WO2014072801A1 - Banc de mesure micrometrique - Google Patents

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WO2014072801A1
WO2014072801A1 PCT/IB2013/002492 IB2013002492W WO2014072801A1 WO 2014072801 A1 WO2014072801 A1 WO 2014072801A1 IB 2013002492 W IB2013002492 W IB 2013002492W WO 2014072801 A1 WO2014072801 A1 WO 2014072801A1
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WO
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pins
frame
measuring bench
bench according
guide surfaces
Prior art date
Application number
PCT/IB2013/002492
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Berney
Jean-Philippe ROBERT
Original Assignee
Berney Precision S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Berney Precision S.A. filed Critical Berney Precision S.A.
Publication of WO2014072801A1 publication Critical patent/WO2014072801A1/fr

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/18—Micrometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0004—Supports

Definitions

  • the present invention relates to the field of measuring instruments. It relates more specifically to a micrometer measuring bench for the determination of internal and external dimensions of small parts, by mechanical contact.
  • Micrometer measuring benches for measuring small mechanical parts are well known to those skilled in the art. They are widely used in watchmaking and, in general, in precision mechanics, to measure parts with low tolerances, with a precision of one micron. These measurement benches usually comprise a rigid frame provided with a recess for receiving a piece to be measured. Two pins provided with nozzles, mounted in the frame, coaxially, on either side of the clearance, at least one of which is sliding, are brought into contact with the part to be measured. A probe connected to the sliding pin gives an indication of the dimension of the part taken between the two pins.
  • the accuracy of the measurement performed depends largely on the coaxiality of the two pins. Indeed, if this condition is not verified, the positioning of the spindle beaks on the workpiece is geometrically incorrect, which introduces an error in the measurement of the dimension of the workpiece.
  • the existence of an angle between the two axes of the pins has the effect that the line defined by the contact points of the spouts on the workpiece does not pass through its center. The distance measured is not the diameter of the part.
  • the pins are cylindrical, and are mounted in the frame in housings themselves cylindrical. A socket is usually interposed between the housing and the pin. This type of structure of the micrometer measuring bench poses at least two problems.
  • the housing must themselves be perfectly aligned. In terms of geometry, this means that the axes of symmetry of the cylindrical housings are merged and define the axis of alignment of the pins.
  • the dwellings are generally pierced during one and the same operation, with the aid of a bit passing through the entire frame. Since the wick is long in relation to its diameter, it may deviate slightly during the drilling operation, which causes the appearance of an angle between the axes of symmetry of the two housings. These are then rectified independently of each other, hence an additional source of error regarding their alignment.
  • the pins are slidably mounted. However, it is angularly locked so that the beak which is secured to it is permanently aligned with the spout of the second spindle. This condition is necessary so that the points of contact of the nozzles on the part to be measured are perfectly defined.
  • the pin is provided with a pin sliding inside a groove in the sleeve and prohibiting any rotational movement. This structure generally has an angular clearance which introduces an additional error on the measurement.
  • the object of the present invention is to overcome these various disadvantages, by proposing a micrometric measuring bench for measuring the dimensions of parts by mechanical contact, providing, by its construction, a precise alignment of the pins, and their self-locking in rotation.
  • the simplicity of its structure reduces its manufacturing cost.
  • the invention relates to a micrometric measuring bench comprising a rigid frame provided with a recess intended to receive a workpiece to be measured, two pins mounted in the frame, aligned along an axis X, on either side thereof. clearance, so as to come into contact with a piece to be measured, at least one being sliding along the axis X, and a probe connected to the sliding pin.
  • the frame comprises at least first and second adjacent flat guide surfaces, extending on either side of the clearance, defining two non-parallel planes whose intersection defines the X axis. , the pins are mounted in the frame bearing against the guide surfaces.
  • the axis X of alignment of the pins and sliding of one of them is defined as the intersection of two planes and not the axis of symmetry of two cylinders.
  • This feature makes it possible to optimize the definition of the X axis and, consequently, the alignment of the pins.
  • the skilled person can easily achieve flat surfaces with great accuracy, for example, by grinding.
  • the planar guide surfaces can be machined independently of one another, in successive passes traversing in a straight line the entire frame, on either side of the clearance. This way of proceeding does not introduce discontinuity or deviation on both sides of the release.
  • the thus machined guide surfaces then define, with great precision, geometric planes whose intersection defines with the same precision a geometric axis X.
  • the positioning of the pins in contact with the guide surfaces ensures that they are strictly aligned according to this same X axis, which contributes to the accuracy of the measurement.
  • the pins comprise at least one plane side bearing against one of the guide surfaces. This feature allows locking of rotating pins without added elements such as a pin and groove, that is to say without additional complexity, source of play, error, and loss of reproducibility.
  • the pins are said to be self-locking angularly. The blocking is free of play, and the construction is substantially simplified, resulting in a reduction in production costs and increased reliability of the micrometer measuring bench according to the invention.
