre une forme de réalisation du dispositif conforme à la présente invention:
La fig. 1 représente une cale de mesure comprenant deux éléments cunéïformes.
La fig. 2 montre une vue de dessus partielle de la cale d'après la fig. 1.
La fig. 3 montre une coupe de la cale d'après la fig. 1.
La cale de mesure se compose de deux éléments cunéïformes (1) et (4) rectifiés et rodés dans les mêmes conditions de précision que les cales-étalons classiques. La cale (1) est solidaire, par l'une de ses extrémités, d'un support (2) de butée micrométrique (3). Sa face oblique orientée vers le haut est en contact avec la face oblique, orientée vers le bas, de la deuxième cale cunéiforme, les deux cales ayant même pente, de façon que les faces extérieures de cette combinaison soient parallèles. La pente des faces obliques conditionne la valeur de l'expansion de la combinaison que l'on obtient par déplacement de la cale (4) sur la cale (1) en direction perpendiculaire à la dimension à contrôler ou à régler.
Les cales (1) et (4), adhérentes par attraction moléculaire, conservent cette propriété, même lorsque la cale (4) glisse sur la cale (1).
La cale cunéiforme inférieure (1) est munie, sur ses côtés latéraux parallèles au sens de déplacement, de deux flasques (5) dépassant en hauteur le plan de glissement et servant de guides à la cale supérieure (4). En plus de ces fonctions de guidage, les flasques (5) ont encore celle de prévenir la dilatation de la cale de mesure due à l'échauffement par la chaleur physique de l'opérateur. I1 n'est donc pas nécessaire, après chaque opération, d'attendre son retour à la température ambiante, ce qui contribue au gain de temps. Pour garantir une bonne isolation thermique, les flasques (5) sont faits d'une matière calorifuge.
Pendant le processus de mesure, la cale (4) est poussée en avant par l'extrémité tournante (6) de la butée micrométrique (3), solidaire du tambour gradué (7). Selon l'angle d'inclinaison des cales (1) et (4), les graduations du tambour (7) indiquent, en combinaison avec celles de l'axe fixe de la butée micrométrique (3), et avec une précision de l'ordre de 0,1 micron, la différence de l'écart entre les faces extérieures parallèles des cales (1) et (4) par rapport à leur écart initial.
Dans le cas du modèle de réalisation décrit, un micron s'étend sur cinq divisions du tambour gradué.
L'emploi d'une butée micrométrique (3) présente l'avantage que les pressions exercées sur les faces extérieures des cales (1) et (4) n'influencent pas les valeurs indiquées par les graduations. En outre, une friction dans la butée micrométrique permet d'effectuer les contrôles sous pressions constantes et d'éviter ainsi tout forcement qui pourrait fausser les mesures.
La cale supérieure (4) et le poussoir (6) de la butée micrométrique (3) sont accouplés par un pont amovible (8) qui, maintenu par un tenon dans la cale (4), vient s'accrocher dans la gorge du poussoir (6). Cet accouplement permet, après chaque mesure, de ramener la cale (4) en arrière, par rotation inverse du tambour (7) jusqu'à sa position initiale ou à une position intermédiaire.
Etant donné que, par la réduction ou l'augmentation de la hauteur de l'ensemble de cales pendant le déplacement de la cale (4), la face supérieure de l'ensemble (avec ou sans calesétalons classiques additionnelles) s'éloigne ou se rapproche progressivement du plan dont l'écart par rapport à un autre plan fixe est à mesurer, il n'y a aucun frottement au moment du contact, donc aucune usure des cales.
Le pont d'accouplement (8) pouvant être retiré et remis en place facilement, la cale (4) peut être démontée, remise en place ou remplacée par une autre ayant même caractéristique, notamment de pente, mais d'épaisseur différente, ce qui permet d'obtenir une hauteur de départ variable.
L'adhérence des deux cales cunéiformes par attraction moléculaire est alors facile à retrouver par le procédé propre aux cales-étalons classiques, d'appui et de glissement conjugués.
The present invention relates to a shim measuring device intended to facilitate and make faster the use of the traditional gauge blocks commonly used in geometric metrology in many industrial sectors, in particular in mechanics.
The use of traditional parallel-sided gauge blocks consists of stacking a certain number of blocks of known thickness. with micron precision for example, and to compare the height of the stacking carried out with the real dimension of an object or of a distance to be checked or adjusted.
If the height of the stack of shims does not correspond exactly to this actual dimension, it must be adapted. To do this, the operator replaces some shims with others and repeats the operation until he considers having made the suitable combination of shims.
It is therefore a long and tedious job which, moreover, does not exclude the risk of errors, since the accuracy of the correspondence between the height of the stack of wedges and the dimension to be checked or adjusted depends on the personal appreciation of the operator.
In the frequent case where the stacking of wedges must be used to control the distance between two parallel planes, it is considered that the stacking must pass with gentle friction between the planes considered, a common expression but without a precise metrological value. This is the case, for example, for checking the flatness of a machine tool bench or of a marble, according to the conventional method which consists in presenting, at various points, the same stack of shims between the plane in question. and a rule which has previously been made parallel to it.
