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Procédé de contrôle de pierres d'horlogerie à trou et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé Le présent brevet se rapporte, d'une part, à un procédé de contrôle de pierres d'horlogerie à trou, procédé selon lequel on place chaque pierre devant un dispositif optique au moyen duquel on l'observe latéralement et, d'autre part, un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, cet appareil comprenant un dispositif optique agrandissant et un support capable de maintenir une pierre devant ledit dispositif optique.
On sait que l'opération de contrôle de la précision des dimensions des pierres à trou est une opération fort importante lorsqu'elle s'applique à des pierres destinées à former des paliers de mobiles rotatifs dans les montres ou certains instruments de mesure. On connaît déjà des appareils comprenant un dispositif optique qui forme une image agrandie de la pierre permettant de contrôler ses dimensions avec plus de facilité. En général, le système optique de ces appareils connus projette une image de la pierre vue dans une certaine direction sur un écran. Pour contrôler que le trou central de la pierre est coaxial à sa face latérale, on projette sur l'écran une image vue dans la direction de l'axe alors que pour contrôler le parallélisme des faces frontales de la pierre, on projette sur l'écran une image latérale.
Certains dispositifs qui comprennent des moyens pour immerger partiellement la pierre dans un bain liquide permettent également de contrôler si, et dans quelle mesure, l'axe du trou de la pierre est perpendiculaire à ses faces frontales.
En général, ces appareils connus, lorsqu'ils permettent un contrôle quantitatif des paramètres des pierres, nécessitent plusieurs opérations successives qui, souvent, ne peuvent pas être exécutées au moyen du même dispositif.
Le procédé et l'appareil selon le présent brevet, permettent de contrôler avec grande précision et d'une façon quantitative les trois paramètres importants d'une pierre à trou: la coïncidence des axes du trou et des faces latérales de la pierre, le parallélisme de ses faces frontales et la perpendicularité de l'axe du trou par rapport aux faces frontales, ces différentes opérations pouvant être effectuées au moyen du même appareil.
Pour cela, le procédé est caractérisé en ce qu'on entraîne la pierre en rotation autour de l'axe de son trou pendant qu'on l'observe. L'appareil est caractérisé en ce que le support est constitué par un pivot entraîné en rotation autour de son axe, et susceptible d'être engagé dans le trou de la pierre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil de contrôle, objet du présent brevet, et illustre un exemple de mise en oeuvre du procédé utilisant cet appareil.
La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'une partie de la dite forme d'exécution, la fig. 2 en est une coupe axiale partielle, à plus grande échelle, et la fig. 3, une vue du champ de vision de l'oculaire représenté à la fig. 1.
L'appareil représenté comprend tout d'abord un dispositif optique 1 qui comprend un objectif 2 et un oculaire (non représenté) et qui est constitué comme un microscope usuel à faible grossissement. L'axe optique de l'objectif 2 s'étend horizontalement. Le dispositif 1 est monté sur un support fixe (non représenté), son oculaire pouvant être, par exemple, fixé à l'extrémité d'une branche oblique de façon à être aisément accessible, et à permettre l'observation des pierres dans une position confortable. Devant l'objectif 2 est placé un support 3 qui est représenté en détail à la fig. 2 et dont la position est réglable à volonté
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en hauteur et latéralement.
Pour cela, ce support 3 est réuni à un organe de fixation 4 dans lequel est pratiquée une rainure en queue d'aronde 5. Cet organe peut coulisser sur une glissière correspondante 6, solidaire d'un chariot 7 mobile lui-même verticalement. Ce chariot présente à cet effet une glissière 8 guidée dans un coulisseau vertical 9. Des boutons de manoeu- vre 10, 10a permettent de déplacer le support 3 verticalement et horizontalement à volonté. Comme on le voit à la fig. 1, le bouton 10 est solidaire d'une échelle graduée 11 qui se déplace devant un repère.
