CH425245A - Procédé de mesure d'une dimension linéaire d'un objet - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de mesure d'une dimension linéaire d'un objet
 La présente invention a pour objet un procédé de mesure d'une dimension linéaire d'un objet. Elle a pour but de forunir un procédé permettant une mesure de haute précision, notamment pour la vérification des jauges à coulisse pour l'industrie.



   Les jauges à coulisse connues sont ordinairement mesurées soit par un dispositif comparateur, soit par une méthode interférométrique. La méthode de comparaison peut être effectuée seulement si   l'on    dispose de jauges à coulisse de précision connue, cette précision ne devant pas être inférieure à celle des jauges à vérifier. La méthode interférométrique, bien qu'absolue, est très lente à effectuer et nécessite de l'opérateur une grande habileté pour obtenir la précision désirée.   I1    s'agit d'une méthode plus appropriée aux mesures de laboratoire qu'à la vérification habituelle des jauges à coulisse.



   On a donc cherché un procédé permettant la mesure directe des jauges à coulisse, spécialement de celles présentant quelques centimètres de longueur, bien que l'instrument envisagé puisse être appliqué à la vérification de jauges de plus grande dimension.



   La longueur d'une jauge à coulisse doit être connue avec une grande précision. On admet pratiquement que cette longueur doit être déterminée avec une tolérance de 0,000075 mm sur la longueur L/2, où L est la longueur de la jauge en millimètre. Un instrument pour la mesure d'une telle jauge doit présenter une tolérance inférieure à 0,000075 mm et de préférence inférieure à 0,000025 mm. Il se pose un second problème très difficile dans la construction d'un instrument pour la mesure absolue des jauges à coulisse, qui est le problème de la température. Les dimensions de tout instrument métrologique varient avec la température et ces variations dépassent très facilement la précision requise pour la mesure.

   Il est possible de calibrer un instrument pour son usage à une température déterminée, mais cette solution n'est pas très satisfaisante en partie par suite de l'inconvénient à amener l'instrument et la jauge à mesurer à cette température, et en partie aussi parce qu'il peut être difficile pratiquement d'amener toutes les parties de l'instrument à la même température au moment où se fait la mesure.   I1    est à peine possible de maintenir toutes les parties composant un instrument exactement à la même température par suite des courants de convexion dans cet instrument et des propriétés d'absorption et de réflexion différentes des surfaces de ces parties. Les différences très faibles de température ainsi produites peuvent détruire la précision de l'instrument.



   Le procédé envisagé met en oeuvre un instrument agencé de façon que les effets de variation de la température soient réduits notablement, permettant d'utiliser l'instrument dans un domaine de température déterminé sans perte de la précision.   



  + Le procédé faisant l'objet de l'invention est carac
 en en ce qu'on utilise un instrument comprenant    un socle sur lequel sont fixées deux colonnes, soit une colonne de mesure formée de deux segments mis bout à bout, l'intérieur servant d'organe de compensation thermique, le supérieur servant d'échelle de mesure, et une colonne d'appui destinée à supporter l'extrémité   inférieure    de l'objet à mesurer, et un curseur de repérage destiné à venir en contact avec l'extrémité supérieure de l'objet à mesurer et coopérant avec l'échelle de mesure pour indiquer la position de cette extrémité supérieure de l'objet, l'échelle de mesure ayant le même coefficient de dilatation linéaire que l'objet à mesurer, la colonne d'appui de  l'objet à mesurer et le segment de compensation de la colonne de mesure présentant la même dilatabilité linéaire totale,

   et le curseur de repérage ne présentant pratiquement pas de dilatation linéaire.



   Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en   oeuvre    du procédé de l'invention:
 La fig. 1 est une vue schématique d'un instrument utilisé dans cette mise en   oeuvre,    et
 la fig. 2 est une vue partiellement en coupe de cet instrument.



   L'instrument représenté comprend deux branches de mesure   uerticales.    Il comporte un socle 10 dont la surface supérieure 11 1 sert de surface de référence.



