CH617617A5

CH617617A5 -

Info

Publication number: CH617617A5
Application number: CH56078A
Authority: CH
Inventors: David Roberts Mcmurtry
Original assignee: Rolls Royce; Renishaw Electrical Ltd
Priority date: 1977-01-20
Filing date: 1978-01-19
Publication date: 1980-06-13
Also published as: IT7819494A0; US4138823A; DE2801656C3; JPS5825202B2; DE2801656A1; FR2378259A1; SE422996B; FR2378259B1; DE2801656B2; JPS53112772A; GB1593682A; SE7800602L; IT7820521V0; IT1158443B

Description

La présente invention concerne un détecteur de contact physique utilisé dans les machines de mesurage du type comportant une tête à palpeur qui est déplaçable par rapport à la pièce à mesurer. L'opération de mesurage consiste à déplacer la tête jusqu'à ce que son palpeur soit en contact physique avec la pièce, après quoi la position de la tête est déterminée par rapport à une référence appropriée.

Le palpeur est monté sur la tête de la machine par l'intermédiaire d'un dispositif de détection de contact physique. Ce dispositif de détection comprend un élément de support mobile dont la position de repos est déterminée sur un élément fixe par trois sièges espacés. Lorsqu'une force agit sur le palpeur, l'élément de support dont il est solidaire tend à basculer autour de l'un ou de deux de ses sièges selon la direction de la force. Ces modes de basculement différents entraînent des variations importantes de la sensibilité du dispositif de détection, car la force nécessaire peut varier du simple au double entre des basculements autour de deux sièges et autour d'un siège.

La présente invention a pour objet de réduire ou d'éliminer cet inconvénient.

L'invention concerne donc un détecteur de contact physique pour appareil de mesurage tel que défini dans la revendication 1.

En pratique, les deux séries comportent chacune trois sièges qui assurent une stabilité idéale. Cependant, le support de palpeur peut basculer indifféremment autour de six sièges et cette configuration offre une sensibilité à peu près uniforme dans toutes les directions.

Les dessins annexés représentent à titre d'exemple un mode de réalisation de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une coupe en élévation du détecteur de contact de la présente invention.

La fig. 2 est une coupe transversale dans le plan II-II de la fig. 1.

La fig. 3 est une vue développée à partir de la flèche 3 de la fig. 2 d'une surface cylindrique intersectant tous les éléments de contact.

Le détecteur de contact des fig. 1 à 3 se compose de trois éléments 10, 11 et 12 montés sur un axe commun Z. Le premier élément 10 est le support du palpeur, le second élément 11 est un élément intermédiaire et le troisième élément 12 est un boîtier sensiblement cylindrique. Le support 10 est normalement en contact avec une première face 11A de l'élément intermédiaire par trois sièges A, B et C. L'autre face IIB de l'élément intermédiaire est normalement en contact avec le boîtier 12 par trois autres sièges D, E et F. Chaque série de sièges est symétrique autour de l'axe Z et les deux séries sont mutuellement décalées d'un demi-intervalle de façon à obtenir une configuration hexagonale, comme illustré sur la fig. 2.

Un ressort hélicoïdal 13 est comprimé entre le fond du boîtier 12 et le support 10 pour exercer une force axiale P maintenant le support en contact avec l'élément intermédiaire 11 en chacun des sièges A, B et C, et maintenant l'élément intermédiaire 11 en contact avec le boîtier 12 en chacun des sièges D, E et F. Cette position de repos des deux éléments mobiles du dispositif constitue la position zéro du support de palpeur ou du détecteur, selon le cas.

Le boîtier 12 est fixé à la tête H d'une machine de mesurage de coordonnées de type connu. Un palpeur 14 fixé rigidement à l'extrémité du support 10 vient en contact avec une pièce W bridée sur la table de la machine. Au cours d'une opération de mesurage, la tête H est déplacée transversalement par rapport à

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l'axe Z, de sorte que le palpeur 14 vient toucher la pièce W et subit une force Q1 qui provoque le basculement du support 10 et/ou de l'élément intermédiaire autour de certains de leurs sièges A-F. La force P du ressort 13 s'oppose à ce basculement et rappelle les deux éléments en position normale dès que l'action extérieure a cessé.

Comme on le verra en détail dans la suite, la force nécessaire pour déplacer le palpeur varie avec la direction de cette force autour de l'axe Z. Cette variation dépend de la configuration polygonale des sièges A-F et se traduit par des variations de la flexion, légères mais inévitables, du palpeur et de son support. Ainsi, la sensibilité du détecteur de contact n'est pas uniforme dans toutes les directions autour de l'axe Z. Il est cependant évident qu'avec six sièges disposés comme sur la fig. 2, l'uniformité est bien meilleure qu'avec trois sièges seulement et que les variations de sensibilité sont pratiquement négligeables.

