Dispositif pour mesurer le diamètre moyen d'un filetage
Il existe diverses catégories de dispositifs permettant de mesurer le diamètre moyen d'un filetage qui est la moyenne arithmétique du diamètre extérieur et du diamètre intérieur des filets.
Un de ces dispositifs fait intervenir trois cylindres de révolution calibrés, venant s'insérer dans les filets de la vis, I'un des cylindres faisant face aux deux autres, le point de contact des filets avec ces cylindres se situant sensiblement aux extrémités du diamètre moyen de la vis. Les cylindres sont maintenus en contact avec les filets au moyen d'un comparateur de type spécial et des calculs sont nécessaires pour déterminer le diamètre moyen du filetage à partir de la lecture faite au comparateur. Le mesurage dans ces conditions est long, relativement compliqué, et les sources d'erreur sont multiples.
Un autre dispositif fait intervenir des palpeurs qui comportent un organe mâle terminé par un cône et un organe femelle qui comporte deux cônes identiques, ces deux organes dont les axes sont parallèles étant disposés en regard l'un de l'autre et fixés sur les branches d'un palmer ou d'un comparateur. Pour le mesurage, on insère ces palpeurs entre les filets, perpendiculairement à l'axe du filetage, la hauteur des parties coniques étant telle qu'il y ait contact tout le long du flanc du filet. Des palpeurs de ce genre présentent toutefois de nombreux inconvénients.
En premier lieu, la mesure est généralement peu précise, car il est difficile de s'assurer que la surface active du palpeur est bien en contact avec la vis tout le long du flanc de celle-ci. Si ce flanc lui-même n'est pas rectiligne, la mesure est imprécise.
En second lieu, il est nécessaire, avec les appareils de ce genre, d'avoir un jeu de palpeurs très important, car chaque paire doit correspondre au pas, à l'angle au sommet et à la hauteur théorique du filet. Enfin, I'étalonnage de ces instruments doit se faire avec des calibres filetés.
La présente invention concerne un dispositif à palpeurs permettant un mesurage rapide et précis du diamètre moyen d'un filetage; ne nécessitant qu'un jeu réduit de palpeurs, ceux-ci pouvant d'ailleurs être utilisés même sur un filetage défectueux; l'étalonnage de ce dispositif est réalisé au moyen de simples cales prismatiques.
L'objet de l'invention est un dispositif pour mesurer le diamètre moyen des filetages, qui comprend un appareil pour mesurer les épaisseurs, présentant deux bras opposés, l'un de ces bras portant un palpeur mâle et l'autre un palpeur femelle, ces palpeurs, ayant un axe de symétrie commun, étant déplaçables suivant cet axe, l'un par rapport à l'autre et étant terminés par des solides tronqués dont deux côtés opposés ont chacun la même inclinaison que les flancs d'un filet du filetage à mesurer.
Ce dispositif est caractérisé en ce que la hauteur desdits solides tronqués est une fraction seulement de la hauteur théorique des filets du filetage à mesurer.
Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, chaque palpeur comporte en outre une surface de référence plane, qui est perpendiculaire à son axe de déplacement.
Les dessins annexés montrent, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 à 4 sont des vues en perspective, à grande échelle, montrant les solides tronqués terminant les organes mâle et femelle des palpeurs, destinés à équiper les bras de l'appareil de mesurage des épaisseurs.
La fig. 5 montre, en élévation, la disposition des palpeurs lors du mesurage du diamètre moyen d'un filetage, avec des palpeurs analogues à ceux de la fig. 4.
Les fig. 6 et 7 sont les vues, en élévation latérale et de face, du palpeur femelle.
La fig. 8 montre, en élévation, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention avec palpeurs montés sur un comparateur d'atelier.
La fig. 9 est une coupe, à plus grande échelle, suivant IX-IX de la fig. 8.
La fig. 10 est un croquis explicatif.
La fig. 1 1 montre, en élévation, avec coupe partielle, une autre forme d'exécution du dispositif objet de l'invention, avec palpeurs montés sur un palmer.
La fig. 12 est une coupe suivant XII-XII de la fig. 11.
La fig. 13 est une vue de dessus de la partie centrale du palmer.
Les fig. 14 et 15 montrent, en élévation, de face et latéralement, un détail de ce palmer.
La fig. 16 montre, en élévation partielle, une troisième forme d'exécution du dispositif objet de l'invention, avec palpeurs montés sur un pied à coulisse.
La fig. 17 est une coupe suivant XVII
XVII de la fig. 16.