  Un support 12 s'étend à partir de la surface 11 et présente une longueur   Ll    et un coefficient de dilatation   ai. Le    support 12 porte une pièce 14 constituant avec une autre pièce une section de mesure de l'instrument, la pièce 14 portant une graduation 15. Un autre support 16 s'étend aussi à partir de la surface 11 et on y place une jauge à coulisse 17 qui doit être mesurée. La seconde pièce de la section de mesure est composée d'une pièce 19 supportant une première sonde 18 et une seconde sonde 21. Le support 16 présente une longueur   L2    et un coefficient de dilatation   a2;    la sonde 18 une longueur   L5    et un coefficient de dilatation   a5    et la sonde 21 une longueur L4 et un coefficient de dilatation a4.

   L'extrémité de la sonde 21 constitue un index 22.



   Certaines relations existent entre les longueurs et les coefficients de dilatation des organes 12, 14, 16, 18 et 21. Premièrement, on s'arrange de façon que la longueur LI soit telle que   L1=L2 + (LO - L4).    Cela revient à dire qu'en l'absence de la jauge 17, entre les organes 16 et 18, les surfaces adjacentes de ces deux organes étant en contact, l'index 22   coïncide    avec le zéro de l'appareil marqué par une ligne 23 à la jonction du support 12 et de la pièce 14.

   Secondement, on s'arrange pour que le produit   Ll      a1    soit égal au produit L2 a2.   li    s'ensuit que les dilatations des deux supports 12 et 16 sont compensées, leurs dilatabilités étant les mêmes, de sorte que la hauteur   Hl    entre la partie supérieure du support 16 et la ligne 23 est indépendante de la température. De la même façon, si   LO      a3    = L4 a4, la hauteur   HI    entre l'index 22 et la surface inférieure de la sonde 18 est également indépendante de la température.



   Une branche comprend donc la jauge à coulisse 17 à mesurer comme un de ses composants, cette jauge étant évidemment sujette à dilatation. On s'arrange alors pour que la pièce 14 soit faite d'un matériau de même coefficient de dilatation que la jauge.   I1    existe une uniformité suffisante dans les matériaux utilisés pour de telles jauges pour que ce coefficient puisse être considéré raisonnablement comme constant pour diverses jauges. On voit que lorsque la jauge est en place, la longueur de la pièce 14 qui est comprise dans la section de mesure est précisément égale à la longeur de la jauge à mesurer, et comme ces deux organes ont le même coefficient de dilatation les deux branches de la section de mesure présentent la même réponse aux variations de la température.



   Par conséquent, le problème de l'insensibilité à la température de l'instrument se réduit au problème de garder simplement certaines parties pratiquement à la même température, ce qui est beaucoup plus facile à obtenir que le maintien de tout l'instrument non seulement à la même température, mais encore à une température très étroitement surveillée.



   La fig. 2 montre comment est construite cette forme d'exécution. Les moyens de mesure adoptés dans cette construction comprennent une série d'éléments électriquement séparés, disposés côte à côte en ligne, les éléments étant excités séparément depuis certains points d'un diviseur de tension alimenté en courant à haute fréquence. Par ce moyen, on produit sur la longueur de la ligne d'éléments une tension haute fréquence progressive. L'autre pièce des moyens de mesure comprend une électrode de captage comportant avantageusement des électrodes de proteotion   sur    ses deux côtés, la tension de l'électrode de captage étant évidemment une fonction de la position de l'électrode par rapport à ladite ligne d'éléments.

   Dans le cas présent, la   ligue    d'éléments est constitué par un cylindre dans lequel la seconde pièce de la section de mesure se déplace.



   Les organes de la fig. 2 correspondant à ceux de la fig. 1 portent les mêmes chiffres de référence. La base 10 porte deux supports 12 et 12a, cette disposition étant utilisée pour donner une plus grande stabilité mécanique à l'instrument. Ces supports sont joints par une traverse 25 qui supporte la section de mesure. Le support 16 est fixé sur la base 10 et sa surface supérieure est formée de la manière habituelle avec une partie centrale sphérique de rayon connu constituant la surface de référence.