Le support 3 est relié à l'organe de guidage 4 par un bras 12 sur lequel est monté un organe 13 en forme de coffret dont la face tournée vers le dispositif optique 1 est constituée par une plaque en verre dépoli 14. A l'intérieur du coffret 13 est fixée une lampe électrique 15, qui est alimentée par des moyens usuels (non représentés). Une potence 16 s'étend encore au-dessus du coffret 13 de façon que son extrémité, qui forme un manchon 17, s'étende au-dessus du support 3. Dans ce manchon est guidé un organe mobile 18 qui sera décrit plus en détail ci-après.
Comme on le voit à la fia. 2, le support 3 a la forme d'un corps cylindrique d'axe vertical traversé de part en part par une ouverture axiale. Cette ouverture forme à la partie inférieure de l'organe 3 un logement 19 à l'intérieur duquel sont fixés deux paliers à billes coaxiaux 20 et 21 qui pivotent un arbre vertical 22. Le logement 19 est fermé à sa partie inférieure par un disque 23 percé d'une ouverture par laquelle l'extrémité inférieure de l'arbre 22 s'étend en dessous du support 3. Cette extrémité porte une poulie 24 qui est entraînée en rotation par un moteur (non représenté) au moyen d'une courroie 25.
Dans la partie supérieure de l'ouverture centrale du support 3, est engagé un manchon de guidage 26. A l'intérieur de ce manchon s'étend un organe de raccordement 27 de forme cylindrique dont les deux extrémités présentent des fentes rectilignes 28 et 29. La fente 28 pratiquée dans l'extrémité inférieure élargie de l'organe de raccordement 27, est engagée sur une nervure de profil rectangulaire qui est formée à la partie supérieure de l'arbre 22, alors que la fente 29 qui est située à la partie supérieure de l'organe 27 est engagée sur une nervure de même forme que présente à sa partie inférieure un pivot 30 engagé dans la partie supérieure du manchon 26. Le pivot 30 et l'organe 27 sont ajustés par rapport aux dimensions du manchon 26 de façon à pouvoir tourner autour de leur axe.
Le manchon 26 les guide sans jeu, avec une très grande précision.
Le pivot 30 présente au voisinage de son extrémité inférieure, une gorge circulaire 31 en regard de laquelle s'étend une ouverture latérale (non représentée) pratiquée dans le manchon 26. Dans cette ouverture est engagée une tige de blocage dont l'extrémité peut pénétrer dans la gorge 31. Cette tige de blocage est sollicitée par un ressort et peut être actionnée de l'extérieur au moyen d'un levier dont une extrémité est visible en 32 à la fig. 1. Elle maintient le pivot 30 axialement en place tout en permettant de le dégager facilement de son logement et de le remplacer en cas de besoin.
L'extrémité supérieure du manchon 26 porte encore un embout 33 de forme générale cylindrique fixé au manchon 26 par une vis 34. Sur cet embout 33 est monté un levier 35 d'axe horizontal qui peut être actionné à la main par son extrémité gauche (fig. 3), alors que l'autre extrémité entraîne en mouvement vertical une table 36 posée sur l'embout 33. Cette table est guidée par des pieds 37 qui sont engagés dans des logements correspondants de l'embout 33, l'un de ces pieds portant une goupille 38 qui traverse une fente 39 de l'embout 33. L'extrémité de la goupille 38 s'étend dans une fente 40 du levier 35.
La table 36 présente une ouverture centrale et un logement interne qui entoure le pivot 30. Ce dernier présente à son extrémité supérieure une portion 41 très fine dont la forme est très légèrement tronconique, l'inclinaison des faces latérales de cette portion 41 étant de l'ordre de 1 % environ. Un épaulement tronconique d'ouverture beaucoup plus grande 42, raccorde la base de la portion 41 avec la partie cylindrique du pivot 30.
Comme on le voit aux fig. 1 et 2, l'axe du support 3 et du manchon 26 coïncide avec celui du manchon 17. L'organe 18 engagé dans ce manchon porte à sa partie supérieure un bouton de manaeuvre 43. Un ressort à boudin 44 appuyé sur le manchon 17, le sollicite constamment vers le haut. A son extrémité inférieur, l'organe 18 porte un segment de tige 45 qui est relié à l'organe 18 par un ressort (non représenté) capable de travailler à la compression. A l'extrémité inférieure de la tige 45 est articulé un poussoir 46 présentant un logement central. L'articulation entre le poussoir 46 et la tige 45 étant du type à rotule, le poussoir 46 peut s'orienter librement dans certaines limites autour de l'axe de la tige 45.