  • FIG 1 is a schematic perspective view of a first embodiment of a micrometric measurement bench according to the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation in perspective of a second advantageous embodiment of such a measurement bench
  • FIGS. 3 and 4 illustrate two variants of the second embodiment of a measuring bench according to the invention
  • FIG. 5 is a perspective view of a fourth embodiment of a micrometric measurement bench according to the invention.
  • the micrometric measurement bench for the determination of dimensions of small parts by mechanical contact shown in Figure 1 and referenced in its assembly 1, conventionally comprises a rigid frame 10 provided with a recess 11 for receiving a workpiece.
  • the frame 10 is generally U-shaped, and the interior space of the U forms the clearance 11.
  • an orthogonal coordinate system of axes X, Y, Z is added to the frame 10, the X axis being located in the plane of U, perpendicular to its branches.
  • the frame 10 has a first planar guide surface 21 extending in the XY plane, on either side of the clearance 11.
  • first and second guide surfaces 21, 22 respectively define the planes P1, P2 coincides with the planes XY and XZ, the intersection of which coincides with the X axis.
  • the guide surfaces 21, 22 have a careful flatness and surface condition, obtained, for example, by a machining operation followed by one or more grinding operations, or any other technique known to those skilled in the art providing an identical result. In the remainder of this talk, more details will be given on these operations, which depend on the embodiment of the micrometric measurement bench 1.
  • the micrometer measuring bench 1 further comprises two pins 23a, 23b, mounted in the frame 10, in contact with the guide surfaces 21, 22.
  • Said pins 23a, 23b are of rectangular section, two of their faces 31, 32 to take place against the guide surfaces 21 and 22.
  • the pins 23a, 23b are aligned relative to each other along the axis X.
  • the faces 31, 32 of the pins 23a, 23b have a flatness and a surface state treated so as to optimize the positioning, guiding and sliding of the pins 23a, 23b against the guide surfaces 21, 22.
  • Pin 23b is movable in translation so as to come into contact with a piece to be measured disposed in clearance 11, whereas pin 23a is fixed mounting in the frame 10. Alternatively, the pin 23a is also mounted mobile in translation, in order to improve the user comfort of the micrometer measuring bench.
  • the pins 23a, 23b are provided with a spout 33 interchangeable depending on the type of part or dimension to be measured.
  • a probe 34 connected to the movable spindle 23b, provides an indication of the distance between the ends of the spouts 33.
  • the pins 23a, 23b are locked in rotation by simple mechanical construction, without additional element such as groove and pin.
  • the manufacture of the micrometer measuring bench 1 is greatly simplified and its reduced cost, at the same time as the guidance of the pins is improved.
  • the pins 23a, 23b are hexagonal, square or any other section allowing contact alignment, guiding and self-locking in rotation by the guide surfaces 21, 22.
  • a planar side only bearing against one of the guide surfaces 21, 22, is sufficient to ensure the locking in rotation of the pins 23a, 23b.
  • the pins are held in contact with the guide surfaces 21, 22 by elastic members 41, 42 mounted on the frame 10 and arranged to exert a pressure respectively along the Z axis and along the Y axis.
  • the elastic members 41, 42 are replaced by rigid parts adjusted in size and shape, and positioned to perform the same function. Said rigid parts are, for example flat plates integral with the frame 10.
  • the frame 10 is formed of a generally flat rigid plate and rectangular, which is made of a hard metal such as steel or cast iron.
  • the clearance 11 intended to receive a piece to be measured and giving the frame 10 a U-shape, is firstly formed by forming a rectangular cut in the plane XZ.
  • the guide surfaces 21 and 22 are then machined at right angles by a standard method such as milling.
  • a groove 24 is formed at the intersection of the surfaces 21 and 22 for reasons which will appear later.
  • the surfaces 21, 22 are then rectified by grinding, so as to give them a surface state and an optimum flatness.
  • This operation is performed by one or more passages of the wheel from one end to the other of the frame 10, in a first plane XY and a second plane XZ.
  • the groove 24 separating the surfaces 21 and 22 makes it possible to grind each of the surfaces without coming into contact with the other, which avoids damaging them.
  • the milling and grinding operations of the guide surfaces 21, 22 are made in one go, on either side of the clearance 11, which avoids any discontinuity, misalignment or deflection of one side of the clearance 11 with respect to the 'other.
  • the guide surfaces 21, 22 are machined before the formation of the clearance 11.
  • this variant requires implementation precautions not to obscure the rigid plate or damage the guide surfaces 21, 22 during cutting of the clearance 11.
  • the guide surfaces 21, 22 define an axis X of alignment of the pins 23a, 23b, with an accuracy at least equal to that obtained by drilling. This characteristic makes it possible to achieve an accuracy of the measurement that is equal to or greater than that of the instruments according to the state of the art. In addition, the manufacturing costs are reduced because of the simplicity of the design and construction of the frame 10.
  • the frame 10 is formed of the assembly of first and second rigid plates 51, 52 that are generally flat and rectangular, which comprise two plane faces connected together by a plurality of sides. plans that are perpendicular to them.
