" Dispositif de mesure de la position angulaire relative d'un organe rotatif par rapport à une structure fixe "
L'invention concerne un dispositif de mesure de la position angulaire relative d'un organe rotatif par rapport à une structure fixe.
De tels dispositifs de mesure sont utilisés notamment pour positionner des pièces ou organes de machine, pivotant autour de leur axe, tels que des plateaux tournants, plateaux diviseurs, têtes de fraiseuses ou machines-outils, tables de fraisage, étaux basculants ou analogues, en vue de faciliter les opérations d'usinage par rapport à un plan donné.
Les dispositifs de mesure de ce type, qui sont connus, sont conçus pour mesurer les variations angulaires par des gradiations gravées à même le bâti de la machine, généralement par un seul trait gravé sur la partie fixe du bâti, servant de repère pour le point zéro, la partie rotative étant gravée, elle, de 360 divisions, ou moins, selon l'importance de l'inclinaison angulaire à effectuer.
Sur certaines machines plus précises, il est connu d'installer un vernier pour tenter d'obtenir une précision plus grande de l'inclinaison angulaire, ou encore, en prévoyant un système d'index pivotant autour de l'axe central pointé sur un cadran gradué, comme un rapporteur d'angle, en vue d'avoir de meilleurs repères de positionnement.
Il existe également des appareils de mesure électronique à lecture digitale dont la règle de lecture, adhésive et souple, est enroulée autour d'une circonférence de l'axe pivotant de l'organe rotatif. Mais ces appareils sont réservés pour être utilisés dans des laboratoires, dans le domaine de la métrologie pure ou sont destinés à être incorporés dans des machines à commande numérique.
L'invention a pour but de proposer un dispositif de mesure de la position angulaire relative d'un organe rotatif par rapport à une structure fixe, qui est d'une conception simple et assure une mesure aisée et précise.
Pour atteindre ce but, le dispositif de mesure selon l'invention, du genre comportant un pignon solidaire en rotation de l'organe rotatif et une crémaillère engrenant le pignon et montée axialement déplaçable par ledit pignon de façon qu'un déplacement angulaire dudit organe soit transformé en un mouvement linéaire de la crémaillère, est caractérisé en ce que le pignon est configuré de façon qu'il déplace, lors d'un mouvement autour de son axe de 360[deg.], la crémaillère d'une distance
-égale à la longueur de la circonférence de son diamètre primitif,
en sorte que la longueur d'un déplacement linéaire quelconque de ladite crémaillère corresponde à la longueur correspondante de l'arc de circonférence du diamètre primitif dudit pignon lors de la rotation de l'organe rotatif et que la valeur du déplacement angulaire du pignon exprimée en degrés soit ainsi égale à la longueur dudit déplacement linéaire de la crémaillère divisée par le quotient de la longueur de ladite circonférence du diamètre primitif par 360.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le pignon a un diamètre primitif choisi de façon que la longueur de sa circonférence ait une valeur égale à 360 millimètres ou à un multiple de cette valeur et qu'une rotation de 360 degrés du pignon engendre ainsi un déplacement de 360 millimètres de la crémaillère.
En conséquence, selon un objet particulier et avantageux de l'invention, le dispositif de mesure selon l'invention est caractérisé en ce que le pignon est configuré de façon qu'il déplace, lors d'un mouvement autour de son axe de 360[deg.], la crémaillère d'une distance de 360 millimètres, ou d'un multiple de cette valeur, égale à la longueur de la circonférence de son diamètre primitif, en sorte que la longueur d'un déplacement linéaire quelconque de ladite crémaillère exprimé en millimètres corresponde à la longueur correspondante de l'arc de circonférence, exprimé en millimètres, du diamètre primitif dudit pignon lors de la rotation de l'organe rotatif et soit égale à la valeur du déplacement angulaire du pignon mesuré en degrés.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte des moyens indicateurs du déplacement de la crémaillère en millimètres, un millimètre de déplacement linéaire correspondant avantageusement à un degré de déplacement rotatif.
Selon une caractéristique supplémentaire, les moyens indicateurs du déplacement de la crémaillère comportent une règle linéaire devant laquelle se déplace un curseur de règle solidaire de la crémaillère et éventuellement un compteur numérique.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue axiale en coupe selon la ligne I-I de la figure 2 d'une machine équipée d'un dispositif de mesure selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue frontale de la machine selon la figure 1 ; et
- la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un pignon et d'une crémaillère du dispositif de mesure selon l'invention.
Comme on le voit sur les figures, un dispositif de mesure selon l'invention comporte essentiellement un pignon 1, une crémaillère 2 en engrènement avec le pignon de façon à être déplaçable axialement par celui-ci dans un guide crémaillère 3 et des moyens de mesure 4 du déplacement linéaire de la crémaillère.
Le pignon 1 est monté solidaire en rotation de l'arbre 6 d'un organe rotatif ou pivotant 8 supporté dans un bâti 9 par des paliers dont l'un est indiqué en 10.