On va maintenant décrire en détail la construction du détecteur de contact. Le support 10 comporte un disque 15 sur lequel sont formées trois surfaces cylindriques 16 à axes radiaux correspondant aux sièges A, B et C. De même, le boîtier 12 comporte un rebord intérieur 20 sur lequel sont formées trois surfaces cylindriques 19 à axes radiaux correspondant aux sièges D, E et F. L'élément intermédiaire 11 est une pièce annulaire dont la première face IIA porte des surfaces sphériques 17 et dont la face opposée IIB porte des surfaces sphériques 18. La disposition de l'ensemble est telle que chacune des surfaces cylindriques 16 est en contact avec deux surfaces sphériques adjacentes 17 pour constituer les sièges A, B et C et que chaque surface cylindrique 19 est en contact avec deux surfaces sphériques adjacentes 18 pour constituer les sièges D, E et F.

Le support et l'élément intermédiaire sont maintenus dans leurs positions normales par la force du ressort 13. A cet égard, on notera qu'à leurs points de contact, les surfaces sphériques 17 sont convergentes, ce qui assure un positionnement automatique des surfaces cylindriques 16. De plus, chaque paire de surfaces sphériques 17 est symétrique par rapport à un plan contenant l'axe Z et les trois sièges A, B et C coopèrent pour assurer un positionnement précis du support 10 à la fois transversalement et en rotation autour de l'axe Z. Le contact ponctuel de surfaces convexes à courbures tridimensionnelles, dans ce cas cylindriques et sphériques, définit une position précise et stable du support 10 sur l'élément intermédiaire 11. Les mêmes considérations sont applicables aux surfaces sphériques 18 qui coopèrent avec les surfaces cylindriques 19 et sont mutuellement convergentes.

Les surfaces 16,19 sont de préférence matérialisées par des cylindres d'acier trempé et poli 22, 23 qui sont respectivement fixés au disque 15 et au rebord 20, ces derniers pouvant être en matière plastique moulée. Les surfaces 17, 18 sont matérialisées par des billes d'acier trempé et poli 24 qui sont fixées à la bague 21 de matière plastique ou autre.

Le support 10 comporte une tige centrale 10A qui s'étend d'un côté du disque 15 et passe à travers les ouvertures centrales 21A et 20A de la bague 21 et du rebord 20. Cette disposition n'est pas impérative, mais elle est la plus simple et la plus économique. L'extrémité libre de la tige A comporte un trou axial taraudé 10B qui permet de visser des palpeurs 14 de différents modèles adaptés aux divers types de travaux.

On voit sur la fig. 3 que la bague 21 est percée de six ouvertures 2IA destinées à recevoir les billes 24 et que son profil est ondulé avec des parties montantes et descendantes 21 B, 21 C.

Cette configuration permet de loger toutes les billes sur un même cercle sans que la bague interfère avec les cylindres 22 et 23.

Bien qu'il soit préférable de placer les paires de surfaces convergentes 17, 17 et 18, 18 sur la bague 21, on pourrait aussi inverser la disposition avec des paires de surfaces convergentes sur le support et sur le boîtier et des surfaces complémentaires sur la bague. On pourrait également remplacer les billes 24 de la bague 21 par d'autres éléments de section circulaire, par exemple des cylindres, coopérant avec des billes portées par le support et le boîtier.

En service, le mode de basculement du support dépend de la direction de la force qui s'exerce sur le palpeur. Pour la description de ces modes, on admettra que les résultantes des forces qui apparaissent aux points de contact des surfaces 16 à 19 passent par des points a à f situés au milieu de chaque segment joignant les centres de deux billes adjacentes. On peut en outre admettre que le basculement du support se produit, au moins au début, autour d'une droite joignant deux des points a à f.

Il y a trois modes de basculement possibles. Dans le premier mode, la force Q1 (fig. 1 et 2) provoque un basculement du support autour de la ligne ab et le contact entre les surfaces 16,17 est rompu au niveau du siège C. La force Q1 doit être suffisante pour surmonter la force de rappel P agissant avec un bras de levier Zg. On notera qu'au moment du basculement, la charge dirigée sensiblement vers le bas (fig. 3) des points a et b a une résultante au point g qui se trouve à l'intérieur du triangle de sustentation def de l'élément intermédiaire 11. Cet élément n'est donc pas entraîné à basculer.

Dans le second mode, une force Q2 tend à faire basculer le support autour du point c qui se trouve à l'extérieur du triangle def. Dans ce cas, l'élément intermédiaire bascule autour de la ligne de qui devient l'axe de basculement de l'ensemble mobile. La force de rappel P agit avec un bras de levier Zh de même longueur que Zg, de sorte que la force Q2 est égale à Ql.

Dans le troisième mode de basculement, une force Q3 tend à faire basculer le support 10 autour du point a, mais le point d'application de la force Q3 est décalé par rapport à a de sorte que le basculement initial se produit autour de la ligne ac. La force Q3 étant appliquée plus près de a que de c, la charge du premier entraîne le basculement de l'élément intermédiaire autour de la ligne ef. En d'autres termes, le basculement se produit simultanément autour des lignes ac et ef, l'axe de basculement réel passant initialement par le point i d'intersection de ces deux lignes. La force de rappel P agit avec un bras de levier Zi qui est 1,16 fois plus grand que Zg ou Zh. En négligeant les frottements, on peut dire que la force Q3 doit être plus grande que la force Ql ou Q2 d'un facteur 1,16. Ce facteur correspond au cas le plus défavorable et il n'est pas utile de considérer d'autres modes de basculement.