  • the first plate 51 has a plane side 61 forming the planar guide surface 21 extending in the XY plane, while the second plate 52 has a flat face 62 forming the guide surface 22 extending in the XZ plane.
  • the first plate 51 also has a flat face 71 mounted contiguous to the flat face 62.
  • Fixing means 55a, 55b hold the two rigid plates 51, 52 assembled. Said means are, for example, screws, flanges, or pinned.
  • the rigid plates 51, 52 are dimensioned, assembled and arranged so that the guide surfaces 21, 22 have the characteristics already described, namely that they are plane, perpendicular to each other and adjacent, and define , by their intersection, the axis X of alignment of the pins 23a, 23b.
  • a cut made in the plane XZ, in the plates 51, 52 forms the clearance 11 for receiving a workpiece to be measured, and gives the frame 10 a U shape. Said cuts are generally made before machining.
  • the pins 23a, 23b mounted in the frame 10, in contact with the guide surfaces 21, 22, are, as before, aligned along the X axis, guided and locked in rotation by said surfaces. They are held in abutment against the guide surfaces 21, 22 by elastic elements 41, 42.
  • This second embodiment is of great simplicity of implementation, and guarantees a flatness and perpendicularity of the guide surfaces 21, 22 optimal. Indeed machining rigid plates having planar faces and flat sides perpendicular to them does not present difficulty for the skilled person. The machining and then the grinding of plates are well controlled operations and providing excellent characteristics in terms of flatness, perpendicularity and surface condition.
  • the axis X of alignment of the pins 23a, 23b is, thanks to such a method of construction of the frame 10, defined with a precision at least equal to that obtained by drilling cylindrical housings, but with a substantially higher implementation. easy.
  • the deviation of the X axis is of the order of 0.01 mm for a length of 25 mm, according to the state of the art. According to the invention, this same deviation is of the order of one micron, a gain of a factor of ten.
  • the angular locking of the pins 23a, 23b reduces their play in rotation. Such an improvement in the rotation of the pins 23a, 23b provides a substantial increase in the accuracy of the measurement.
  • the 'plate' structure of the frame 10 is of a particularly simple design, which makes it robust in terms of manufacturing process. This results in a significant saving in manufacturing costs.
  • the first plate 51 is provided with a second plane face 81
  • the frame 10 also comprises a third plate 53 that is generally flat and rectangular, comprising a plane face 63 provided with a cut-out, contiguous to the second flat face 81 so as to form two rectangular-section seats 90a, 90b for the pins 23a, 23b.
  • the plates 51, 52, 53 are held together by means of fixing means 55a, 55b.
  • the manufacture of the plate 53 is similar to that of the other two plates 51, 52. As a result, it has identical flatness and geometry characteristics.
  • the frame 10 further comprises two plates 54a, 54b closing the housings 90a, 90b for the pins 23a, 23b.
  • the housings 90a, 90b are rectangular in section, and dimensioned to receive the pins 23a, 23b, which are slidably mounted without play in said housing.
  • the absolute and relative dimensions of the plates 51, 52, 53, 54a, 54b are meticulously determined, and their tolerances are low. This point does not pose any special difficulty because the rectifying sides and faces of the various plates 51, 52, 53, 54a, 54b is a simple operation and well controlled.
  • the plates 52 and 53 are identical and rectified simultaneously.
  • the assembly of the plates 51, 52, 53 by means of through screws 55a, 55b is, in the same way, an operation which presents no difficulty and does not introduce any error in the dimensions.
  • FIG. 4 A second variant of the previous embodiment is shown in Figure 4. It consists in mounting the pins 23a, 23b sliding with play in said housing 90a, 90b. To guiding and positioning the pins 23a, 23b along the X axis, resilient members 91, 92, or balls, are interposed between the walls of the housings 90a, 90b and the pins 23a, 23b, so as to maintain these last support on the guide surfaces 21, 22.
  • This embodiment allows greater flexibility in the dimensions of the different plates, and reduces the hyperstatism introduced by the assembly without sliding play. The operating principle and the precision of the definition of the X axis are unchanged.
  • the frame 10 is formed of the assembly of a first and second rigid plates 101, 102 generally planar and rectangular, which comprise two planar faces connected together by a plurality of flat sides, at least one of which is beveled. More specifically, the first and second plates 101, 102 each comprise a plane face, respectively 161, 162, joined together, and a plane side, respectively, 151, 152 forming an angle of 135 ° with said flat face 161, 162 and forming, respectively, the surfaces of guidance 21, 22.
  • the planar faces 161, 162 are joined together, so that the sides 151, 152 are adjacent and form two V-shaped housing 90a, 90b in which the pins 23a, 23b take place.
  • the planes defined by the sides 151, 152 define, by their intersection, the axis X of alignment of the pins 23a, 23b.
  • the pins 23a, 23b are held in contact with the guide surfaces 21, 22 by their own weight.
  • the frame 10 is said to be self-supporting.
  • the pins 23a, 23b are square section. They are held pressed against the guide surfaces 21, 22 by resilient members 41, 42 fixed to the frame 10.
