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.