Dispositif indicateur d'alignement.
L'invention a pour objet un dispositif pour le contrôle de l'alignement de trois points ou pour la mesure d'un défaut d'ali guement entre ces points. Les trois points peuvent, par exemple, se trouver sur trois surfaces de comparaison, sur une construe- tion telle qu'un banc de machine, ou peuvent se trouver sur un organe continu, comme il apparaîtra par la suite.
L'invention est basée sur le principe sui vans: Trois points non alignés sont situés sur un arc de cercle. Si un arc de rayon égal et de courbure inverse est amené dans le plan de cet arc de cercle, de manière à passer par deux des points considérés, le défaut d'aligne ment des trois points est égal à la rnoitié de la distance entre les arcs, mesurée sur la per pendiculaire à la corde communie aux deux arcs, passant par le troisième point.
Le dispositif faisant l'objet de la présente invention est conçu pour permettre d'appliquer ce principe de façon très simple et ra pide. I1 est caractérisé en ce qu'il comprend une poutre rigide portant deux éléments d'appui et un élément palpeur, chacun de ces éléments présentant au moins une surface de eontact destinée à venir en contact avec un point d'un objet sur lequel on désire contrôler l'alignement de trois points.
I1 est avantageux que les surfaces de contact d'au moins deux des éléments se trouvent à la même distance de l'axe longitudinal de la poutre, de part et d'autre de celle-ci.
De préférence, les positions des surfaces de contact de l'élément palpeur sont réglables simultanément dans la direction de l'axe de cet élément, par rapport à la poutre.
Des moyens sont avantageusement prévus sur la poutre pour mesurer la valeur du déplacement de réglage des surfaces de contact de l'élément palpeur, et la position d'au moins un des éléments d'appui est de préférence réglable le long de la poutre.
Le dessin annexé représente, à titre d exemples, plusieurs formes d'exécution du dispositif faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des schémas de principe de ce dispositif.
La fig. 3 est ime vue latérale en élévation d'une première forme d'exécution constituant une règle à niveler.
Les fig. 4 et 5 sont des vues en élévation latérale de deux variantes de la partie cen- trale de la règle à niveler représentée à la fig. 3.
La fig. 6 est une vue en plan de la partie centrale d'ime seconde forme d'exécution destinée à contrôler une ligne horizontale dans un plan horizontal.
La fig. 7 en est une nie en élévation latté rale, partiellement en coupe, selon la ligne VII-YII de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la fig. 6.
La fig. 9 est une vue en élévation latérale d'une troisième forme d'exécution.
La fig. 10 est une vile en coupe selon la ligne X-X de la fig. 9.
La fig. 11 est mie vue en coupe selon la ligne XI-XI de la fig. 9.
La fig. 12 est une vue en bout selon les flèches XII-XII de la fig. 9.
La fig. 13 est une vue en élévation latérale d'une quatrième forme d'exécution.
La fig. 14 est une vue en plan de la partie centrale de la forme d'exécution représentée à la fig. 13.
La fig. 15 est une vue en coupe transversale selon la ligne XV-XV de la fig. 14.
La fig. 16 est. lue vue en coupe transversale selon la ligne XVI-XVI de la fig. 15.
La fig. 17 est une vue en élévation d'une cinquième forme d'exécution constituant une règle à niveler de grandes dimensions.
La fig. 18 est une vue en coupe transversale selon la ligne XVIII-XYIII de la fig. 17, et
la fig. 19 est un schéma d'une sixième forme d'exécution constituant une règle à niveler et comprenant des moyens pour déterminer l'influence de la gravité et pour mesurer électriquement le déplacement de l'élément palpeur.
Le dispositif de contrôle de l'alignement schématiquement représenté aux fig. 1 et 2 comprend une poutre 20 rigide et droite portant deux éléments d'appui transversaux 21 et 22 et un élément palpeur transversal 23. Ces éléments sont tous de même longueur et sont montés sur la poutre avec leurs axes dans un plan commit et perpendiculaire à l'axe longitudinal de la poutre 20. Un élément d'appui 21 ou 22 est placé au voisinage de chaque extrémité de la poutre 20 et l'élément palpeur 23 se trouve approximativement au milieu de celle-ci.