  • plates adapted in shape and dimension close the housings 90a, 90b on the principle of the first and second variants represented in FIGS. 3 and 4.
  • micrometric measuring bench for the measurement of dimensions of parts by mechanical contact, whose structure provides greater accuracy than the micrometer measuring benches according to the state of the art, and lower manufacturing costs.
  • the micrometric measuring bench according to the invention is not limited to the embodiments that have just been described and various simple modifications and variants can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. as defined by the appended claims.

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Abstract

L'invention concerne un banc de mesure micrométrique pour la mesure de dimensions de pièces par contact mécanique, comprenant : -un bâti rigide muni d'un dégagement destiné à recevoir une pièce à mesurer, -deux broches montées dans le bâti alignées selon un axe X, de part et d'autre du dégagement, de manière à venir au contact d'une pièce à mesurer, l'une au moins étant coulissante selon l'axe X, et -un palpeur raccordé à la broche coulissante, et donnant une indication de la distance entre les broches. Selon l'invention, le bâti comporte au moins une première et une deuxième surfaces de guidage planes adjacentes, s'étendant de part et d'autre du dégagement, définissant deux plans non parallèles, dont l'intersection définit l'axe X, et les broches sont montées dans le bâti en appui contre les surfaces de guidage.

Description

BANC DE MESURE MICROMETRIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des instruments de mesure. Elle concerne plus précisément un banc de mesure micrométrique pour la détermination de dimensions intérieures et extérieures de petites pièces, par contact mécanique.
Des bancs de mesure micrométriques pour la mesure de petites pièces mécaniques sont bien connus de l'homme de métier. Ils sont largement employés en horlogerie et, de manière générale, en mécanique de précision, pour mesurer des pièces ayant de faibles tolérances, avec une précision de l'ordre du micron. Ces bancs de mesure comportent usuellement un bâti rigide muni d'un dégagement destiné à recevoir une pièce à mesurer. Deux broches munies de becs, montées dans le bâti, co-axialement, de part et d'autre du dégagement, dont l'une au moins est coulissante, sont mises au contact de la pièce à mesurer. Un palpeur connecté à la broche coulissante donne une indication de la dimension de la pièce prise entre les deux broches.
La précision de la mesure effectuée dépend largement de la co-axialité des deux broches. En effet, si cette condition n'est pas vérifiée, le positionnement des becs des broches sur la pièce est géométriquement incorrect, ce qui introduit une erreur au niveau de la mesure de dimension de la pièce. Par exemple, pour une pièce à mesurer de type sphérique, l'existence d'un angle entre les deux axes des broches a pour effet que la droite définie par les points de contact des becs sur la pièce ne passe pas par son centre. La distance mesurée n'est donc pas le diamètre de la pièce. Selon l'état de la technique, les broches sont cylindriques, et sont montées, dans le bâti, dans des logements eux-mêmes cylindriques. Une douille est généralement interposée entre le logement et la broche. Ce type de structure du banc de mesure micrométrique pose au moins deux problèmes.
Tout d'abord, pour que les broches soient montées de façon co-axiale, les logements doivent être eux même parfaitement alignés. En termes de géométrie, cela signifie que les axes de symétrie des logements cylindriques sont confondus et définissent l'axe d'alignement des broches. Techniquement, une telle configuration est difficile à réaliser. En effet, les logements sont généralement percés lors d'une seule et même opération, à l'aide d'une mèche traversant l'ensemble du bâti. La mèche étant longue par rapport à son diamètre, il arrive qu'elle dévie légèrement pendant l'opération de perçage, ce qui occasionne l'apparition d'un angle entre les axes de symétrie des deux logements. Ceux-ci sont ensuite rectifiés indépendamment l'un de l'autre, d'où une source d'erreur supplémentaire concernant leur alignement.
De plus, l'une des broches au moins est montée coulissante. Toutefois, elle est bloquée angulairement de manière à ce que le bec qui lui est solidaire soit en permanence aligné avec le bec de la deuxième broche. Cette condition est nécessaire pour que les points de contact des becs sur la pièce à mesurer soient parfaitement définis. A cet effet, la broche est munie d'une goupille coulissant à l'intérieur d'une gorge pratiquée dans la douille et lui interdisant tout mouvement de rotation. Cette structure présente généralement un jeu angulaire qui introduit une erreur supplémentaire sur la mesure.
Le but de la présente invention est de palier ces différents inconvénients, en proposant un banc de mesure micrométrique pour la mesure de dimensions de pièces par contact mécanique, procurant, de par sa construction, un alignement précis des broches, et leur auto-blocage en rotation. De plus, la simplicité de sa structure permet de réduire son coût de fabrication. Plus précisément, l'invention concerne un banc de mesure micrométrique comprenant un bâti rigide muni d'un dégagement destiné à recevoir une pièce à mesurer, deux broches montées dans le bâti, alignées selon un axe X, de part et d'autre de ce dégagement, de manière à venir au contact d'une pièce à mesurer, l'une au moins étant coulissante selon l'axe X, et un palpeur raccordé à la broche coulissante. Selon l'invention, le bâti comporte au moins une première et une deuxième surfaces de guidage planes adjacentes, s'étendant de part et d'autre du dégagement, définissant deux plans non parallèles dont l'intersection définit l'axe X. En outre, les broches sont montées dans le bâti en appui contre les surfaces de guidage.