Le pivot 41 est destiné à recevoir une pierre à trou 47, destinée à être utilisée comme palier dans une pièce d'horlogerie. Cette pierre 47, en forme de disque circulaire, présente un trou central 48 cylindrique dont le diamètre est compris entre le diamètre de l'extrémité supérieure de la portion 41 et le diamètre de son extrémité inférieure. L'axe du trou 48 coïncide avec celui de la face latérale cylindrique de la pierre 47 et les faces supérieure et inférieure de cette pierre sont parallèles et perpendiculaires à l'axe du trou 48. Si l'on engage cette pierre sur la portion 41 en maintenant ses faces frontales perpendiculaires à l'axe de cette portion, elle est retenue à une certaine hauteur dans la position dans laquelle elle est engagée.
La fig. 3 représente la vision que l'on a en regardant dans l'oculaire du dispositif 1 lorsqu'on allume la lampe 15. Cet oculaire comprend un réticule 49 et on peut régler la position du pivot 30 et l'orientation de ce réticule de telle façon que la face plane inférieure de la pierre coïncide avec la branche horizontale du réticule alors que l'axe du pivot 30 coïncide avec la branche verticale. Lorsqu'on met le moteur d'entraînement de la poulie 24 en marche, l'arbre 22 entraîne l'organe 27
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qui entraîne lui-même le pivot 30. La pierre tourne autour de son axe et l'image qu'elle forme dans l'oculaire est immobile.
II est clair que si le trou de la pierre 47 n'était pas coaxial à sa face latérale, l'image de cette pierre dans l'oculaire se déplacerait latéralement au cours de chaque rotation du pivot 30. L'écart entre les positions extrêmes de l'image de la pierre serait d'une mesure de l'excentricité du trou. Cet écart pourrait facilement être mesuré en repérant sur la branche horizontale du réticule 49 les déplacements de l'un des bords latéraux de l'image formée par la pierre 47.
De même, si le trou 48, au lieu d'être perpendiculaire aux faces frontales de la pierre, était légèrement oblique, les- faces frontales de cette dernière formeraient un certain angle avec la ligne horizontale du réticule 49. Au cours de la rotation de la pierre, la ligne qui limite la face inférieure de la pierre, se déplacerait constamment et l'obliquité du trou pourrait être mesurée en repérant l'écart entre la position inférieure et la position supérieure du point d'intersection entre l'axe vertical du réticule et ladite ligne.
Enfin, si la pierre 47, bien que présentant un trou centré par rapport à sa face latérale et d'axe perpendiculaire à sa face inférieure présentait, par exemple, une face frontale supérieure qui soit oblique, les bords latéraux de la pierre 47 apparaîtraient dans l'oculaire du dispositif optique 1 comme ayant une hauteur variable et le défaut de parallélisme des faces frontales de la pierre pourrait être mesuré en repérant les variations de hauteur des bords de l'image de la pierre au cours d'une rotation complète du pivot 30 sur lui- même.
L'organe 18 du dispositif décrit permet de mettre en place la pierre 47 sur le pivot 30 d'une façon facile et précise. En effet, après avoir engagé cette pierre sur la portion 41 du pivot 30, il suffit de presser sur le bouton 43. La tige 45 se déplace vers le bas et le poussoir 46 vient s'appuyer sur la face supérieure de la pierre. Il la conduit de telle façon que l'axe de son trou coïncide exactement avec l'axe de la portion 41 jusqu'à ce qu'elle soit légèrement coincée comme le montre la fig. 3. Le ressort intercalé entre la tige 45 et la tige 18 limite la force que le poussoir 46 exerce sur la pierre à une valeur suffisamment faible pour éviter tout risque de détérioration du pivot 30.
D'autre part, comme le poussoir 46 guide la pierre dans une position exactement coaxiale à la portion 41, la pierre ne risque pas d'exercer un moment de flexion tendant à déformer la portion 41.
