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.
Measuring device for machine tool or measuring machine
Due to the more and more widespread use of metric measurements in Anglo-Saxon countries, on the one hand, and due to the increasing number of European products made on the basis of technical data using the English measurement system, it is '' proves necessary not only to have machine tools or measuring machines provided for one or the other of these measuring systems but to have machine tools and measuring machines that can be used indifferently with written data in metric system or in English system, with regard to length measurements and also allowing the use of different angular measurement systems.
The present invention relates to a measuring device for a machine tool or a measuring machine, characterized in that it comprises a member bearing at least two standard graduations corresponding to systems of different measurement units and a sighting device. optical of these graduations and by the fact that this optical sighting device comprises a selection member movable between stable positions for each of which the graduation of a different unit system is sighted and projected on a single display device.
The appended drawing illustrates, schematically and by way of example, one embodiment of the measuring device according to the invention.
Fig. 1 illustrates the divided rule and part of the optical sighting device thereof.
Fig. 2 illustrates the rest of the optical sighting device of the ruler as well as an interpolation device.
In what follows, only the elements of the machine tool or of the measuring machine which are essential for understanding the measuring device with which it is equipped will be described, the rest of this machine being conventional.
The machine comprises a frame carrying the measuring device which will be described later and a movable member (table, slide, etc.) carrying the divided precision rule 1 serving as a reference for the measurements of the movements of this movable member relative to the frame. the machine.
This ruler 1 is a precision ruler which bears two distinct standard graduations, one millimeter 2, and the other for example in 1/20 of an English inch 3. A division in 1/20 of an inch was preferred because the intervals between two lines of this second graduation are then of the same order of magnitude as those separating two successive lines of the first millimeter graduation 2.
The machine tool or measuring machine has another divided ruler, the coarse ruler, the reading of which is carried out using an index finger. This coarse ruler also has two graduations, one according to the metric system and the other according to the English system of measurement.
The measuring device comprises an optical sighting device of the rule 1, composed of a lamp 4 illuminating the divided rule 1 through a condenser 5, a mirror 6 and an objective 7. The precision rule 1 is observed by the objective 7, the image of which is reflected by the mirror 8, magnified by a complementary objective 9, reflected on mirrors 10 and 11, then projected onto a translucent screen 12.
The image of the target line moves on the screen when the movable member carrying the precision rule 1 moves.
The amplitude of the displacement of the image of the line on the screen 10 corresponds to the displacement of the movable member multiplied by the optical magnification of the sighting device.
In the illustrated embodiment, the optical sighting device also comprises a selection member 13, consisting of a plane-parallel blade, interposed on the path of the light rays incident on, and reflected by the precision rule 1, between this rule 1 and objective 7.
This selection member 13 is pivoted on the frame of the machine along an axis parallel to the movement of the movable member and therefore of the precision rule 1; and as the two graduations 2, 3 carried by this rule 1 are parallel to each other and adjacent, an angular displacement of this selection member around its axis causes a scanning of the targeted ranges of the rule 1, in the direction of the lines of the graduations .
A control and positioning device (not shown) makes it possible, from the machine's control panel or from an easily accessible location, to place this plane-parallel blade in two determined distinct angular positions, one for which the metric graduation 2 is aimed and projected through the objective 7 and the other for which the English graduation 3 is aimed and projected.
The user can thus very easily and immediately switch, on the same machine, from a measurement in the metric system to a measurement in the English system and vice versa by moving this selection member 13.
The reading of the measurement taking place in one system as in the other in a known manner by knowing the dimension represented by the target line, and by an interpolation, which can also be carried out in a conventional manner in the respective intervals of the lines of graduations 2 and 3.
It is obvious that, in variants, this measuring device could be of the photoelectric microscope type fitted with an electronic device or even of any other known type. The original character always remaining the fact that this measuring device has a precision rule having two distinct graduations whose lines represent fractions of different units and a selection member making it possible to choose which of these graduations is used at a given time for perform a given measurement.
In other variants, this measuring device could include a precision rule 1 carried by the frame of the machine while the sighting and projection device of this precision rule would then be carried by a movable member of this machine tool. or measuring machine.
In some cases, if high precision is to be obtained, it may be necessary to move the lens 7 simultaneously with the selection member 13 so that the rays reflected by the precision rule 1 always follow the same optical path, whatever the position of this selection body 13.
In the very schematic embodiment, illustrated in the drawing, the measuring device comprises an interpolation device within the interval defined by two successive lines of one or the other of the graduations 2, 3 ranges by precision rule 1.
This interpolation device comprises a carriage 14 provided with centering jaws 15 intended to be placed in such a position, by linear movements of the carriage 14 relative to the screen 12, that they exactly frame the image of the projected line. on the screen 12. The carriage 14 can be driven in its movements relative to the frame of the machine by any known device.
This carriage 14 is kinematically connected, by a pinion and a rack in the example illustrated, to a support 16. This support 16 is transparent in this example and carries two numerical scales, one constituting a subdivision 17 of the 1 mm intervals. of graduation 2 of rule 1 and the other 18 constituting a subdivision of the intervals of 1/20 (respectively of another fraction) of an inch, i.e. 1.27 mm of graduation 3 of rule 1.