Grâce à la structure du bâti du banc de mesure selon l'invention, l'axe X d'alignement des broches et de coulissement de l'une d'elles, est défini comme l'intersection de deux plans et non pas comme l'axe de symétrie de deux cylindres. Cette caractéristique permet d'optimiser la définition de l'axe X et, par suite, l'alignement des broches. En effet, l'homme de métier sait réaliser sans difficulté des surfaces planes avec une grande précision, par exemple, par rectifiage. Les surfaces de guidage planes peuvent être usinées indépendamment l'une de l'autre, par passes successives parcourant d'un trait l'ensemble du bâti, de part et d'autre du dégagement. Cette façon de procéder n'introduit pas de discontinuité ou de déviation de part et d'autre du dégagement. Les surfaces de guidage ainsi usinées définissent alors, avec une grande précision, des plans géométriques, dont l'intersection définit avec une même précision un axe géométrique X. Le positionnement des broches au contact des surfaces de guidage assure qu'elles sont rigoureusement alignées selon ce même axe X, ce qui contribue à la justesse de la mesure.
Dans un mode de réalisation avantageux, les broches comportent au moins un côté plan en appui contre l'une des surfaces de guidage. Cette caractéristique permet le blocage des broches en rotation sans éléments ajoutés tels qu'une goupille et une gorge, c'est-à-dire sans complexité supplémentaire, source de jeu, d'erreur, et de perte de reproductibilité. Les broches sont dites auto-bloquées angulairement. Le blocage réalisé est exempt de jeu, et la construction est sensiblement simplifiée, d'où une diminution des coûts de production et une fiabilité accrue du banc de mesure micrométrique selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation d'un banc de mesure micrmétrique selon l'invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif seulement, en liaison avec le dessin annexé sur lequel :
-la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'un banc de mesure micrométrique selon l'invention,
-la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation avantageux d'un tel banc de mesure, -les figures 3 et 4 illustrent deux variantes du deuxième mode de réalisation d'un banc de mesure selon l'invention, et -la figure 5 est une vue en perspective d'un quatrième mode de réalisation d'un banc de mesure micrométrique selon l'invention.
Le banc de mesure micrométrique pour la détermination de dimensions de petites pièces par contact mécanique, représenté en figure 1 et référencé dans son ensemble 1 , comporte classiquement un bâti rigide 10 muni d'un dégagement 11 destiné à recevoir une pièce à mesurer. De manière avantageuse, le bâti 10 est globalement en forme de U, et l'espace intérieur du U forme le dégagement 11. Pour la clarté de la description qui suit, on adjoint un repère orthogonal d'axes X, Y, Z au bâti 10, l'axe X étant situé dans le plan du U, perpendiculaire à ses branches. Le bâti 10 comporte une première surface de guidage plane 21 s'étendant dans le plan XY, de part et d'autre du dégagement 11. Il comporte encore une deuxième surface de guidage plane 22, s'étendant dans le plan XZ, de part et d'autre du dégagement 11 , perpendiculaire et adjacente à la première surface 21. Les première et deuxième surfaces de guidage 21 , 22 définissent respectivement les plans P1 , P2 confondus avec les plans XY et XZ, dont l'intersection se confond avec l'axe X. Pour une précision de mesure optimale, les surfaces de guidage 21 , 22 possèdent une planéité et un état de surface soignés, obtenus, par exemple, par une opération d'usinage suivie d'une ou plusieurs opérations de rectifiage, ou tout autre technique connue de l'homme de métier procurant un résultat identique. Dans la suite de cet exposé, on donnera plus de détails sur ces opérations, qui dépendent du mode de réalisation du banc de mesure micrométrique 1.
Le banc de mesure micrométrique 1 comporte encore deux broches 23a, 23b, montées dans le bâti 10, au contact des surfaces de guidage 21 , 22. Lesdites broches 23a, 23b sont à section rectangulaire, deux de leurs faces 31 , 32 venant prendre place contre les surfaces de guidage 21 et 22. Ainsi profilées et montées en appui contre les surfaces de guidage 21 , 22, les broches 23a, 23b sont alignées l'une par rapport à l'autre, selon l'axe X. Comme les surfaces de guidage 21 , 22, les faces 31 , 32 des broches 23a, 23b, présentent une planéité et un état de surface soigné de manière à optimiser le positionnement, le guidage et le coulissement des broches 23a, 23b contre les surfaces de guidages 21 , 22.
La broche 23b est mobile en translation de manière à venir au contact d'une pièce à mesurer disposée dans le dégagement 11 , tandis que la broche 23a est montée fixe dans le bâti 10. En variante, la broche 23a est également montée mobile en translation, dans le but d'améliorer le confort d'utilisation du banc de mesure micrométrique. Les broches 23a, 23b sont munies d'un bec 33 interchangeable en fonction du type de pièce ou de dimension à mesurer. Un palpeur 34, raccordé à la broche mobile 23b, fournit une indication de la distance entre les extrémités des becs 33.