Après avoir effectué un contrôle, il suffit, pour dégager la pierre, de presser sur l'extrémité gauche du levier 35. La goupille 38 est entraînée vers le haut, de sorte que la table 36 se soulève. La face supérieure plane de cette table s'élève jusqu'à un niveau situé plus haut que l'extrémité supérieure du pivot 30 de sorte que la pierre est dégagée et peut être récupérée facilement.
Le dispositif 32 permet de changer facilement le pivot 30, de sorte que l'appareil décrit peut être pourvu d'un jeu de pivots adaptés à des pierres de différentes dimensions. Il est clair que la portion supérieure 41 de chaque pivot 30 ne peut recevoir que des pierres dont le trou présente un diamètre compris entre des limites très étroites. En revanche, la possibilité de changer le pivot 30 permet d'utiliser l'appareil décrit pour des pierres de toutes dimensions. Ces pierres pourraient, d'ailleurs aussi présenter un trou olivé, bien que dans ce cas, les tolérances admises soient plus larges que dans le cas de trous cylindriques.
On sait, en effet, que les pierres présentant un trou cylindrique, destinées à être montées sur des pièces d'horlogerie, doivent présenter des dimensions pour lesquelles on n'admet que des tolérances extrêmement faibles. Le procédé et l'appareil décrits ci-dessus, permettent de contrôler rapidement et facilement tous les paramètres importants d'une pierre. Comme ce procédé et ce dispositif permettent d'obtenir des indications quantitatives sur l'importance des défauts éventuels que présentent les pierres, ils permettent de classer ces dernières en différentes catégories.
Il est clair que dans une autre forme d'exécution, le dispositif décrit pourrait aussi être agencé de façon que l'image de la pierre entraînée en rotation, soit projetée sur un écran. Le procédé de contrôle serait alors exactement le même.
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Method for checking clockwork stones with holes and apparatus for implementing this method The present patent relates, on the one hand, to a method for checking clock stones with holes, method according to which each stone in front of an optical device by means of which it is observed laterally and, on the other hand, an apparatus for carrying out this method, this apparatus comprising an enlarging optical device and a support capable of holding a stone in front of said optical device .
It is known that the operation of checking the accuracy of the dimensions of the stones with holes is a very important operation when it is applied to stones intended to form bearings of rotating wheels in watches or certain measuring instruments. Apparatuses are already known comprising an optical device which forms an enlarged image of the stone making it possible to check its dimensions with greater ease. In general, the optical system of these known devices projects an image of the stone seen in a certain direction on a screen. To check that the central hole of the stone is coaxial with its lateral face, we project on the screen an image seen in the direction of the axis while to check the parallelism of the front faces of the stone, we project on the screen a side image.
Certain devices which include means for partially immersing the stone in a liquid bath also make it possible to control whether, and to what extent, the axis of the hole in the stone is perpendicular to its front faces.
In general, these known devices, when they allow quantitative control of the parameters of the stones, require several successive operations which often cannot be carried out by means of the same device.
The method and the apparatus according to the present patent make it possible to control with great precision and in a quantitative manner the three important parameters of a stone with a hole: the coincidence of the axes of the hole and the lateral faces of the stone, the parallelism. of its front faces and the perpendicularity of the axis of the hole relative to the front faces, these different operations being able to be carried out by means of the same apparatus.
For this, the process is characterized in that the stone is driven in rotation around the axis of its hole while it is observed. The apparatus is characterized in that the support consists of a pivot driven in rotation about its axis, and capable of being engaged in the hole in the stone.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the control apparatus, object of the present patent, and illustrates an example of implementation of the method using this apparatus.
Fig. 1 is a side elevational view of part of said embodiment, FIG. 2 is a partial axial section, on a larger scale, and FIG. 3, a view of the field of view of the eyepiece shown in FIG. 1.
The apparatus shown first of all comprises an optical device 1 which comprises an objective 2 and an eyepiece (not shown) and which is constructed like a conventional microscope at low magnification. The optical axis of the objective 2 extends horizontally. The device 1 is mounted on a fixed support (not shown), its eyepiece possibly being, for example, fixed to the end of an oblique branch so as to be easily accessible, and to allow the observation of the stones in a position. comfortable. In front of the objective 2 is placed a support 3 which is shown in detail in FIG. 2 and whose position can be adjusted at will
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in height and laterally.
