FR2644577A1

FR2644577A1 - MEASURING DEVICE

Info

Publication number: FR2644577A1
Application number: FR9003006A
Authority: FR
Inventors: Peter Strack; Christian Steiner; Dominique Antionex
Original assignee: ROCH PIERRE ETS
Current assignee: ROCH PIERRE ETS
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1990-09-21
Anticipated expiration: 2010-03-09
Also published as: FR2644577B1; CH683558A5; DE3909124A1

Abstract

Le nouveau dispositif de mesure 1 comporte un manchon 5 qui peut être déplacé selon l'axe vertical par un moteur électrique 13 et un accouplement à champ magnétique intercalé 16. La course de déplacement du manchon 5 est saisie par interféromètre à laser 24, dans lequel une diode laser 25 envoie une lumière sur un miroir 31 placé sur un côté frontal du manchon 5 d'où il est réfléchi directement et sans déviation.The new measuring device 1 comprises a sleeve 5 which can be moved along the vertical axis by an electric motor 13 and an intercalated magnetic field coupling 16. The displacement stroke of the sleeve 5 is recorded by laser interferometer 24, in which a laser diode 25 sends light onto a mirror 31 placed on a front side of the sleeve 5 from where it is reflected directly and without deviation.

Description

i 2644577 Dispositif de mesure L'invention concerne un dispositif dei 2644577 Measuring device The invention relates to a measuring device

mesure comportant au moins un palpeur de mesure pouvant être placé measurement comprising at least one measuring probe which can be placed

sur un manchon qui se déplace en ligne droite. on a sleeve that moves in a straight line.

On connait depuis longtemps, dans un grand nombre We have known for a long time, in many

de variantes, des dispositifs de mesure du type précité. variants, measuring devices of the aforementioned type.

Ainsi, par exemple, la DE 34 30 086 Ail montre un manchon pour des machines de mesure de coordonnées: manchon utilisé dans un corps de guidage et portant un palpeur de mesure à For example, DE 34 30 086 Ail shows a sleeve for coordinate measuring machines: sleeve used in a guide body and carrying a measuring probe with

son extrémité frontale inférieure. its lower front end.

L'EP 00 27 060 A1 divulgue une machine de mesure de coordonnées dans laquelle un manchon comportant un palpeur de mesure peut se déplacer selon l'axe longitudinal. Ce dispositif de mesure comporte un système de mesure optique pour saisir le mouvement du manchon, lequel produit un EP 00 27 060 A1 discloses a coordinate measuring machine in which a sleeve comprising a measuring probe can move along the longitudinal axis. This measuring device includes an optical measuring system for capturing the movement of the sleeve, which produces a

signal indicateur.indicator signal.

On connait d'après la DE 31 09 856 C2 un dispositif de mesure de hauteur, dans lequel un chariot comportant un palpeur de mesure peut être déplacé en hauteur par un moteur. Pour produire une force de mesure constante lors de l'appui sur une surface de mesure, un accouplement à champ magnétique est monté à la suite du moteur. Le moteur fournit ainsi, d'une part, l'entraînement du chariot comportant le palpeur de mesure, et d'autre part la force DE 31 09 856 C2 discloses a height measuring device, in which a carriage comprising a measuring probe can be moved in height by a motor. To produce a constant measuring force when pressing on a measuring surface, a magnetic field coupling is mounted after the motor. The motor thus provides, on the one hand, the drive of the carriage comprising the measuring probe, and on the other hand the force

de mesure constante recherchée.constant measurement sought.

Il existe en outre des interféromètres à laser pour la mesure de longueur dans les dispositifs de mesure, qui toutefois exigent beaucoup de place, en régle générale, et dont la technique de construction est relativement In addition, there are laser interferometers for length measurement in measuring devices, which, however, generally require a lot of space, and whose construction technique is relatively

coûteuse.expensive.

Le but de l'invention est de procurer un dispositif de mesure du type précité qui permet de mesurer, de façon reproductible, avec une très grande précision et sans interférence notable de l'invironnement, des pièces à usiner par contact d'une palpeur de mesure appuyant avec The object of the invention is to provide a measuring device of the aforementioned type which makes it possible to measure, in a reproducible manner, with very high accuracy and without significant interference from the environment, of the workpieces to be machined by contact with a measurement pressing with

une force de mesure donnee.a given measuring force.

Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait que le manchon est déplacé par un moteur électrique avec intercalation d'un dispositif producteur de forces de This object is achieved, according to the invention, by the fact that the sleeve is moved by an electric motor with the insertion of a device producing forces of

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mesure, et qu'il est en relation fonctionnelle, à son extrémité opposée au plapeur de mesure, avec un interféromètre à laser pour fournir la position de contact measurement, and that it is in functional relation, at its end opposite to the measurement probe, with a laser interferometer to provide the contact position

du palpeur.of the probe.