Grâce à leur profil rectangulaire, les broches 23a, 23b sont bloquées en rotation par simple construction mécanique, sans élément additionnel tel que gorge et goupille. La fabrication du banc de mesure micrométrique 1 en est grandement simplifiée et son coût réduit, en même temps que le guidage des broches est amélioré. En variante, les broches 23a, 23b sont à section hexagonale, carrée ou tout autre section permettant l'alignement par contact, le guidage et l'auto-blocage en rotation par les surfaces de guidage 21 , 22. En pratique, un côté plan seulement en appui contre l'une des surfaces de guidage 21 , 22, est suffisant pour assurer le blocage en rotation des broches 23a, 23b.
Les broches sont maintenues au contact des surfaces de guidage 21 , 22 par des organes élastiques 41 , 42 montés sur le bâti 10 et agencés pour exercer une pression respectivement selon l'axe Z et selon l'axe Y. En variante, les organes élastiques 41 , 42 sont remplacés par des pièces rigides ajustées en taille et forme, et positionnées pour exercer la même fonction. Lesdites pièces rigides sont, par exemple des plaques planes solidaires du bâti 10.
Dans un premier mode de réalisation représenté schématiquement en figure 1 , le bâti 10 est formé d'une plaque rigide globalement plane et rectangulaire, laquelle est constituée d'un métal dur tel que de l'acier ou de la fonte. Le dégagement 11 destiné à recevoir une pièce à mesurer et donnant au bâti 10 une forme de U, est tout d'abord réalisé par formation d'une découpe rectangulaire dans le plan XZ. Les surfaces de guidages 21 et 22 sont ensuite usinées à angle droit, par un procédé standard tel que le fraisage. Une gorge 24 est réalisée à l'intersection des surfaces 21 et 22 pour des raisons qui apparaîtront plus loin. Les surfaces 21 , 22 sont ensuite rectifiées par meulage, de manière leur conférer un état de surface et une planéité optimale. Cette opération est réalisée par un ou plusieurs passages de la meule d'un bout à l'autre du bâti 10, selon un premier plan XY puis un second plan XZ. La gorge 24 séparant les surfaces 21 et 22 permet de rectifier chacune des surfaces sans entrer en contact avec l'autre, ce qui évite de les endommager. Les opérations de fraisage et rectifiage des surfaces de guidage 21 , 22 se font d'une traite, de part et d'autre du dégagement 11 , ce qui évite toute discontinuité, mésalignement ou déviation d'un côté du dégagement 11 par rapport à l'autre. En variante, les surfaces de guidage 21 , 22 sont usinées avant la formation du dégagement 11. Toutefois, cette variante nécessite des précautions de mise en œuvre pour ne pas voiler la plaque rigide ou endommager les surfaces de guidage 21 , 22 lors de la découpe du dégagement 11. De par leur construction et leur réalisation, les surfaces de guidage 21 , 22 définissent un axe X d'alignement des broches 23a, 23b, avec une précision au moins égale à celle obtenue par perçage. Cette caractéristique permet d'atteindre une précision de la mesure égale ou supérieure à celle des instruments selon l'état de la technique. De plus, les coûts de fabrication sont réduits en raison de la simplicité de la conception et de la réalisation du bâti 10.
Dans un deuxième mode de réalisation représenté schématiquement en figure 2, le bâti 10 est formé de l'assemblage d'une première et une deuxième plaques rigides 51 , 52 globalement planes et rectangulaires, lesquelles comprennent deux faces planes raccordées ensemble par une pluralité de côtés plans qui leur sont perpendiculaires. La première plaque 51 comporte un côté plan 61 formant la surface de guidage 21 plane s'étendant dans le plan XY, tandis que la deuxième plaque 52 comporte une face plane 62 formant la surface de guidage 22 s'étendant dans le plan XZ. La première 51 plaque comporte encore une face plane 71 montée accolée à la face plane 62. Des moyens de fixation 55a, 55b maintiennent les deux plaques rigides 51 , 52 assemblées. Lesdits moyens sont, par exemple, des vis, des brides, ou des goupillés. Les plaques rigides 51 , 52 sont dimensionnées, assemblées et agencées pour que les surfaces de guidage 21 , 22 possèdent les caractéristiques déjà décrites, à savoir qu'elles sont planes, perpendiculaires l'une par rapport à l'autre et adjacentes, et définissent, par leur intersection, l'axe X d'alignement des broches 23a, 23b. Une découpe pratiquée selon le plan XZ, dans les plaques 51 , 52, forme le dégagement 11 destiné à recevoir une pièce à mesurer, et confère au bâti 10 une forme de U. Lesdites découpes sont généralement pratiquées avant l'usinage W 201 et le rectifiage des côtés et des faces planes 61 , 62, 71 , mais en alternative, elles peuvent être réalisées après assemblage des plaques 51 , 52.
