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.