This interpolation device comprises a device for projecting one or the other of the scales 17, 18 of the support 16, using a lamp 19, mirrors 20, 21, 22 and 23 as well as lens 23, on a secondary screen 24.
This projection device also comprises a selection member, formed here by the mirror 21 which is mounted on the frame of the machine so as to be able to perform an axial or angular displacement making it possible to select the scale 17 or 18 which is projected onto the machine. The secondary screen 24. In this embodiment, the lens 23 is moved together with the selection mirror 21 to ensure the sharpness of the projected image.
This projected image includes not only the lines of the chosen graduation but also the numbers corresponding to these lines and indicating the fraction of an interval of one of the graduations 2, 3 of the precision rule 1.
The unit control and selection device, which causes the angular displacement of the selection member 13 of the sighting device, also and simultaneously causes corresponding movements of the selection member 21 of the interpolation device. In this way, the user, by actuating this control device, automatically selects the corresponding graduations and scales 2, 17 or 3, 18 of the precision ruler 1 and of the graduated support 16. Any risk of crossing the graduations and scales is thus avoided.
In the example illustrated there is no ambiguity as to the reading when it is carried out in the metric system because the interpolation device indicates in a decimal way the fraction of the interval of the millimeter scale 2 which is 1 mm.
On the other hand, when the measurement is carried out in an English measuring system, either in inches, an ambiguity may arise in the case where, as in the example illustrated, the graduation 3 of the precision rule 1 comprises intervals which do not correspond not to 1/10 of an inch.
In the example illustrated, the interval of this graduation 3 of rule 1 corresponds to 1/20 of an inch so that the decimal indication formed by the interpolation device corresponds to a double interval. It is therefore necessary, by an artifice, to know which is the 1/2 tenth of an inch of the graduation 3 which is projected; this corresponds to the range between 0.0 and 0.05 inch or between 0.05 and 0.1 inch.
This is achieved by making on every second line of division 3 of rule 1, for example on each line corresponding to a whole number of 1/10 of an inch, a horizontal line 26. The image of this horizontal line 26 is also projected simultaneously with that of the corresponding line of the graduation 3 but is not received on the translucent screen 12, so that it is not perceived by the observer. This image 27 of the horizontal line is directed onto a photoelectric cell 28 which controls, via an electronic amplifier 29, the supply t of an incandescent lamp 30. This lamp 30, when it is on illuminates and makes visible, through the mirrors 31, 32, a number 500 located at the bottom of the secondary screen 25.
This differentiation could be obtained by electrical contacts carried by the coarse rule.
When reading the decimal number on the secondary screen 25, this value 500 will be, each time it is visible, that is to say each time a line of the graduation 3 corresponding to an odd number twentieth of an inch, added to that displayed.
The entire measurement device described therefore comprises two standard graduations in different units carried by the same precision rule and two scales also in different units carried by the same numbered support, but a single projection optic at single magnification for each of the systems. sighting optics, respectively projection.
The use of a single optic is made possible by the fact that the intervals between two successive lines of different graduation do not differ very much, so that the same field and the same magnification of the optic allows reading of the two graduations with the desired precision.
The economic and technical advantage is obvious compared to existing machines in which, to switch from one measuring system to another, it is not only necessary to change the standard, but also sighting and projection devices.
It is obvious that the machine tool or the measuring machine equipped with a fine measuring device as described will be provided with an integer reading device which is made from a second ruler or coarse ruler also having two graduations, one metric and the other in inches, one of which is read alternately using, for example, an index controlled jointly with the selection members 13 and 21.
This measuring device, although it is particularly useful in the case of making machines which must be able to work either in metric or English system, can of course be applied for other systems of units. For example, in the case of machines equipped with a divider plate, such a device could be designed to allow the reading of angles in degrees, minutes and seconds and in decimal degrees or in radians.
Likewise, the example illustrated relates to an application allowing reading in two different unit systems indifferently, but in variants the device could be designed to allow reading in more than two different unit systems. It suffices in fact to have on the rule 1 and on the encrypted medium as many different divisions as there are systems of units envisaged and to provide that the selection bodies allow the simultaneous selection of the corresponding divisions.
The number and arrangement of light sources, objectives or mirrors can be changed and depends on the location of the measuring device in the machine tool or the measuring machine.
In variants not shown, the selection members can be constituted by prisms, mirrors, planar-parallel plates or any other member making it possible to deflect the light rays. Furthermore, the support 16 could be moved linearly and have rectilinear scales if it is driven in movements corresponding to those of the movable carriage 14. This support could be reflective, just as the precision rule 1 could be transparent.
In variants, the optics of the sighting device and / or of the interpolation device could be of variable magnification. The magnification corresponding to a graduation or scale being selected in conjunction with the selection of this graduation or scale.
In addition, the sighting device and / or the interpolation device may comprise two different optics each associated with a graduation respectively on a scale. The choice of optics used is then made jointly with that of the graduation and the scale.