Avec ce dispositif de mesure, on peut mesurer des pièces à usiner, par contact, de façon fiable, rapide et précise. Le palpeur de mesure est fixé sur un manchon mobile sur le côté postérieur duquel on prévoit un miroir qui réfléchit le rayon laser de l'interféromètre. Le réglage électronique de la température et du courant de la diode laser se trouve dans l'appareil de commande et d'affichage. Etant donné que l'alimentation en courant produit beaucoup de chaleur perdue, on utilise un carter séparé indépendant de l'appareil de commande, grâce à quoi la précision du réglage de température n'est pas compromise. Pour assurer une longue durée de vie de - l'interférométre, celui-ci, conformément à l'invention, est With this measuring device, workpieces can be measured by contact, reliably, quickly and precisely. The measuring probe is fixed on a movable sleeve on the rear side of which a mirror is provided which reflects the laser beam from the interferometer. The electronic control of the temperature and current of the laser diode is located in the control and display unit. Since the power supply produces a lot of waste heat, a separate housing is used which is independent of the control unit, whereby the precision of the temperature control is not compromised. To ensure a long service life of the interferometer, it, according to the invention, is

utilise dans un carter étanche à l'air et rempli d'azote. used in an airtight, nitrogen-filled housing.

La production de la force de mesure par un accouplement électromagnétique ou par un accouplement à champs magnétique permet d'obtenir une force de mesure constante dans les deux direction d'exploration, vers le haut et vers le bas, indépendante de la position de montage du palpeur de mesure. Le couple de rotation de l'accouplement est extrêmement stable. Grâce à ce mode de construction, en utilisant un palpeur de mesure particulier, on peut également mesurer des gorges, des alésages et des arbres The production of the measuring force by an electromagnetic coupling or by a magnetic field coupling makes it possible to obtain a constant measuring force in both directions of exploration, up and down, independent of the mounting position of the measuring probe. The torque of the coupling is extremely stable. Thanks to this construction method, using a special measuring probe, it is also possible to measure grooves, bores and shafts

avec grande précision.with great precision.

Le nouveau dispositif de mesure convient également pour être monté dans des tables de positionnement de haute précision, telles qu'on les utilise par exemple dans l'industrie des semi-conducteurs. La course de mesure maximale de l'interféromêtre intégré est d'environ 300 mm pour une puissance de laser de 10 MW. La vitesse de déplacement est d'environ 80 mm par seconde et elle n'est essentiellement limitée que par la largeur de bande de l'amplificateur de signal. Grâce à l'utilisation d'un interféromètre à laser, selon ce mode de construction The new measuring device is also suitable for mounting in high-precision positioning tables, such as those used for example in the semiconductor industry. The maximum measuring stroke of the integrated interferometer is approximately 300 mm for a laser power of 10 MW. The movement speed is approximately 80 mm per second and is essentially limited only by the bandwidth of the signal amplifier. Thanks to the use of a laser interferometer, according to this construction method

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simple, dans un dispositif de mesure, on peut supprimer l'échelle en verre utilisée jusqu'à maintenant pour les simple, in a measuring device, we can remove the glass scale used until now for

systèmes de mesure incrémentaux.incremental measurement systems.

Des exemples de l'invention sont représentés sur le dessin, sur lequel: La figure 1 représente un dispositif de mesure en vue latérale simplifiée; La figure 2 représente le dispositif de mesure en vue de dessus selon la flèche II de la figure 1; et La figure 3 est une représentation simplifiée d'un dispositif de mesure comportant un appareil d'affichage et Examples of the invention are shown in the drawing, in which: FIG. 1 represents a measuring device in simplified side view; Figure 2 shows the measuring device in top view along arrow II of Figure 1; and FIG. 3 is a simplified representation of a measuring device comprising a display device and

de commande extérieur.of external control.

Le dispositif de mesure 1 comporte un support 2 qui est fixé verticalement sur un socle 3. Face au support 2 se trouve une paroi de carter 4 se tenant également verticalement sur le socle 3. Entre le support 2 et la paroi de carter 4 est prévu le manchon 5 qui est guidé dans le socle 3 dans une cage à billes 6. A l'extrémité inférieure du manchon est montée une tête 7 dans laquelle The measuring device 1 comprises a support 2 which is fixed vertically on a base 3. Facing the support 2 is a housing wall 4 also standing vertically on the base 3. Between the support 2 and the housing wall 4 is provided the sleeve 5 which is guided in the base 3 in a ball cage 6. At the lower end of the sleeve is mounted a head 7 in which

peuvent être placés des palpeurs de mesure 8,9,10. 8,9,10 measuring probes can be placed.