For this, this support 3 is joined to a fixing member 4 in which is made a dovetail groove 5. This member can slide on a corresponding slide 6, integral with a carriage 7 itself movable vertically. This carriage has for this purpose a slide 8 guided in a vertical slide 9. Maneuver buttons 10, 10a make it possible to move the support 3 vertically and horizontally at will. As seen in fig. 1, the button 10 is integral with a graduated scale 11 which moves in front of a mark.
The support 3 is connected to the guide member 4 by an arm 12 on which is mounted a member 13 in the form of a box, the face of which facing the optical device 1 is formed by a frosted glass plate 14. Inside of the box 13 is fixed an electric lamp 15, which is powered by usual means (not shown). A bracket 16 further extends above the box 13 so that its end, which forms a sleeve 17, extends above the support 3. In this sleeve is guided a movable member 18 which will be described in more detail. below.
As seen in the fia. 2, the support 3 has the form of a cylindrical body with a vertical axis traversed right through by an axial opening. This opening forms at the lower part of the member 3 a housing 19 inside which are fixed two coaxial ball bearings 20 and 21 which pivot a vertical shaft 22. The housing 19 is closed at its lower part by a disc 23. pierced with an opening through which the lower end of the shaft 22 extends below the support 3. This end carries a pulley 24 which is driven in rotation by a motor (not shown) by means of a belt 25 .
In the upper part of the central opening of the support 3, a guide sleeve 26 is engaged. Inside this sleeve extends a connecting member 27 of cylindrical shape, the two ends of which have rectilinear slots 28 and 29. The slot 28 made in the enlarged lower end of the connecting member 27 is engaged on a rib of rectangular profile which is formed at the upper part of the shaft 22, while the slot 29 which is situated at the bottom. upper part of the member 27 is engaged on a rib of the same shape that has at its lower part a pivot 30 engaged in the upper part of the sleeve 26. The pivot 30 and the member 27 are adjusted relative to the dimensions of the sleeve 26 so as to be able to rotate around their axis.
The sleeve 26 guides them without play, with very great precision.
The pivot 30 has, near its lower end, a circular groove 31 opposite which extends a lateral opening (not shown) made in the sleeve 26. In this opening is engaged a locking rod whose end can penetrate. in the groove 31. This locking rod is biased by a spring and can be actuated from the outside by means of a lever, one end of which is visible at 32 in FIG. 1. It maintains the pivot 30 axially in place while allowing it to be easily disengaged from its housing and replaced if necessary.
The upper end of the sleeve 26 also carries a tip 33 of generally cylindrical shape fixed to the sleeve 26 by a screw 34. On this tip 33 is mounted a lever 35 of horizontal axis which can be operated by hand by its left end ( fig. 3), while the other end drives in vertical movement a table 36 placed on the end piece 33. This table is guided by feet 37 which are engaged in corresponding housings of the end piece 33, one of them these feet carrying a pin 38 which passes through a slot 39 of the end piece 33. The end of the pin 38 extends into a slot 40 of the lever 35.
The table 36 has a central opening and an internal housing which surrounds the pivot 30. The latter has at its upper end a very thin portion 41 whose shape is very slightly frustoconical, the inclination of the side faces of this portion 41 being around 1%. A much larger opening tapered shoulder 42 connects the base of portion 41 with the cylindrical portion of pivot 30.
As seen in Figs. 1 and 2, the axis of the support 3 and of the sleeve 26 coincides with that of the sleeve 17. The member 18 engaged in this sleeve carries at its upper part an operating button 43. A coil spring 44 pressed on the sleeve 17 , constantly requests it upwards. At its lower end, member 18 carries a rod segment 45 which is connected to member 18 by a spring (not shown) capable of working in compression. At the lower end of the rod 45 is articulated a pusher 46 having a central housing. The articulation between the pusher 46 and the rod 45 being of the ball-and-socket type, the pusher 46 can be oriented freely within certain limits around the axis of the rod 45.