Chacun des éléments 21 à 23 se termine à charme de ses extrémités par ime semelle 21a, 21b..., usinée avec précision, qui forme ime surface de contrôle, les deux éléments d'appui 21 et 22 étant montés de façon à pouvoir être déplacés le long de la poutre 20, mais non transversalement par rapport à celle-ci, tan dis que l'élément palpeur 23 est monté de fa çon à pouvoir être déplacé transversalement par rapport à la poutre, mais non le long de celle-ci. Les semelles 21a, 21b, 22e, 22b des deux éléments d'appui sont à même distance de l'axe longitudinal O-O de la poutre comme indiqué par les cotes x.
Pour contrôler l'alignement, par exemple de trois surfaces 1, m, n sur un banc d'une machine, les éléments d'appui 21, 22 sont tout d'abord amenés dans les positions désirées le long de la poutre, et l'élément palpeur 23 est amené dans une position de symétrie approximative par rapport à l'axe O-O de la poutre 20. Cette poutre est ensuite présentée aux trois surfaces 1, ni, n du banc de la machine, de sorte que les semelles correspondantes 21b, 22b et 23b d'un côté de ladite poutre viennent respectivement en contact direct avec les surfaces t, m, n ou comme représenté, avec des cales de contrôle calibrées 24, 25 et 26 d'épaisseur connue, placées entre lesdites semelles et les surfaces correspondantes.
Lorsqu'on utilise de telles cales, les cales 24 et 25 disposées
sous les deux semelles extérieures 21b et 22b sont de même épaisseur, tandis que la cale 26 placée sons la semelle intermédiaire 23b est choisie selon le jeu existant entre cette semelle et la surface intermédiaire n.
La poutre 20 est ensuite tournée de 1800 autour de son axe, de sorte que les semelles 21n, 22a, 23e se trouvant de l'autre côté de la poutre viennent en regard des surfaces 7, m et n. La cale 26 coopérant avec la semelle intermédiaire 23a est ensuite échangée contre une autre, si cela est nécessaire, eomme indiqué en 26a à la fig. 2, jusqu'à ce que les trois semelles 21a, 22a, 23a viennent simnltanément en contact avec les cales calibrées. Toute différence dans l'épaisseur de la cale calibrée 26, 26a représente alors le double du défaut d'alignement des points de contrôle.
Les éléments 21, 22, 23 sont constitués par des tiges cylindriques droites, de préférence en acier r trempé, dont les extrémités sont plates et meulées avec précision et à l'équerre par rapport à leur axe (ou légèrement sphériques ou cylindriques si cela est préféré) pour former les semelles respectives. Dans la forme d'exéeu- tion représentée à la fig. 3, les éléments d'appui 21 et 22 sont fixés par le milieu dans des manchons 27 ou 28 qui sont ajustés de façon à pouvoir coulisser sur les extrémités de la poutre 20 et sont munis d'un vernier gradué 29, respectivement 30, coopérant avec une échelle graduée correspondante 31 ou 32 prévue le long de la poutre. Les manchons 27 et 28 sont munis d'une vis 33 ou 34 servant à les fixer dans la position requise.
L'élément palpeur 23 est monté dans une tête de mieromètre 35, calibrée de la façon normale pour le déplacement de l'élément palpeur perpendiculairement à l'axe longitudinal O-O de la poutre 20. Dans la variante représentée à la fig. 4, l'élément palpeur 23 est accouplé à un micromètre à cadran ou eomparateur 36 qui est muni d'une vis 37 de mise à zéro, de sorte que le micromètre peut être amené dans toute position désirée pour chaque position donnée de l'élément palpeur 23.
La a fig. 5 représente une autre variante de la forme d'exécution représentée à la fig. 3.
Cette variante est moins précise que celle de la fig. 4. Son élément palpeur 23 présente une partie cylindrique 23' de plus grand diamètre portant des gwaduations 38 et susceptible de coulisser entre une paire de glissières 3 () dont l'une porte une graduation 40 coopérante. Les graduations 38 et 40 constituent un vernier.
Les fig. 6 à 8 représentent une seconde forme d'exécution destinée à contrôler une ligne horizontale dans un plan horizontal. La constrnction de la poutre 20 et des éléments d'appui 21 et 22 est semblable à celle décrite en référence aux fig. 1 à 3. Seule la partie centrale 20o de la poutre et un mécanisme associé sont représentés à ces figures.