Les palpeurs destinés à équiper l'appareil de mesurage des épaisseurs peuvent être de diverses formes, telles que celles montrées aux fig. I à 4, dans lesquelles 1 désigne le palpeur mâle et 2 le palpeur femelle. Ces palpeurs, une fois montés sur les bras de l'appareil de mesurage des épaisseurs, sont disposés, l'un par rap port à l'autre, de telle sorte qu'ils s'étendent dans des sens opposés, que leurs axes de symétrie soient confondus et qu'ils puissent être écartés ou rapprochés, l'un de l'autre, par déplacement le long de cet axe.
Les palpeurs des fig. 1, 2 et 4 sont destinés au mesurage d'un filetage externe (vis ou boulons par exemple). Ceux de la fig. 3 permettent le mesurage d'un filetage interne (taraudage par exemple). Sur la fig. 1, les troncatures des palpeurs sont constituées par des solides prismatiques 3, 5 et 4, 6 dont les génératrices sont dans des plans orthogonaux à l'axe de symétrie commun. Les faces terminales 5 et 6, qui sont perpendiculaires à cet axe de symétrie commun, constituent les surfaces de référence dont il a été question plus haut.
Dans la forme d'exécution de la fig. 2, les troncatures des palpeurs sont constituées par des solides tronconiques 3 et 4 dont les axes sont parallèles entre eux et parallèles à l'axe de symétrie commun aux palpeurs. Les surfaces 3 et 4 sont limitées par des sections droites, 5 et 6, qui jouent le rôle de surfaces de référence.
Les palpeurs de la fig. 3 sont limités par des surfaces de révolution autour d'axes orthogonaux à leur axe de déplacement. Les surfaces terminales 9 et 10 sont cylindriques et les surfaces adjacentes, 3 et 4, coniques.
La section méridienne des surfaces ainsi constituées est identique à la section correspondante des palpeurs de la fig. 1.
Les surfaces de référence planes 5a et 6a sont, comme précédemment, perpendiculaires à l'axe des palpeurs mais sont situées cette fois du côté opposé auxdits palpeurs.
Enfin, dans la forme d'exécution de la fig. 4, le palpeur mâle 1 est identique à celui de la fig. 2 et le palpeur 2 à celui de la fig. 1.
Le montage des palpeurs et le mesurage d'un filet sont expliqués ci-après, dans le cas où les palpeurs sont du type de la fig. 4, mais ces explications sont aussi valables pour les palpeurs des fig. 1 et 2.
Les palpeurs 1 et 2 sont solidaires (fig. 5, 6 et 7) de deux cylindres 7 et 8, portés par un instrument de mesurage des épaisseurs, et qui peuvent être déplacés par translation le long de leurs axes 11 et 12. L'écartement des faces en regard 5 et 6 est d'abord mesuré au moyen d'une cale prismatique d'épaisseur calibrée, ce qui est possible puisque, par construction, les faces 5 et 6 sont perpendiculaires aux axes 11 et 12.
Par cette opération, I'instrument de mesurage se trouve étalonné. Soit alors en 13 une vis dont on veut mesurer le diamètre moyen d du filetage. Soit p le pas du filetage, h la hauteur théorique des filets et a l'angle du sommet.
Pour un jeu de palpeurs, la hauteur des troncatures 3 ou 5 est de préférence égale à 2 h/10. Pour cette valeur des calculs d'erreurs montrent que la précision des mesures est maximum.
La paire de palpeurs, 1 et 2, est choisie d'après les valeurs de p et de a : l'angle que font entre elles deux génératrices opposées de la surface 3, et celui que font les génératrices des deux faces 4 en regard, doit être égal à a.
De plus, le diamètre moyen du tronc de cône 3 et l'écartement moyen des faces 4 en regard sont déterminés en fonction du pas, pour qu'il y ait contact avec les flancs du filet, sur toute la hauteur des surfaces de troncature 3 et 4.
Lorsque les palpeurs ont été placés, par rapport au filetage, dans la position de la fig.
5, il suffit, pour connatre d, de lire sur les graduations de l'appareil de mesurage l'écartement des surfaces 5 et 6 en regard, et d'y ajouter la demi-somme des hauteurs des troncatures 3 et 4, cette demi-somme étant égale de préférence à 2 h/10 comme il a été dit.
Le mesurage dans ces conditions est rapide, simple et précis. La non-perpendicularité de l'axe du filetage aux axes 1 1 et 12 n'entraîne qu'une très faible erreur d'indication, grâce à la portée réduite des surfaces 3 et 4.
Cette dernière particularité permet aussi d'obtenir des mesures de bonne précision sur des filetages dont les extrémités des filets ont été déformées par un dépôt électrolytique 15 (fig.