Les moyens de mesure du déplacement linéaire de la crémaillère 2 comportent une règle linéaire 12 pourvue d'une échelle linéaire avec une graduation millimétrique et un curseur 13 monté fixe sur un support de curseur 14 solidaire de la crémaillère 2. Comme le montre la figure 2, les moyens de mesure peuvent aussi comporter un compteur 15 de pas incrémentaux de la crémaillère.
Etant donné que la crémaillère engrène le pignon, le déplacement axial de la crémaillère dépend de la circonférence du diamètre primitif du pignon puisque celui-ci et la crémaillère ont la même ligne d'action ou ligne primitive. On rappellera que sous diamètre primitif dans le domaine des engrenages on entend le diamètre du cercle fictif correspondant à un roulement sans glissement d'une pièce sur l'autre.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention le pignon 1 a un diamètre primitif permettant d'obtenir Le nombre de dents doit cependant être supérieur à
17 dents pour éviter l'ennui d'une correction de denture qui serait déraisonnable dans le cas d'un fraisage numérique, et un trop grand nombre de dents aurait pour conséquence un fond de dents trop petit pour le diamètre de fraise qui doit être au minimum de 2 millimètres.
Dans le cadre de l'invention il est avantageux de choisir un pignon de 30 dents et un angle de pression de
20[deg.], ce dernier étant défini comme étant l'angle formé par la normale à la surface courbe de la. denture et la tangente au cercle primitif au point de contact des engrenages. Avec un pignon de 30 dents on obtient une
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pignon et un pas p de 12 millimètres à la crémaillère comme on le voit sur la figure 3. Dans le cas d'un taillage conventionnel avec un module de 3.183 et 36
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de 10 millimètres de la crémaillère.
Il est encore à noter que le pignon et la crémaillère peuvent être peu encombrants parce que l'entraînement du curseur ne demande aucun effort particulier. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'une usure éventuelle uniforme des dentures n'occasionnera pas de différences entre la longueur de déplacement de la crémaillère et la variation angulaire effectuée dans la mesure où le pas restera toujours constant. Il est cependant nécessaire que les lignes primitives se situent toujours sur un point constant, à savoir le point primitif, afin qu'en cas de rotation inverse il n'y ait pas de jeu entre les dents, ce qui provoquerait un retard dans l'affichage du déplacement de la crémaillère pendant que la partie pivotante est encore en mouvement.
Enfin une lamelle-ressort placée à la base de la crémaillère assurera un engrènement parfait et il n'y aurait pas de " temps mort " dans l'affichage des variations angulaires provoquées par un mouvement de rotation inverse.
REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure de la position angulaire relative d'un organe rotatif tel qu'un plateau tournant ou une table de fraisage, par rapport à une structure fixe, du genre comportant un pignon (1) solidaire en rotation de l'organe rotatif (8) et une crémaillère (2) en engrènement avec :le pignon et montée axialement déplaçable par ledit pignon (1) de façon qu'un déplacement angulaire dudit organe (8) soit transformé en un mouvement linéaire de la crémaillère (2), caractérisé en ce que le pignon (1) est configuré de façon qu'il
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la crémaillère (2) d'une distance égale à la longueur de la circonférence de son diamètre primitif, en sorte que la longueur d'un déplacement linéaire quelconque de ladite crémaillère corresponde à la longueur correspondante de l'arc de circonférence du diamètre primitif dudit pignon lors de la rotation de l'organe rotatif et que la valeur du déplacement angulaire du pignon exprimée en degrés soit ainsi égale à la longueur dudit déplacement linéaire de la crémaillère divisée par le quotient de la longueur de ladite circonférence du diamètre primitif par 360.
"Device for measuring the relative angular position of a rotary member with respect to a fixed structure"
The invention relates to a device for measuring the relative angular position of a rotary member with respect to a fixed structure.
Such measuring devices are used in particular to position machine parts or members, pivoting about their axis, such as rotary tables, dividing tables, milling machine heads or machine tools, milling tables, tilting vices or the like, view to facilitate machining operations in relation to a given plane.
Measuring devices of this type, which are known, are designed to measure angular variations by gradations engraved on the frame of the machine, generally by a single line engraved on the fixed part of the frame, serving as a marker for the point zero, the rotary part being engraved, it, of 360 divisions, or less, according to the importance of the angular inclination to be carried out.
On certain more precise machines, it is known to install a vernier to try to obtain a greater precision of the angular inclination, or even, by providing an index system pivoting around the central axis pointed on a dial. graduated, like a protractor, in order to have better positioning marks.
There are also electronic measuring devices with digital reading, the adhesive and flexible reading rule of which is wound around a circumference of the pivoting axis of the rotary member. However, these devices are reserved for use in laboratories, in the field of pure metrology or are intended to be incorporated in numerically controlled machines.
The object of the invention is to propose a device for measuring the relative angular position of a rotary member with respect to a fixed structure, which is of a simple design and ensures easy and precise measurement.
