FR2680238A1 - Micrometre numerique. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un micromètre à affichage numérique permettant des mesures en vrai grandeur. Ce micromètre comporte un corps (10) en forme de pistolet. Un moteur électrique (15), logé dans ce corps et lié à un encodeur (21), permet l'entraînement, par l'intermédiaire d'une vis sans fin (107), d'un arbre (108) et d'une vis hélicoïdale (109), d'une vis sans fin (19) couplée à un piston (26) solidaire d'un ressort (27). Ce ressort (27) permet d'accumuler de l'énergie mécanique et de la restituer sous forme d'une force d'appui exercée par des palpeurs (28) sur la surface de la pièce à mesurer par l'intermédiaire d'un cône (30). Un encodeur (33) fournit une impulsion pour chaque micron de déplacement du piston qui a pour effet de déplacer le cône (30) et d'écarter les palpeurs (28). Ce micromètre permet des mesures de très haute précision grâce a la pression permanente appliquée sur ses palpeurs.

Description

MICROMETRE NUMERIQUE
La présente invention concerne un micromètre à affichage numérique comportant un corps contenant des organes de mesure et portant des moyens pour afficher les résultats de ces mesures, ce corps étant équipé d'une tête agencée pour recevoir une pièce de mesure adaptée pour mesurer soit des dimensions extérieures d'une surface, soit des dimensions intérieures d'une cavité ou d'un alésage, soit des profondeurs, comportant des moyens pour effectuer ces mesures en vraie grandeur et des moyens pour afficher une valeur correspondant à la dimension réelle de l'objet mesuré, ladite pièce de mesure étant amovible et interchangeable et comportant une surface d' appui, et lesdits moyens pour effectuer les mesures en vraie grandeur comportant un marbre servant de surface de référence et conçu pour constituer un appui fixe pour ladite surface d'appui de la pièce de mesure amovible.

On connaît déjà le micromètre ayant fait l'objet du brevet européen No 0 236 371 du même titulaire. Ce micromètre présente de nombreux avantages par rapport à l'art antérieur. Toutefois, si l'on veut pouvoir garantir une grande précision de la mesure, c'est-à-dire la reproductivité de cette mesure avec une très haute précision, il est nécessaire de prévoir des moyens pour appliquer une pression permanente prédéterminée sur les palpeurs, même lorsque ceux-ci sont arrivés en butée et que le moteur d'entraînement s'est arrêté. En effet, il peut arriver qu'au cours d'une mesure la pièce de mesure ne soit pas disposée exactement dans l'axe de la pièce à mesurer, de sorte que l'appui des palpeurs n'est pas uniforme. Dans ce cas, l'indication affichée est erronée bien que le moteur ait entraîné les palpeurs en butée.Pour pallier cet inconvénient, il serait envisageable de prévoir un organe de friction qui permet de résorber le couple moteur tout en appliquant sur les palpeurs une force donnée suffisante pour assurer un positionnement précis de la pièce de mesure, si on la déplace légèrement dans différentes directions transversales par rapport à son axe.

Toutefois, cette solution est consommatrice d'énergie et n' est que difficilement compatible avec une alimentation par piles électriques ou batteries rechargeables. Il en serait de même si lton remplaçait organe de friction par un quelconque limiteur de couple ou similaire.

La présente invention se propose donc de pallier les différents inconvénients ci-dessus en réalisant un micromètre numérique dans lequel on applique une pression permanente sur les palpeurs pour garantir leur appui uniforme sur la surface d'une pièce à mesurer.

Dans ce but, le micromètre selon l'invention est caractérisé en ce que lesdits moyens pour effectuer les mesures en vraie grandeur comportent en outre un organe agencé pour accumuler de l' énergie mécanique et pour libérer cette énergie, en appliquant une force prédéterminée sur ladite pièce de mesure.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit organe agencé pour accumuler de l'énergie mécanique comporte au moins un ressort.

Selon une première forme de réalisation, ledit ressort est un ressort spiral de compression.

Selon d'autres formes de réalisation, ledit ressort peut être du type à barillet, ou constitué par un empilement de rondelles de Belleville ou par un bloc ayant des propriétés élastomères.

D'une façon avantageuse, ledit ressort est monté entre un piston à déplacement axial couplé à ladite pièce de mesure et un organe agencé pour engendrer ce déplacement du piston.