Les broches 23a, 23b montées dans le bâti 10, au contact des surfaces de guidage 21 , 22, sont, comme précédemment, alignées selon l'axe X, guidées et bloquées en rotation par lesdites surfaces. Elles sont maintenues en appui contre les surfaces de guidages 21 , 22 par des éléments élastiques 41 , 42.
Ce deuxième mode de réalisation est d'une grande simplicité de réalisation, et garantit une planéité et une perpendicularité des surfaces de guidage 21 , 22 optimales. En effet usiner des plaques rigides comportant des faces planes et des côtés plans qui leur sont perpendiculaires ne présente pas de difficulté pour l'homme de métier. L'usinage puis le rectifiage de plaques sont des opérations bien maîtrisées et procurant d'excellentes caractéristiques en terme de planéité, perpendicularité et état de surface. L'axe X d'alignement des broches 23a, 23b, est, grâce à un tel mode de construction du bâti 10, défini avec une précision au moins égale à celle obtenue par perçage de logements cylindriques, mais avec une mise en œuvre sensiblement plus aisée. On donnera, à titre informatif, les valeurs suivantes : pour un bâti 10 de type standard, la déviation de l'axe X est de l'ordre de 0.01mm pour une longueur de 25mm, selon l'état de la technique. Selon l'invention, cette même déviation est de l'ordre du micron, soit un gain d'un facteur dix. De son côté, le blocage angulaire des broches 23a, 23b réduit leur jeu en rotation. Une telle amélioration au niveau de la rotation des broches 23a, 23b procure une augmentation substantielle de la précision de la mesure. On notera encore que la structure 'en plaques' du bâti 10 est d'une conception particulièrement simple, ce qui la rend robuste en termes de procédé de fabrication. Il s'ensuit une économie notable au niveau des coûts de fabrication.
Dans un mode de réalisation avantageux représenté schématiquement en figure 3, la première plaque 51 est munie d'une deuxième face plane 81 , et le bâti 10 comporte encore une troisième plaque 53 globalement plane et rectangulaire, comprenant une face plane 63, munie d'une découpe, accolée à la deuxième face plane 81 de manière à former deux logements à section rectangulaire 90a, 90b pour les broches 23a, 23b. Les plaques 51 , 52, 53 sont maintenues assemblées à l'aide de moyens de fixation 55a, 55b. La fabrication de la plaque 53 est similaire à celle des deux autres plaques 51 , 52. De ce fait elle possède des caractéristiques de planéité et de géométrie identiques. Le bâti 10 comporte encore deux plaques 54a, 54b venant fermer les logements 90a, 90b destinées aux broches 23a, 23b.
Les logements 90a, 90b sont à section rectangulaires, et dimensionnés pour recevoir les broches 23a, 23b, lesquelles sont montées coulissantes sans jeu dans lesdits logements. Pour cela, les cotes absolues et relatives des plaques 51 , 52, 53, 54a, 54b sont déterminées avec minutie, et leurs tolérances sont faibles. Ce point ne pose pas de difficulté spéciale car le rectifiage des côtés et des faces des différentes plaques 51 , 52, 53, 54a, 54b est une opération simple et bien maîtrisée. Avantageusement, les plaques 52 et 53 sont identiques et rectifiées simultanément. L'assemblage des plaques 51 , 52, 53 à l'aide de vis traversantes 55a, 55b, est, de la même façon, une opération ne présentant pas de difficulté et n'introduisant pas d'erreur au niveau des dimensions.
Une deuxième variante du mode de réalisation précédent est représentée en figure 4. Elle consiste à monter les broches 23a, 23b coulissantes avec jeu dans lesdits logements 90a, 90b. Pour assurer le guidage et le positionnement des broches 23a, 23b selon l'axe X, des organes élastiques 91 , 92, ou des billes, sont interposés entre les parois des logements 90a, 90b et les broches 23a, 23b, de manière à maintenir ces dernières appui sur les surfaces de guidage 21 , 22. Ce mode de réalisation permet une plus grande souplesse au niveau des cotes des différentes plaques, et réduit l'hyperstatisme introduit par le montage sans jeu coulissant. Le principe de fonctionnement et la précision de la définition de l'axe X en sont inchangés.
On se réfère maintenant à la figure 5, qui représente un troisième mode de réalisation d'un banc de mesure micrométrique selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le bâti 10 est formé de l'assemblage d'une première et une deuxième plaques rigides 101 , 102 globalement planes et rectangulaires, lesquelles comprennent deux faces planes raccordées ensemble par une pluralité de côtés plans, dont un au moins est en biseau. Plus précisément, les première et deuxième plaques 101 , 102 comportent chacune une face plane, respectivement 161 , 162, accolées par assemblage, et un côté plan, respectivement, 151 , 152 faisant un angle de 135° avec ladite face plane 161 , 162 et formant, respectivement, les surfaces de guidage 21 , 22. Les faces planes 161 , 162 sont accolées par assemblage, de manière à ce que les côtés 151 , 152 soient adjacents et forment deux logements en V 90a, 90b dans lesquels les broches 23a, 23b prennent place. Comme précédemment, les plans définis par les côtés 151 , 152, définissent, par leur intersection, l'axe X d'alignement des broches 23a, 23b. Dans ce mode de réalisation, les broches 23a, 23b sont maintenues au contact des surfaces de guidage 21 , 22 par leur propre poids. Le bâti 10 est dit autoportant.