To achieve this object, the measuring device according to the invention, of the type comprising a pinion integral in rotation with the rotary member and a rack meshing with the pinion and mounted axially displaceable by said pinion so that an angular displacement of said member is transformed into a linear movement of the rack, is characterized in that the pinion is configured so that it displaces, during a movement around its axis of 360 [deg.], the rack by a distance
- equal to the length of the circumference of its original diameter,
so that the length of any linear displacement of said rack corresponds to the corresponding length of the arc of circumference of the pitch diameter of said pinion during the rotation of the rotary member and that the value of the angular displacement of the pinion expressed in degrees is thus equal to the length of said linear displacement of the rack divided by the quotient of the length of said circumference of the pitch diameter by 360.
According to yet another characteristic of the invention, the pinion has a pitch diameter chosen so that the length of its circumference has a value equal to 360 millimeters or a multiple of this value and that a rotation of 360 degrees of the pinion generates thus a displacement of 360 millimeters of the rack.
Consequently, according to a particular and advantageous object of the invention, the measuring device according to the invention is characterized in that the pinion is configured so that it displaces, during a movement around its axis of 360 [ deg.], the rack from a distance of 360 millimeters, or from a multiple of this value, equal to the length of the circumference of its original diameter, so that the length of any linear displacement of said rack expressed in millimeters corresponds to the corresponding length of the arc of circumference, expressed in millimeters, of the pitch diameter of said pinion during the rotation of the rotary member and is equal to the value of the angular displacement of the pinion measured in degrees.
According to another characteristic of the invention, the device comprises means indicating the displacement of the rack in millimeters, one millimeter of linear displacement advantageously corresponding to a degree of rotary displacement.
According to an additional characteristic, the means indicating the movement of the rack include a linear rule in front of which moves a rule cursor secured to the rack and possibly a digital counter.
The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating a embodiment of the invention and in which: - Figure 1 is an axial sectional view along line II of Figure 2 of a machine equipped with a measuring device according to the invention;
- Figure 2 is a front view of the machine according to Figure 1; and
- Figure 3 is an enlarged view of a pinion and a rack of the measuring device according to the invention.
As can be seen in the figures, a measuring device according to the invention essentially comprises a pinion 1, a rack 2 meshing with the pinion so as to be displaceable axially by the latter in a rack guide 3 and measuring means 4 of the linear displacement of the rack.
The pinion 1 is mounted for rotation with the shaft 6 of a rotary or pivoting member 8 supported in a frame 9 by bearings, one of which is indicated at 10.
The means for measuring the linear displacement of the rack 2 comprise a linear rule 12 provided with a linear scale with a millimeter graduation and a cursor 13 fixedly mounted on a cursor support 14 secured to the rack 2. As shown in FIG. 2 , the measuring means may also include a counter 15 of incremental steps of the rack.
Since the rack meshes with the pinion, the axial displacement of the rack depends on the circumference of the pitch diameter of the pinion since the latter and the rack have the same line of action or pitch line. It will be recalled that under a primitive diameter in the field of gears is meant the diameter of the fictitious circle corresponding to a rolling without sliding from one part to the other.
According to an essential characteristic of the invention, the pinion 1 has a pitch diameter enabling the number of teeth to be obtained, however, to be greater than
17 teeth to avoid the boredom of a correction of toothing which would be unreasonable in the case of digital milling, and too many teeth would result in a bottom of teeth too small for the diameter of cutter which must be at minimum of 2 millimeters.
In the context of the invention it is advantageous to choose a pinion of 30 teeth and a pressure angle of
20 [deg.], The latter being defined as the angle formed by the normal to the curved surface of the. toothing and tangent to the pitch circle at the point of contact of the gears. With a pinion of 30 teeth we get a
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pinion and a pitch p of 12 millimeters on the rack as seen in Figure 3. In the case of conventional cutting with a module of 3.183 and 36
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10 millimeters from the rack.
It should also be noted that the pinion and the rack can be space-saving because the drive of the cursor requires no particular effort. Another advantage of the invention lies in the fact that a possible uniform wear of the teeth will not cause differences between the length of movement of the rack and the angular variation carried out insofar as the pitch will always remain constant. It is however necessary that the primitive lines always lie on a constant point, namely the primitive point, so that in case of reverse rotation there is no play between the teeth, which would cause a delay in the display of the rack movement while the pivoting part is still moving.
Finally a leaf spring placed at the base of the rack will ensure perfect meshing and there would be no "dead time" in the display of angular variations caused by a reverse rotation movement.
CLAIMS
1. Device for measuring the relative angular position of a rotary member such as a turntable or a milling table, relative to a fixed structure, of the type comprising a pinion (1) integral in rotation with the rotary member (8) and a rack (2) meshing with: the pinion and mounted axially displaceable by said pinion (1) so that an angular displacement of said member (8) is transformed into a linear movement of the rack (2), characterized in that the pinion (1) is configured so that it
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the rack (2) by a distance equal to the length of the circumference of its pitch diameter, so that the length of any linear displacement of said rack corresponds to the corresponding length of the arc of circumference of the pitch diameter of said pinion during the rotation of the rotary member and the value of the angular displacement of the pinion expressed in degrees is thus equal to the length of said linear displacement of the rack divided by the quotient of the length of said circumference of the pitch diameter by 360.