De préférence, l'organe pour déplacer le piston comporte une vis sans fin entraînée en rotation par un moteur électrique pas à pas et ledit ressort est couplé à ladite vis sans fin pour engendrer un couple de rotation prédéterminé tendant à faire avancer ledit piston.

Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, le micromètre comporte un microprocesseur, ce microprocesseur étant agencé pour, d' une part commander le moteur pas à pas pour engendrer le déplacement du piston jusqu'à l'arrivée en butée de palpeurs mobiles faisant partie de la pièce de mesure et pour, d'autre part commander ce moteur après ladite arrivée en butée, de manière à armer ledit organe agencé pour accumuler de 1' énergie mécanique.

D'une façon avantageuse, le micromètre peut comporter une console agencée pour assurer la recharge de batteries d'alimentation électrique contenues dans le corps de l'appareil.

Cette console peut être équipée d'un émetteur-récepteur agencé pour assurer le transfert sans fil de données de mesures vers des consoles similaires ou des équipements périphériques.

Pour assurer le transfert des données de mesures vers des équipements périphériques, le micromètre peut comporter un émetteurrécepteur, cet émetteur-récepteur étant du type à infrarouge.

La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un mode de réalisation et du dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue schématique du micromètre numérique selon l'invention, la figure 2 représente une vue en coupe axiale de ce micromètre, la figure 3 illustre schématiquement le transfert des données d'une pièce à mesurer à une imprimante et, la figure 4 illustre schématiquement le transfert de données dans une installation de contrôle comportant plusieurs micromètres posés sur console.

En référence à la figure 1, le micromètre représenté comporte un corps 10 en forme de pistolet équipé d'une gâchette de commande 11 que l'opérateur actionne au moment de la mesure. Sur une des faces de ce micromètre apparaît un clavier 12 pourvu d'un certain nombre de touches de fonction 13, et d'un écran 14 sur lequel sont affichés les résultats des mesures. A l'intérieur du corps sont montés les équipements mécaniques et électriques nécessaires aux mesures. Un moteur électrique 15, alimenté par une pile (non représentée) et commandé par un microprocesseur 16 couplé à une mémoire vive 17 et à une mémoire morte 18, entraîne une vis sans fin 19. Sur l'axe 20 de cette vis sans fin est monté un encodeur 21 qui comprend un tambour cylindrique 22 portant un nombre prédéterminé de marques 23, et un émetteur-récepteur optique 24 connecté au microprocesseur 16.La vis 19 engrène un écrou 25 qui avance ou recule dans le sens de la double flèche A en fonction du sens de rotation du moteur 15. L'écrou 25 est couplé mécaniquement à un piston 26, par l'intermédiaire d'un ressort 27. Ce ressort 27 constitue ledit organe agencé pour accumuler de l'énergie mécanique et pour restituer cette énergie sous la forme d'une force d'appui exercée par les palpeurs 28 sur la surface de la pièce à mesurer, par l'intermédiaire d'une tige 29 et d'un cône 30. Le piston 26 coopère avec une butée de référence 31 et porte un ensemble de repères 32 agencés pour coopérer avec un encodeur de position axiale 33 qui est également couplé au microprocesseur 16.

Le piston 26, la tige 29, le cône 30 et les palpeurs 28 sont identiques ou équivalents, sur le plan fonctionnel, aux éléments correspondants illustrés par les figures du brevet européen cité en préambule.

Au point de vue du fonctionnement, la position initiale est définie par la butée de référence 31 qui correspond au point zéro du piston 26.

Le piston de mesure est avancé par la vis 19 entraînée par le moteur 15 et l'encodeur de position 33 fournit une impulsion pour chaque micron de déplacement du piston. Le déplacement axial du piston a pour effet de déplacer le cône 30 et d'écarter les palpeurs 28. Lorsque ces palpeurs viennent en contact avec la surface de la pièce à mesurer, l'avance du piston de mesure 26 starrête. Cet arrêt est détecté par le microprocesseur 16 par l'absence d'impulsions en provenance de l'encodeur de position 33. Toutefois ce microprocesseur donne au moteur 15 l'ordre de continuer à tourner en effectuant un nombre prédéterminé de tours. Ce nombre de tours est détecté par l'encodeur 21 du moteur. Le résultat recherché est l'armement du ressort 27 qui engendre une poussée sur le piston correspondant à une force de mesure constante.