An important drawback of this method resides, moreover, in the fact that the multiple manipulations necessary lead to an expansion of the wedges which distorts the controls if one does not take the precaution of waiting, between each manipulation, for the return of the wedges to be Room temperature.
The invention eliminates the aforementioned trial and error and replaces them with a single direct measurement; it considerably reduces the risk of expansion and consequently makes checks and adjustments faster and weaker.
To this end, it relates to a measuring device with wedges, characterized in that it comprises at least two wedge-shaped wedges of equal slopes and arranged so as to be relatively movable, one sliding on the other, of so that their outer faces opposite to the faces in contact, remain constantly parallel to each other, while the distance between these outer parallel faces varies continuously during this movement, a control member of this movement and a graduated scale cooperating with this control member to indicate a value which is a function of this distance.
For ease of reading and use, the graduations can be made as values of the difference between the exterior parallel planes of the shims, given that they are proportional to the displacement values.
If one adopts, for the slope of the two wedges, a low angle of inclination, a small change in the height of the device requires a much greater displacement of one of the elements relative to the other.
Thanks to this transmission ratio, precision is achieved which outweighs that of stacked shims with parallel faces.
It should be noted, moreover, that the adhesion due to the molecular attraction of the wedge-shaped wedges is not altered during the sliding of one element on the other, a property which makes it possible to keep them in contact without any other means. mechanical.
Due to its variable height, the wedge measuring device can be used, without replacing wedges, within a dimensional margin, the lower limit of which is determined by the initial height of the two wedge-shaped wedges superimposed. To obtain another initial starting value, it suffices to add to the measuring device a stack of shims with parallel faces. The possibility of controlling any measurement within the given margin, without replacing shims, represents a significant saving of time.
On the other hand, the wear of the shims is reduced owing to the fact that their combinations are reduced in number and that they no longer have to undergo the friction which results from conventional checks which pass or do not pass which are here replaced by a direct measurement.
By way of non-limiting example, the appended drawing illustrates one embodiment of the device according to the present invention:
Fig. 1 shows a measuring block comprising two wedge-shaped elements.
Fig. 2 shows a partial top view of the wedge according to FIG. 1.
Fig. 3 shows a section of the wedge according to fig. 1.
The measuring wedge is made up of two wedge-shaped elements (1) and (4) ground and lapped under the same precision conditions as conventional gauge blocks. The wedge (1) is secured, by one of its ends, to a support (2) of micrometric stop (3). Its oblique face oriented upwards is in contact with the oblique face, oriented downwards, of the second wedge-shaped wedge, the two wedges having the same slope, so that the outer faces of this combination are parallel. The slope of the oblique faces conditions the value of the expansion of the combination which is obtained by moving the wedge (4) on the wedge (1) in a direction perpendicular to the dimension to be checked or adjusted.
The wedges (1) and (4), adherent by molecular attraction, retain this property, even when the wedge (4) slides on the wedge (1).
The lower wedge-shaped wedge (1) is provided, on its lateral sides parallel to the direction of movement, with two flanges (5) exceeding in height the sliding plane and serving as guides for the upper wedge (4). In addition to these guiding functions, the flanges (5) also have the function of preventing the expansion of the measuring wedge due to heating by the physical heat of the operator. It is therefore not necessary, after each operation, to wait for it to return to ambient temperature, which contributes to saving time. To ensure good thermal insulation, the flanges (5) are made of a heat-insulating material.
During the measuring process, the wedge (4) is pushed forward by the rotating end (6) of the micrometric stop (3), integral with the graduated drum (7). Depending on the angle of inclination of the wedges (1) and (4), the graduations of the drum (7) indicate, in combination with those of the fixed axis of the micrometric stop (3), and with a precision of the of the order of 0.1 micron, the difference in the distance between the parallel outer faces of the shims (1) and (4) compared to their initial distance.
In the case of the described embodiment, one micron spans five divisions of the graduated drum.
The use of a micrometric stop (3) has the advantage that the pressures exerted on the outer faces of the wedges (1) and (4) do not influence the values indicated by the graduations. In addition, friction in the micrometric stop makes it possible to carry out checks under constant pressure and thus avoid any forcing that could falsify the measurements.
The upper wedge (4) and the pusher (6) of the micrometric stop (3) are coupled by a removable bridge (8) which, held by a pin in the wedge (4), hooks into the groove of the pusher (6). This coupling makes it possible, after each measurement, to bring the wedge (4) back, by reverse rotation of the drum (7) to its initial position or to an intermediate position.
Since, by reducing or increasing the height of the set of shims during movement of the shim (4), the upper face of the assembly (with or without additional conventional gauge blocks) moves away or gradually moves closer to the plane whose deviation from another fixed plane is to be measured, there is no friction at the time of contact, therefore no wear of the shims.
The coupling bridge (8) can be removed and replaced easily, the wedge (4) can be removed, put back in place or replaced by another having the same characteristic, in particular of slope, but of different thickness, which allows to obtain a variable starting height.
The adhesion of the two wedge-shaped wedges by molecular attraction is then easy to find by the process specific to conventional gauge blocks, of joint support and sliding.