La partie centrale 20a de la poutre porte deux niveaux de précision 41 et 42 ayant la forme de tubes cylindriques, étalonnés de fa çon à permettre une lecture en n'importe quel point de leur pourtour. Le niveau 42 est fixé stir la poutre au moyen de colonnes 43 et le niveau 41 est monté sur pivot à une de ses extrémités, sur une colonne semblable 44.-X. son autre extrémité, le niveau 41 est muni d'un prolongement en forme de languette plate 45 présentant une rainure 46 s'étendant dans la direction de l'axe du niveau. Une cheville 47 passant à travers la rainure 46 est montée dans l'extrémité supérieure fourchue d'un piston 48 sollicité par un ressort et monté dans la partie centrale 20a de la poutre.
Le ressort du piston 48 sollicite celui-ci dans le sens voulu pour maintenir le côté du niveau 41 adjacent à la poutre en contact avec le bord incliné 50 d'un coin transversal 51. qui est fixé sur l'élément palpeur 23 et fait saillie latéralement par rapport à celui-ci
(voir fig. 6, 8). Lorsque l'élément 23 se déplace transversalement par rapport à la pou- tre 20, le niveau 41 est basculé autour du pivot le reliant à la colonne 44. Le coin 51 se déplace dans une coulisse transversale 52, de faible profondeur, ménagée dans la surface adjacente aux niveaux de la partie centrale 90a de la poutre.
Pour contrôler l'alignement de trois points qui sont censés se trouver dans un même plan horizontal, la poutre 20 est placée de manière
que ses éléments 21, 22 et 23 se trouvent dans le plan horizontal en question et que les semelles respectives 21a, 22z et 23a de ces élé
riants soient an regard des trois points dont on désire contrôler l'alignement. La position de la poutre est réglée de façon que le niveau fixe 42 soit à zéro et on effectue une lecture sur le niveau réglable 41. La poutre 20 est ensuite retournée de 1800 autour d'un axe ver tical passant par son milieu, de sorte que les autres semelles 22b, 21.b et 23b viennent res- pectivement en regard des trois points.
La po- sition de la poutre 20 est de nouveau contrôlée au moyen du niveau fixe i2 et lme deuxième lecture est effectuée sur le niveau réglable 41. La différence entre les lectures
de ce niveau est proportionnelle au déplacement de l'élément palpeur 23 qui, à son tour,
équivaut à deux fois le défaut d'alignement du point intermédiaire par rapport aux deux autres.
On comprendra qu'en modifiant la disposition des niveaux de précision 41 et 42, cette forme d'exécution peut aussi être utilisée pour
le contrôle d'une ligne horizontale dans tut
plan vertical, pour le contrôle d'une ligne ver- tical, ou encore pour le contrôle d'une ligne inclinée.
Les fig. 9 à 12 représentent une troisième forme d'exécution qui convient - particulière- ment pour un atelier d'outillage et pour des buts analogues. La poutre 20 de cette forme d'exécution comprend une partie centrale 20a et porte des manchons 27 et 28 de chaque côté de celle-ci. Ces manchons peuvent cou- lisser le long de la poutre 20 et sont munis d'échelles graduées à vernier 29, respectivement 30, qui viennent en regard d'une gra- duation fixe 31 ou 32 gravée le long de la poutre 20. Chaque manchon constitua une sorte de moyeu pour un élément d'appui 121, respectivement 122, en forme de roue et qui correspondent aux éléments 21 et 22 de la forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 3.
Les roues 121, 122 sont de même diamètre et la surface circonférentielle de chacune d'elles est bombée transversalement. Elles sont portées par des bras rigides 53, respectivement 54. La roue 122 est munie d'ici second bras 54a qui coupe le bras 54 à angle droit, en un point situé entre le manchon 28 et l'extrémité périphérique de ce dernier bras. Le second bras 54a s'étend ainsi la long d'une corde de la roue 122 et forme un support pour un niveau de précision 56 en forme de tube cylindrique. Ce niveau permet de contrôler si les bras 53 et 54 sont verti cars.
Une roue intermédiaire de palpage 123 de même diamètre que les roues 121 et 122 est portée par un bras 55 qui peut coulisser dans le sens de sa longueur dans des bossages 57 formés sur les surfaces supérieure et inférieure de la partie centrale 20a de la poutre 20. Une partie 55a du bras 55 qui s'étend à l'intérieur de la partie 20a présente une sur- face inclinée en forme de- coin 55b sur laquelle s'appuie l'extrémité d'un piston 58 destiné à actionner nn micromètre à cadran 59 fixé sur une face latérale de la partie 20a.