Si, à la suite d'un mauvais centrage des palpeurs 28 à l'intérieur de la pièce à mesurer, la force accumulée par le ressort 27 provoque un léger déplacement du piston 26, détecté par l'encodeur 21, le moteur 15 est réactivé pour assurer un réarmement adéquat du ressort 27 de telle manière que la pression de mesure soit maintenue constante jusqu'à la fin de la mesure. En d'autres termes, si le piston se déplace axialement d' une longueur donnée, détectée par 1' encodeur de position 33 du piston, sous l'effet du ressort, le moteur 15 reçoit un certain nombre d'impulsions électriques suffisantes pour réarmer le ressort 27 de telle façon que son état soit identique à celui dans lequel il était avant le déplacement susmentionné du piston 26.De cette manière la pression de mesure des palpeurs est constante et le ressort 27 a emmagasiné une force suffisante pour que les palpeurs 28 puissent encore se déplacer sous la poussée de ce ressort au cas où un mauvais centrage aurait abouti à un blocage prématuré desdits palpeurs dans une position où ils n' exerceraient pas une poussée uniforme et identique au niveau des points d'appui de ces palpeurs. On notera que la pression de mesure exercée par les palpeurs aux différents points d'appui est définie par le nombre d'impulsions que le microprocesseur 16 transmet au moteur 15 après un premier arrêt du piston 26. Chaque nombre d'impulsions correspond à un armement particulier du ressort 27 qui définit en fin de compte une force d'appui des palpeurs 28.

La figure 2 illustre une vue en coupe de la construction réelle du micromètre représenté schématiquement par la figure 1. Dans cette construction on retrouve le corps 10 en forme de pistolet, le moteur électrique 15, la vis sans fin 19 couplée au piston 26, le cône 30 qui assure le déplacement des palpeurs 28, et l'organe 27 agencé pour accumuler de l'énergie mécanique et pour libérer cette énergie en appliquant une force prédéterminée sur la pièce de mesure. Dans la vue schématique de la figure 1, cet organe était représenté sous la forme d'un ressort hélicoïdal monté entre la vis sans fin 19 et le piston 26.Dans la construction représentée par la figure 2 cet organe est constitué par un ressort à barillet qui est directement monté sur la vis sans fin 19, ou plus exactement sur un prolongement axial de cette vis Etant donné que cette vis sans fin est directement couplée au piston, un couple appliqué à cette vis engendre automatiquement une force axiale sur le piston.

Les autres composants du micromètre représenté sont pour la plupart identiques à ceux qui apparaissent aux figures 7, 8 et 9 du brevet européen mentionné précédemment. Il s'agit notamment de la vis sans fin 107 montée sur l'arbre d'entraînement 108 du moteur 15, de la roue hélicoïdale 109 qui engrène la vis sans fin 107, et de la tête 105 destinée à recevoir une pièce de mesure 106. L'arbre d'entraînement 108 portant la vis sans fin 107 se prolonge par une tige 200 qui porte l'encodeur 21 du moteur. L'encodeur 33 du piston 26 est monté sur le corps 10 du boîtier. Le couplage entre le piston et le cône 30 s'effectue au moyen d'un segment de couplage rigide 201, disposé axialement, et autour duquel est monté coaxialement un ressort de rappel 202 dont la fonction consiste à assurer le rappel des palpeurs après usage.

Il est bien entendu que cette construction n' est pas rigide mais peut éventuellement être modifiée, certains composants pouvant être remplacés par d'autres ayant des fonctions équivalentes. Parmi ces composants figure notamment 1' organe susceptible d' accumuler de l'énergie mécanique qui peut se présenter sous la forme d'un ressort hélicoïdal, d'un ressort à barillet ou qui pourrait également être remplacé par un bloc en élastomère ou par un empilement de rondelles du type rondelles de Belleville ou par tout autre mécanisme susceptible d'accumuler et de restituer de l'énergie mécanique.