The pivot 41 is intended to receive a stone with a hole 47, intended to be used as a bearing in a timepiece. This stone 47, in the form of a circular disc, has a central cylindrical hole 48 whose diameter is between the diameter of the upper end of the portion 41 and the diameter of its lower end. The axis of the hole 48 coincides with that of the cylindrical lateral face of the stone 47 and the upper and lower faces of this stone are parallel and perpendicular to the axis of the hole 48. If this stone is engaged on the portion 41 by keeping its front faces perpendicular to the axis of this portion, it is held at a certain height in the position in which it is engaged.
Fig. 3 represents the vision that one has by looking into the eyepiece of the device 1 when the lamp 15 is switched on. This eyepiece comprises a reticle 49 and it is possible to adjust the position of the pivot 30 and the orientation of this reticle in such a manner. so that the lower flat face of the stone coincides with the horizontal branch of the reticle while the axis of the pivot 30 coincides with the vertical branch. When the drive motor of the pulley 24 is started, the shaft 22 drives the member 27
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which itself drives the pivot 30. The stone rotates around its axis and the image that it forms in the eyepiece is stationary.
It is clear that if the hole in stone 47 were not coaxial with its lateral face, the image of this stone in the eyepiece would move laterally during each rotation of the pivot 30. The difference between the extreme positions of the stone image would be a measure of the eccentricity of the hole. This difference could easily be measured by locating on the horizontal branch of the reticle 49 the displacements of one of the lateral edges of the image formed by the stone 47.
Likewise, if the hole 48, instead of being perpendicular to the front faces of the stone, were slightly oblique, the front faces of the latter would form a certain angle with the horizontal line of the reticle 49. During the rotation of the stone. the stone, the line that limits the underside of the stone, would constantly move and the obliquity of the hole could be measured by locating the gap between the lower position and the upper position of the point of intersection between the vertical axis of the reticle and said line.
Finally, if stone 47, although having a hole centered with respect to its lateral face and with an axis perpendicular to its lower face, presented, for example, an upper frontal face which is oblique, the lateral edges of stone 47 would appear in the eyepiece of optical device 1 as having a variable height and the lack of parallelism of the front faces of the stone could be measured by spotting the variations in height of the edges of the image of the stone during a complete rotation of the pivot 30 on itself.
The member 18 of the device described makes it possible to place the stone 47 on the pivot 30 in an easy and precise manner. Indeed, after having engaged this stone on the portion 41 of the pivot 30, it suffices to press the button 43. The rod 45 moves downwards and the pusher 46 comes to rest on the upper face of the stone. It drives it in such a way that the axis of its hole coincides exactly with the axis of the portion 41 until it is slightly wedged as shown in fig. 3. The spring interposed between the rod 45 and the rod 18 limits the force that the pusher 46 exerts on the stone to a sufficiently low value to avoid any risk of deterioration of the pivot 30.
On the other hand, as the pusher 46 guides the stone in a position exactly coaxial with the portion 41, the stone does not risk exerting a bending moment tending to deform the portion 41.
After having carried out a check, it suffices, to release the stone, to press on the left end of the lever 35. The pin 38 is driven upwards, so that the table 36 is raised. The flat upper face of this table rises to a level higher than the upper end of the pivot 30 so that the stone is released and can be easily retrieved.
The device 32 allows the pivot 30 to be easily changed, so that the apparatus described can be provided with a set of pivots suitable for stones of different sizes. It is clear that the upper portion 41 of each pivot 30 can only receive stones whose hole has a diameter comprised between very narrow limits. On the other hand, the possibility of changing the pivot 30 makes it possible to use the apparatus described for stones of all sizes. These stones could, moreover also have an olive hole, although in this case the tolerances allowed are wider than in the case of cylindrical holes.
We know, in fact, that stones having a cylindrical hole, intended to be mounted on timepieces, must have dimensions for which only extremely low tolerances are allowed. The method and apparatus described above allow all important parameters of a stone to be quickly and easily controlled. As this method and this device make it possible to obtain quantitative indications on the importance of any defects that the stones have, they make it possible to classify the latter into different categories.
It is clear that in another embodiment, the device described could also be arranged so that the image of the stone driven in rotation is projected on a screen. The control process would then be exactly the same.