Un niveau de précision cylindrique 60 est monté sur le côté opposé de cette partie 20a, l'axe de ce niveau s'étendant dans un plan - parallèle à un plan diamétral de la roue intermédiaire 123. La surface supérieure de la partie 20a porte aussi un niveau cylindrique 61 dont l'axe est parallèle à l'axe de la poutre 20.
Lorsque la roue intermédiaire 123 est exactement dans sa position de zéro, les centres des roues 121., 122 et 123 sont alignés.
Lorsqu'on contrôle une ligne horizontale pour déterminer si elle est rectiligne dans le plan vertical, le niveau 61 est utilisé pour contrôler que la poutre 20 est exactement horizontale et le niveau 60 est utilisé pour contrôler que le bras 55 de la roue intermédiaire 123 se trouve également dans un plan horizontal. Après que la poutre a été retournée bout à bout, on règle sa position jusqu'à ce que les lectures des niveaux 60 et 61 soient les mêmes qu'auparavant. La différence entre les lectures du micromètre à cadran 59 due au déplacement longitudinal du coin 55a du bras 55 indique ainsi exactement le doubla de la valeur du défaut d'alignement du point intermédiaire de la ligne.
Lorsqu'on contrôle ime ligne horizontale pour déterminer si elle est rectiligne dans un plan horizontal, on règle la position de la pou- tre jusqu'à ce que le niveau 56 soit à zéro et indique ainsi que le bras 55 s'étend dans un plan vertical. Le dispositif est ensuite retourné autour de l'axe de la poutre et amené cn regard des points dont on désire contrôler l'alignement, et on règle alors la position de la poutre de lanière que le niveau 56 indique de nouveau zéro.
On comprendra que les niveaux 60 et 61 peuvent être placés à n'importe quel endroit convenable sur la partie centrale 20a et que l'im de ces nivaux ou les deux peuvent être placés sur l'une ou l'autre des deux roues d'appui 121 et 122.
Dans la quatrième forme d'exécution représentée aux fig. 13 à 16, les éléments d'appui 21 et 22 sont montés dans des manchons 27, respectivement 28, qui peuvent coulisser librement le long de la poutre 20. Cette dernière présente un logement transversal 65 ménagé en son milieu et traversé par l'élément palpeur 23. Cet élément est guidé dans des noyaux 66 fixes aux bords supérieur et inférieur de la poutre.
Un trou axial 67 débouche latéralement dans le logement 65 et une tige de poussoir 68 disposée dans ce trou s'appuie à son extré mité extérieure contre tut piston d'actionnement 69 d'un mieromètre à cadran 70. Ce miuromètre est monté sur une des extrémités de la poutre 90.
L'extrémité intérieure de la tige 68 s'appuie contre un levier 71 de forme triangulaire qui est monté sur pivot en 72 entre une paire de pattes 73 faisant saillie à partir du bord inférieur de la poutre 20 adjacent au moyeu 66. La levier 71 présente une encoche 74 qui coopère avec la tête d'une cheville 75 faisant saillie à partir de l'élément palpeur 23, le moyen inférieur 66 étant encoché en 66a (fig. 15) pour laisser libre passage à cette cheville.
Lorsque la poutre 20 est amenée en regard de trois points dont l'alignement doit être contrôlé, le déplacement dans la direction de sa longueur de l'élément palpeur 23 provoque un basculement du levier 71 autour de son pivot 72, basculement qui a pour effet tut déplacement longitudinal de la tige de poussoir 68 et une déviation correspondante de l'aiguille du micromètre 70.
Lorsque les surfaces ou points qu'on désire aligner ou dont on désire contrôler l'ali gnement sont très éloignés les uns des autres, par exemple séparés par des distances de l'or dre de 15 m, on peut utiliser une forme d'exé- caution analogue à celle représentée aux fig. 1.7 et 18.
Dans cette cinquième forme d'exécution, la poutre 20 est ime poutre en treillis présentant, pour un poids donné, le maximum de rigidité à la flexion dans le plan contenant les axes des éléments 21, 22 et 23. L'élément palpeur 23 peut coulisser dans des manchons fixés de façon convenable dans des bords opposés de la poutre et actionne tul micromètre 1 cadran 36, qui pourrait être remplacé par tout autre instrument adéquat pour la mesure d'une déviation. Les éléments d'appui 21 et 22 présentent chacun une longueur supérieure à la largeur maximum de la poutre 20 et sont montés rigidement dans les extrémités de la poutre dans des manchons 27 ou 28.