La figure 3 illustre une autre caractéristique intéressante du micromètre décrit ci-dessus et qui comporte des moyens pour transférer sans l'aide de câbles des données qu'il a mémorisées vers des unités périphériques. Ce micromètre 300 est équipé d'une tête de mesure 301 permettant de mesurer les dimensions extérieures d'une bille ou d'un axe 302, couplée au moyen d'un faisceau infrarouge 303 à un organe périphérique 304 qui, dans l'exemple illustré, est une imprimante. Il est évident que cet organe périphérique 304 pourrait également être un ordinateur ou tout autre appareil équipé d' un récepteur susceptible de convertir les données transmises par un émetteur et contenues dans le micromètre, et de les exploiter.

La figure 4 illustre une autre caractéristique du micromètre décrit précédemment. Dans l'utilisation représentée, on dispose de quatre micromètres 300 équipés de diverses têtes de mesure, chacun de ces micromètres étant posé sur une console 310 à laquelle il est relié par une connexion souple 311. Les différentes consoles sont reliées entre elles par des faisceaux de transmission de données qui sont par exemple des faisceaux infrarouges émis et reçus par un émetteurrécepteur logé dans leur socle. Ces faisceaux sont étagés en cascade de telle manière que le premier micromètre transmet ses données via sa console à la console du deuxième micromètre, le deuxième micromètre transmet via sa console à la fois les données du premier micromètre et ses propres données à la console du troisième micromètre qui transmet à la console du quatrième micromètre les données en provenance des premier et second micromètre ainsi que ses propres données. La console du quatrième micromètre est ensuite reliée à un organe périphérique tel que par exemple un ordinateur 320. Chaque console est en outre conçue pour assurer une charge rapide des accumulateurs contenus dans le micromètre.

La présente invention n' est pas limitée aux formes de réalisation décrites mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Micromètre à affichage numérique comportant un corps contenant des organes de mesure et portant des moyens pour afficher les résultats de ces mesures, ce corps étant équipé d'une tête agencée pour recevoir une pièce de mesure adaptée pour mesurer soit des dimensions extérieures d' une surface, soit des dimensions intérieures une cavité ou d'un alésage, soit des profondeurs, comportant des moyens pour effectuer ces mesures en vraie grandeur et des moyens pour afficher une valeur correspondant à la dimension réelle de l'objet mesuré, ladite pièce de mesure étant amovible et interchangeable et comportant une surface d'appui, et lesdits moyens pour effectuer les mesures en vraie grandeur comportant un marbre servant de surface de référence et conçu pour constituer un appui fixe pour ladite surface d'appui de la pièce de mesure amovible, caractérisé en ce que lesdits moyens pour effectuer les mesures en vraie grandeur comportent en outre un organe agencé pour accumuler de l'énergie mécanique et pour libérer cette énergie, en appliquant une force prédéterminée sur ladite pièce de mesure.

2. Micromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe agencé pour accumuler de l' énergie mécanique comporte au moins un ressort (27).

3. Micromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (27) est un ressort spiral de compression.

4. Micromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (27) est du type à barillet.

5. Micromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (27) est constitué par un empilement de rondelles de Belleville.

6. Micromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (27) est constitué par un bloc ayant des propriétés élastomères.

7. Micromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (27) est monté entre un piston (26) à déplacement axial couplé à ladite pièce de mesure et un organe agencé pour engendrer ce déplacement du piston.

8. Micromètre selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe pour déplacer le piston comporte une vis sans fin (19) entraînée en rotation par un moteur électrique pas à pas (15).

9. Micromètre selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit ressort (27) est couplé à ladite vis sans fin (19) pour engendrer un couple de rotation prédéterminé tendant à faire avancer ledit piston

(26).

10. Micromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte un microprocesseur (16), ce microprocesseur étant agencé pour, d'une part commander le moteur pas à pas (15) pour engendrer le déplacement du piston jusqu'à l'arrivée en butée de palpeurs (28) mobiles faisant partie de la pièce de mesure et pour, d'autre part commander ce moteur après ladite arrivée en butée, de manière à armer ledit organe agencé pour accumuler de l'énergie mécanique.

11. Micromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une console (310) agencée pour assurer la recharge de batteries d'alimentation électrique contenues dans le corps de l'appareil.

12. Micromètre selon la revendication 11, caractérisé en ce que la console (310) est équipée d'un émetteur-récepteur agencé pour assurer le transfert sans fil de données de mesures vers des consoles similaires ou des équipements périphériques (320).

13. Micromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur-récepteur pour assurer le transfert des données de mesures vers des équipements périphériques (304).

14. Micromètre selon les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur est du type à infrarouge.