A son extrémité 11 opposée aux palpeurs de mesure 8,9,10, le manchon 5 comporte un disque de fermeture 12 At its end 11 opposite to the measuring probes 8, 9, 10, the sleeve 5 comprises a closing disc 12

qui, en même temps, empêche ce manchon 5 de tourner. which, at the same time, prevents this sleeve 5 from rotating.

Sur la paroi de carter 4 est monté par un bras support 14 un moteur d'entraînement 13. Le moteur électrique 13 est alimenté en courant par une source d'énergie 15. Au moteur électrique 13 est relié fonctionnellement un accouplement à champ magnétique ou un accouplement électromagnétique 16. Dans l'exemple de la figure 1, cette liaison fonctionnelle est établie par une poulie d'entraînement 17 qui est entraînée par l'arbre primaire 18 du moteur et qui coopére avec une poulie 19 de l'accouplement à champ magnétique ou de l'accouplement électromagnétique 16. Par l'intermédiaire d'une autre poulie 20 est entraînée une seconde courroie ou un câble 21 par l'intermédiaire d'une poulie de renvoi supérieure 22, qui est également montée sur la paroi de carter 4 par un bras support 23. Le câble est solidaire du disque supérieur 12 du manchon 5, de sorte que, lors d'un mouvement du câble On the casing wall 4 is mounted by a support arm 14 a drive motor 13. The electric motor 13 is supplied with current by a power source 15. To the electric motor 13 is functionally connected a magnetic field coupling or a electromagnetic coupling 16. In the example of FIG. 1, this functional connection is established by a drive pulley 17 which is driven by the primary shaft 18 of the motor and which cooperates with a pulley 19 of the magnetic field coupling or of the electromagnetic coupling 16. Via another pulley 20 is driven a second belt or a cable 21 via an upper return pulley 22, which is also mounted on the casing wall 4 by a support arm 23. The cable is integral with the upper disc 12 of the sleeve 5, so that, during a movement of the cable

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21, le manchon effectue un mouvement vers le haut ou vers 21, the sleeve performs an upward or forward movement

le bas.the bottom.

Sur le support 2 est fixé à demeure, au dessus du disque supérieur 12 du manchon 5 un interféromètre à laser 24. Cet interféromètre à laser 24 comporte un diode 25 en tant que source de lumière et il est muni d'une commande 26, d'un dispositif d'alimentation en courant 27, d'une unité de saisie de valeurs mesurées 28 et d'un affichage des valeurs mesurées 29. La lumière 30 émise par la diode laser 25 de l'interféromètre à laser arrive sur un miroir On the support 2 is fixed permanently, above the upper disc 12 of the sleeve 5 a laser interferometer 24. This laser interferometer 24 has a diode 25 as a light source and it is provided with a control 26, d a current supply device 27, a unit for entering measured values 28 and for displaying the measured values 29. The light 30 emitted by the laser diode 25 of the laser interferometer arrives at a mirror

31, qui se trouve sur le disque supérieur 12 du manchon 5. 31, which is located on the upper disc 12 of the sleeve 5.

Le rayon lumineux 30 allant de la diode laser 25 au miroir 31 se déplace sur l'axe longitudinal 32 du manchon 5, ou parallèlement à l'axe longitudinal 32, c'est-à-dire dans le sens du déplacement du manchon 5. Le rayon lummineux 30 est réfléchi par le miroir 31 sur le même axe et sans déviation. Du fait du déplacement du manchon 5 dans le sens des flèches 33, des signaux sinusoïdaux sont traités dans l'interféromètre 24, ou dans l'unité de saisie des valeurs mesurées 28, et ils sont rendus visibles, de préférence The light ray 30 going from the laser diode 25 to the mirror 31 moves on the longitudinal axis 32 of the sleeve 5, or parallel to the longitudinal axis 32, that is to say in the direction of movement of the sleeve 5. The light ray 30 is reflected by the mirror 31 on the same axis and without deviation. By virtue of the movement of the sleeve 5 in the direction of the arrows 33, sinusoidal signals are processed in the interferometer 24, or in the measurement value input unit 28, and they are made visible, preferably

numériquement, dans l'affichage 29. digitally, in display 29.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, un accouplement à champ magnétique 16 est monté à la suite du moteur électrique 13. Le couple maximal pouvant être transmis par cet accouplement à champ magnétique 16 dépend essentiellement de la position des aimants permanents dans l'agencement d'amimants permanents. Les accouplements à champ magnétique du commerce comportent une bague de réglage pour régler le couple maximal pouvant être transmis, comme il est décrit plus en détail dans la DE 31 In the embodiment of Figure 1, a magnetic field coupling 16 is mounted following the electric motor 13. The maximum torque that can be transmitted by this magnetic field coupling 16 essentially depends on the position of the permanent magnets in the arrangement of permanent magnets. Commercial magnetic field couplings have an adjusting ring to adjust the maximum torque that can be transmitted, as described in more detail in DE 31

09 856 C2.09 856 C2.