10). Le contact avec les flancs du filet a lieu en effet dans les parties les moins déformées de celui-ci, l'introduction du filet dans la pièce femelle demeurant possible malgré la présence du dépôt 15, en raison de l'écartement des surfaces 4 en regard.
Pour obtenir des mesures de haute précision, on utilise un comparateur d'atelier de type classique (fig. 8), dont on reconnaît en 21 et 22 les deux montants, terminés par des manchons dans lesquels peuvent coulisser des tiges coaxiales 23 et 24 terminées par les touches 25 et 26. On reconnaît encore en 17 le tambour de la vis micrométrique et en 18 le bouton cannelé, permettant le déplacement longitudinal de la tige 23. Les palpeurs, mâle et femelle, portés par les cylindres 7 et 8 sont rendus solidaires de touches 25 et 26 grâce à des manchons 27 et 28 et des vis de blocage 31 et 32. De préférence les manchons tels que 27 comportent à leur intérieur deux portées longitudinales 33, disposées symétriquement par rapport à la vis 31. Le centrage et la fixation des palpeurs sont ainsi réalisés dans de bonnes conditions.
Pour le mesurage, le filetage est porté par la console 35 amenée à la hauteur voulue par la vis 36. La précision atteinte dans ces conditions est voisine du micron.
Pour obtenir des mesures de moyenne précision, les palpeurs peuvent être adaptés sur un palmer, comme le montrent les fig. 1 1 à 15.
Dans la forme d'exécution décrite, le cylindre 7, portant le palpeur mâle 1, peut être bloqué dans une position quelconque à l'intérieur du manchon 41 de l'étrier 43, grâce à une vis 45.
Le cylindre 8, de son côté, peut recevoir un mouvement de translation le long de son axe, par rotation de la vis micrométrique 46, rendue solidaire du bouton 47 et du tambour gradué 48. En outre, il est prévu que le palpeur femelle 2 est auto-orientable, c'est-à-dire que le cylindre 8 peut tourner librement dans un cylindre creux 49, logé dans le manchon 51, et assujetti par une bague filetée 52. Le maintien du cylindre 8 dans le manchon 49 est en outre assuré par un ressort 53 qui prend appui sur un manchon 54 terminé par une collerette 55 et fixé de manière amovible, grâce à un ensemble de tenons 56, dans le cylindre 49 qui comporte des logements à cet effet.
On peut ainsi, par une simple rotation de la collerette 55, dégager le manchon 54 du cylindre 49, ce qui permet de retirer le cylindre 8 et de le remplacer par un cylindre identique, mais portant un palpeur femelle différent. En outre, l'ensemble micrométrique peut être aisément retiré en dévissant la bague 52.
Pour le mesurage, le filetage qui prend appui sur la console 61 est amené entre 1 et 2, le palpeur 2 se plaçant de lui-même dans l'orientation voulue pour suivre l'inclinaison des filets. Cet appareil permet d'atteindre facilement une précision supérieure à 0,01 mm.
Pour le mesurage rapide, les palpeurs mâle et femelle peuvent être montés sur les branches 71 et 72 d'un pied à coulisse 73. Dans ce cas, les formes adoptées pour les solides tronqués sont celles de la fig. 1, ces solides étant portés (fig. 16) par des manchons 75 et 76 fixés de manière amovible sur les branches 71 et 72. Ces manchons sont montés avec un certain jeu par rapport auxdites branches afin que l'orientation relative des solides tronqués soit assurée par rapprochement des branches 71, 72 de manière que ces solides viennent en contact l'un avec l'autre. Le blocage est assuré par les vis 77, 78, 79 et 80.
Les contacts avec les flancs des filets étant réduits au minimum, l'erreur due aux variations fortuites, lors de la fabrication, de l'angle a du filetage est rendue négligeable; dans la plupart des cas, l'erreur totale peut être inférieure à 0,05 mm. Le mesurage est en outre particulièrement simple et rapide.
Pour mesurer un filetage intérieur, il suffit d'adapter aux extrémités des branches 71 et 72 des palpeurs analogues à ceux de la fig. 3.
Le dispositif objet de l'invention permet donc des mesurages précis et rapides grâce à l'interchangeabilité des palpeurs ; il ne néces- site pas des calculs compliqués. En outre, le jeu de palpeurs nécessaires pour mesurer tous les filetages courants est particulièrement réduit, puisque ces palpeurs sont conditionnés par deux paramètres seulement, au lieu de trois habituellement.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites. S'il s'agit, par exemple, de mesurer des filetages à flancs curvilignes (filets sphériques par exemple), on utilise des solides tronqués adaptés à cette fin, leurs génératrices présentant alors un profil curviligne.