Dans la pratique, le facteur 1,16, représentant la variation maximale de la sensibilité du détecteur, est tout à fait acceptable et se compare très favorablement au facteur 2,0 d'un détecteur à trois points d'appui.

L'entrée en contact du palpeur 14 avec la pièce à mesurer est détectée par un circuit électrique 27 qui forme une boucle série à travers tous les éléments de contact 22, 23 et 24, comme illustré sur la fig. 3. L'un des cylindres 23 est coupé en deux moitiés isolées 23A sur lesquelles sont soudés deux conducteurs 27A et 27B. Il est évident que tout déplacement du palpeur par rapport à sa position normale rompt le contact à un endroit ou à un autre entre les surfaces 16, 17 et 18, 19, ce qui ouvre le circuit 27.

La sensibilité du détecteur peut être définie d'une manière plus précise comme le degré de flexion du palpeur et de son support entre le contact initial avec la pièce et l'instant d'ouverture du circuit 27. On peut considérer que cet instant coïncide avec le début du basculement du support. En pratique, le basculement se poursuit d'une manière un peu aléatoire pendant le temps très bref d'immobilisation de la tête. Cependant, les éventuelles variations qui se produisent après l'ouverture du circuit 27, telles que basculement erratique du support, augmentation des frottements entre les cylindres et les billes, etc., sont sans influence sur la sensibilité du détecteur.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Détecteur de contact physique pour machine de mesurage, comportant un premier et un second élément disposés sur un même axe, au moins trois sièges régulièrement espacés autour dudit axe étant formés sur l'une des faces du second élément, le premier étant normalement en contact avec les sièges, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième élément (12) formant une seconde série de sièges (D, E, F) dans les intervalles des sièges (A, B, Ç) du second élément (11), l'autre face du second élément coopérant avec les seconds sièges, et un moyen élastique (13) maintenant le premier élément (10) en contact avec les premiers sièges et le second élément (11) en contact avec les seconds sièges, le premier élément constituant un support de palpeur qui peut basculer, à condition de surmonter la force du moyen élastique, autour de deux sièges adjacents de la première série et, par l'intermédiaire du second élément, autour de deux sièges adjacents de la seconde série.

2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première série comprend trois sièges (A, B, C), et en ce que la seconde série comprend également trois sièges (D, E, F) disposés dans les intervalles de ceux de la première série.

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REVENDICATIONS

3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les second et troisième éléments (11,12) sont de forme annulaire avec des ouvertures centrales (21A, 20A), le premier élément (10) étant disposé à l'opposé du troisième par rapport au second et ayant un prolongement axial (10A) qui traverse les ouvertures centrales et porte un palpeur de contact (14) à son extrémité libre.

4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément (11) comprend une bague (21) dans laquelle sont découpées plusieurs ouvertures (21A) destinées à recevoir des pièces de contact (24) de section circulaire fixées à la bague et dépassant axialement de ses deux faces pour constituer, d'un côté, les premiers sièges (A, B, C) et pour coopérer, de l'autre côté,

avec les seconds sièges (D, E, F).

5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pièces de section circulaire (24) sont régulièrement espacées sur un cercle commun (26) et en ce que la bague (21) a une forme ondulée avec des parties alternativement inclinées (21B, 21C) dans lesquelles sont découpées les ouvertures (21A) de réception des pièces de contact (24).

6. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier ou le second élément (10 ou 11) forme des paires de surfaces convergentes (17), l'autre formant des surfaces complémentaires (16) qui coopèrent avec lesdites surfaces convergentes, les surfaces du second élément constituant les premiers sièges (A, B, C).

7. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second ou le troisième élément (11 ou 12) forme des paires de surfaces convergentes (18), l'autre formant des surfaces complémentaires (19) qui coopèrent avec lesdites surfaces convergentes, les surfaces formées sur le troisième élément constituant les seconds sièges (D, E, F).

8. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second éléments (10, 11) établissent des contacts électriques avec les sièges (A, B, C; D, E, F) des second et troisième éléments (11, 12), l'ensemble formant un circuit électrique (27) dont l'état change quand l'un quelconque desdits contacts est ouvert.

9. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément (10) porte des pièces de contact (22) qui coopèrent avec chaque paire de sièges adjacents (A, B, C) du second élément (11), et en ce que le second élément porte des pièces de contact (24) qui coopèrent avec chaque paire de sièges adjacents (D, E, F) du troisième élément (12), les pièces de contact et les sièges étant tous conducteurs de l'électricité de façon à constituer des contacts électriques reliés en série, l'une des pièces ou l'un des sièges étant divisé en deux parties isolées l'une de l'autre auxquelles aboutissent des conducteurs (27A, 27B) d'un circuit électrique de détection d'un contact physique.