Alternativement, la position de ces éléments d'appui pourrait être réglable dans le sens de la longueur de la poutre, comme décrit en réfé rence à la fig. 3.
A la fig. 18, on voit que la poutre 20 comprend des cornières supérieures et inférieures 62 et 63 qui sont entretoisées par des cornières 64. Toute autre forme de poutre pourrait être utilisée, selon les exigences spéciales.
La fig. 19 représente schématiquement une sixième forme d'exécution dans laquelle le déplacement de l'élément palpeur 23 est enregistré ou indiqué à distance. Dans ce but, l'élément 23 est pourvu d'une rainure 76 avec laquelle l'extrémité d'un bras flexible 77 vient en prise. Un indicateur de déformation 78 est monté sur ce bras et est branché dans un circuit en pont comprenant un instrinnent électrique de mesure indiqué en 79. Une cheville de blutée 80 est fixée transversalement dans l élément 23, et les extrémités de cette cheville traversent avec jeu des trous allongés 81 pratiqués dans le moyeu 66, empêchant ainsi un déplacement excessif de l'élément palpeur 23.
Pour tenir compte, lors d'une mesure, de la flèche de la poutre 20 sous l'effet de la gravité, on fixe une paire d'indicateurs de déformation 82 et 83, par exemple des indicateurs à résistance, sur les bords supérieur et inférieur de la poutre 20, et on branche ces indicateurs dans un circuit électrique de mesure
eomprenantlmseeond instrument de mesure 84.
Si on le désire, au moins un des éléments 21, 22 et 23 peut être magnétisé au moyen d'un enroulement d'excitation disposé autour de cet élément, celui-ci formant un noyau magnétiqite. Ledit enroulement est relié à une source de courant d'aimantation. Un élément magnétique pourrait également être eonstitué par un aimant permanent.
La surface de calibrage ou semelle 21a, 21b... de chacun des éléments 21, 22 et 23 peut, si on le désira, être formée sur ima cou che ou cale en une matière non magnétique, par exemple en acier austénitique non magné tique,-en tungstène agglomere ou en une ma tière analogue telle que celles communément utilisées pour les cales d'outils, dans la fabrication d'outils tranchants. Pour quelques applications, on peut prévoir une couche ou cale en bronze phosphoreux ou en saphir synthétique. Une telle disposition permet d'éviter la collage bien connu qui se produit lorsque les points-ou semelles de calibrage 21a... sont appliqués contre des surfaces en matière magnétique.
La surface active d'lme semelle est de préférence convexe.
L'un quelconque des éléments 21, 22 et 23, de préférence l'élément palpeur, peut être magnétique.
Lorsqu'au moins un des éléments 21, 22 et 23 est mimi d'un enroulement d'excitation, le dispositif peut comprendre des moyens de réglage permettant de donner au courant d'excitation la valeur qui convient pour chaque application particulière.
On comprendra que les semelles de n'im- porte laquelle des paires de semelles 21 > 21b, 22 > 22b et 23cc-23b peuvent être formées sur des pièces séparées ou constituées par de telles pièces au lieu d'être eonstituées par des surfaces d'extrémité de l'élément 21, 22 ou 23 considéré.
Au lieu de baser les mesuras d'aligwnement effectuées au moyen des dispositifs décrits sur des contacts mécaniques entre des semelles et des surfaces, on pourrait adopter tout autre proeédé de mesure ou d'indication de contact entre une semelle et une surface. Par exemple, des procédés optiques basés sur le principe de l'interféromètre de Michelson ou sur l'utilisation de fentes de diffraction, selon la méthode de van Heel, peuvent être utilisés. Des procédés électriques de mesure ou de détection de contact peuvent également être applitués.
On comprendra que la forme de la poutre 20 est moins importante que sa rigidité et qu'alla n'a, par conséquent, pas besoin d'être droite ou de présenter une section transversale régulière.
L'élément palpeur n'est pas nécessairement disposé entre les éléments d'appui, mais peut aussi être disposé au voisinage de l'une des extrémités de la poutre. Au moins un des éléments 21, 22 et 23 peut encore présenter un prolongement de longueur exactement con- nue, qui lui est fixé et qui permet de mesurer une erreur d'alignement supérieure au domaine de mesure normal du dispositif.