Avantageusement, les broches 23a, 23b sont à section carrée. Elles sont maintenues plaquées contre les surfaces de guidage 21 , 22 par des organes élastiques 41 , 42 fixés au bâti 10. En variante, des plaques adaptées en forme et en dimension viennent fermer les logements 90a, 90b sur le principe des première et deuxième variantes représentées en figures 3 et 4.
Ainsi a été décrit un banc de mesure micrométrique pour la mesure de dimensions de pièces par contact mécanique, dont la structure procure une précision supérieure à celle des bancs de mesure micrométriques selon l'état de la technique, et des coûts de fabrication inférieurs. Bien entendu, le banc de mesure micrométrique selon l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Banc de mesure micrométrique pour la mesure de dimensions de pièces par contact mécanique, comprenant :
-un bâti rigide (10) muni d'un dégagement (11) destiné à recevoir une pièce à mesurer,
-deux broches (23a, 23b) montées dans ledit bâti (10), alignées selon un axe X, de part et d'autre dudit dégagement (11), de manière à venir au contact d'une pièce à mesurer, l'une au moins (23b) étant coulissante selon l'axe X, et
-un palpeur (34) raccordé à ladite broche coulissante (23b), et donnant une indication de la distance entre lesdites broches (23a, 23b), caractérisé en ce que le bâti (10) comporte au moins une première et une deuxième surfaces de guidage (21 , 22) planes adjacentes, s'étendant de part et d'autre dudit dégagement (11), définissant deux plans non parallèles (P1 , P2), dont l'intersection définit l'axe X, et en ce que lesdites broches (23a, 23b) sont montées dans le bâti (10) en appui contre lesdites surfaces de guidage (21 , 22).
2. Banc de mesure micrométrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdites surfaces de guidage (21 , 22) sont perpendiculaires.
3. Banc de mesure micrométrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites broches (23a, 23b) comportent au moins un côté plan en appui contre l'une des surfaces de guidage (21 , 22).
4. Banc de mesure micrométrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites broches (23a, 23b) sont à section rectangulaire.
5. Banc de mesure micrométrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bâti (10) est formé de l'assemblage d'une pluralité de plaques rigides (51 , 52, 53, 54a, 54b, 101 , 102) comportant des surfaces planes (61 , 62, 71 , 81 , 151 , 152) agencées pour former lesdites surfaces de guidage (21 , 22).
6. Banc de mesure micrométrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites plaques (51 , 52, 53, 101 , 102) comportent, en outre, une découpe destinée à former ledit dégagement (11).
7. Banc de mesure micrométrique selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit bâti (10) est formé de l'assemblage d'au moins une première et une deuxième plaques rigides (51 , 52), lesquelles comportent deux faces raccordées entre elles par des côtés qui leur sont perpendiculaires, et en ce que ladite première plaque (51) comporte un premier côté plan (61) formant ladite première surface de guidage (21), en ce que ladite deuxième plaque (52) comporte une première face plane (62) formant ladite deuxième surface de guidage (22), et en ce que ladite première plaque (51) comporte encore une deuxième face plane (71) accolée à ladite première face plane (62).
8. Banc de mesure micrométrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit bâti (10) comporte, en outre, une troisième plaque (53) comprenant une troisième face plane (81), assemblée à la première plaque (51) par contact entre lesdites deuxième (71) et troisième (81) faces planes, ladite troisième face (81) formant avec lesdites surfaces de guidage (21 , 22), deux logements (90a, 90b) à section rectangulaire pour les broches (23a, 23b).
9. Banc de mesure micrométrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit bâti (10) comporte encore une quatrième (54a) et une cinquième (54b) plaques venant fermer lesdits logements (90a, 90b).
10. Banc de mesure micrométrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites broches (23a, 23b) sont montées coulissantes sans jeu dans lesdits logements (90a, 90b).
11. Banc de mesure micrométrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites broches (23a, 23b) sont maintenues au contact desdites surfaces de guidage à l'aide d'organes élastiques (41 , 42, 91 , 92).
12. Banc de mesure micrométrique selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit bâti (10) est formé de l'assemblage d'au moins une première (101) et une deuxième (102) plaques rigides, lesquelles comportent chacune une face plane (161 , 162) et un côté plan (151 , 152) formant un angle de 135° avec ladite face (161 , 162), lesdits côtés (151 , 152) formant lesdites surfaces de guidage (21 , 22).
13. Banc de mesure micrométrique selon la revendication 12 caractérisé en ce que les faces planes (161 , 162) sont accolées par assemblage, de manière à ce que les côtés (151 , 152) soient adjacents et forment deux logements en V (90a, 90b) dans lesquels les broches (23a, 23b) prennent place.
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