Lorsqu'on utilise un accouplement électromagnétique pour produire la force de mesure, le réglage de la force de When an electromagnetic coupling is used to produce the measuring force, the adjustment of the force

mesure est obtenue par l'intensité du courant. measurement is obtained by the intensity of the current.

Le palpeur de mesure 8 sur le manchon 5 est prévu pour explorer vers la bas, tandis que le palpeur de mesure 9 est prévu pour explorer vers le bas et vers le haut. Il en est de même pour le palpeur de mesure 10 qui est prévu The measuring probe 8 on the sleeve 5 is provided for exploring downwards, while the measuring probe 9 is provided for exploring downwards and upwards. The same applies to the measuring probe 10 which is provided

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également pour explorer une pièce à usiner vers le bas et also to explore a workpiece down and

vers le haut.to the top.

Le miroir 31 sur le disque supérieur 12 est fixé de préférence par collage. Naturellement, d'autres modes de fixation sont également possibles. On voit sur la figure 3 que l'interféromètre à laser est placé dans un carter 34 hermétiquement fermé et rempli d'azote. Le manchon 5, portant le miroir frontal 31, sort du carter par le côté inférieur de celui-ci; le passage du manchon 5 à travers le fond 35 du carter est The mirror 31 on the upper disc 12 is preferably fixed by gluing. Naturally, other fixing methods are also possible. It can be seen in FIG. 3 that the laser interferometer is placed in a hermetically sealed casing 34 filled with nitrogen. The sleeve 5, carrying the front mirror 31, leaves the casing by the lower side of the latter; the passage of the sleeve 5 through the bottom 35 of the casing is

rendu étanche par un anneau d'étanchéité 36. sealed by a sealing ring 36.

L'interféromètre à laser 24 est relié par une canalisation The laser interferometer 24 is connected by a pipe

37 à un dispositif de commande 26 et a un affichage 29. 37 to a controller 26 and has a display 29.

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Claims

Claims -1. - Measuring device comprising at least one measuring probe which can be placed on a sleeve which can move in a straight line, characterized in that the sleeve (5) can be moved by an electric meter (13) and -q intercalation d 'a device for producing measurement forces (16) and in that it is functionally connected, at its end (11) opposite to the measurement probe (8, 9, 10), to a laser interferometer (24), to provide the contact position of the probe. - 2. - Measuring device according to claiml, characterized in that the device for producing measuring forces (16) is provided with a variable adjustment of the measuring force.

15.3. - Measuring device according to the claims

1 and 2, characterized in that the measuring force producing device (16) is a magnetic field coupling mounted after the electric motor (13), coupling by which the sliding torque and the effective measuring force can be adjusted by motor

as indicated by an order.

r4. - Measuring device according to the claims

1 to 3, characterized in that the measuring force producing device (16) is an electromagnetic coupling comprising a variable adjustment of the measuring force by

through the intensity of the current.

5. - Measuring device according to the claims

1 to 3, characterized in that the electric motor (13) acts via the measuring force producing device (16) on a drive pulley (20) to which is operated operates only a drive element ( 21) guided on a return pulley (22) and integral with the sleeve.

6. - Measuring device according to claims

1 and 5, characterized in that at the end of the sleeve (5) opposite the measuring probe (8, 9, 10) there is provided an anti-rotation device (12) for the sleeve (5), which at the same time time is functionally connected to the drive element (21) and has on its surface opposite to the

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sleeve (5) a mirror, (31), which is in functional relation with the laser interferometer (24) fixed on

a support (2) for the measuring device (1).

% 7. - Measuring device according to claims 1 and 5 to 6, characterized in that the light ray (30) emitted by the laser interferometer and reflected by the mirror (31) moves on a common line which is parallel or coaxial with the longitudinal axis (32) of the direction of movement of the sleeve (5), and in that the laser interferometer (24) is connected to a control (26), to a device for entering measured values ( 28) and a display of measured values

(29) as well as a power supply (27).

8. - Measuring device according to claims 1 and 5 to 7, characterized in that the laser interferometer (24) and the mirror (31) are placed in a common casing (34), which is optionally hermetically closed and filled

nitrogen or other suitable gas.