   La section de mesure comprend un manchon externe 26 supportant une pile d'éléments annulaires 27, le manchon 26 présentant un épaulement de référence 28 qui s'appuie contre une surface de référence sur la face inférieure de la traverse 25, correspondant à la ligne 23 de la fig. 1. Le curseur comprend la sonde 18, un organe protecteur 30 et un élément de captage 31. La partie supérieure du curseur est constituée par la pièce 19 et, selon les indications données en décrivant la fig. 1, quand la sonde 18 repose sur le support 16, la ligne centrale de l'élément de captage 31 tombe sur la ligne 23. Les coefficients thermiques des organes 30, 31 et 32 et de la sonde 18 présentent les relations indiquées précédemment en référence à la fig. 1.

   Pour assurer une pression de contact entre la sonde 18 et la jauge qui sera insérée entre la sonde et le support 16, on utilise un contrepoids 34 dont le câble passe autour d'une poulie 33.



   Les éléments 27 sont avantageusement en acier, mais ce dernier doit avoir le même coefficient de  dilatation que le matériau utilisé pour confectionner les jauges, comme précédemment.



   De cette manière, l'instrument décrit peut être rendu indépendant de la température dans un domaine pratiquement suffisant, pourvu que la jauge à mesurer et l'instrument soient à une température sensiblement uniforme. Par cette raison, l'instrument est monté dans un coffret et il sera utilisé dans des locaux ou de grandes variations de température n'ont pas de risque de se rencontrer. Pour réduire les différences de température dans l'instrument dues aux courants de convexion, à la radiation ou à l'absorption thermique, les deux supports 12 et 12a présentent le même fini, de préférence par meulage pour obtenir une surface brillante non radiante. La base 10 peut être en fonte, ses surfaces exposées étant recouvertes d'une peinture réfléchissante blanche uniforme.

   Les extrémités supérieures des supports 12 et   12û    qui sont fixées à la traverse 25 devraient idéalement présenter à l'air une section similaire à celle du support central 16 qui porte la jauge. Cela peut se faire en laissant exposée à l'air la proportion voulue de la surface supérieure des deux supports 12 et 12a et en assurant la fixation de la traverse 25 sur une surface correspondant à celle de la jauge. La traverse peut être également en fonte et peinte de la même couleur que la base. Le coffret recevant l'instrument peut être à double paroi, par exemple en fonte d'aluminium ou en fibre de verre, avec une fenêtre pour le maniement de l'instrument.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de mesure d'une dimension linéaire d'un objet, caractérisé en ce qu'on utilise un instrument comprenant un socle sur lequel sont fixées deux colonnes, soit une colonne de mesure formée de deux segments mis bout à bout, l'inférieur (12) servant d'organe de conmpensation thermique, le supérieur (14) servant d'échelle de mesure, et une colonne d'appui (16) destinée à supporter l'extrémité inférieure de l'objet à mesurer, et un curseur de repérage (18, 19, 21) destiné à venir en contact avec l'extrémité supérieure de l'objet à mesurer et coopérant avec l'échelle de mesure pour indiquer la position de cette extrémité supérieure de l'objet, l'échelle de mesure (14) ayant le même coefficient de dilatation linéaire que l'objet à mesurer (17), la colonne d'appui (16) de l'objet à mesurer et le segment de compensation (12)

   de la colonne de mesure présentant la même dilatabilité linéaire totale, et le curseur de repérage ne présentant pratiquement pas de dilatation linéaire.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on s'arrange de façon que le produit de la longueur (Ll) du segment de compensation (12) par son coefficient de dilatation thermique (ai) soit égal au produit de la longueur (-) de la colonne d'appui (16) par son coefficient de dilatation thermique (jazz 2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on donne au curseur une longueur effective égale à la différence entre la hauteur du segment de compensation (12) de la colonne de mesure et la hauteur de la colonne d'appui (16).

   3. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le curseur comprend un joug de fixation de deux tiges verticales, la première tige (18) étant destinée à venir au contact de l'extrémité supérieure de l'objet à mesurer et la seconde tige (21) présentant une extrémité libre servant d'index de mesure sur l'échelle de mesure, les deux tiges présentant la même dilatabilité linéaire totale.

   4. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'on s'arrange de façon que le produit de la longueur (L3) de la première tige par son coefficient de dilatation thermique (a3) soit égal au produit de la longueur (L4) de la seconde tige par son coefficient de dilatation thermique (a4).

   5. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la colonne de mesure comprend une série d'éléments séparés disposés côte à côte en ligne, ces éléments étant destinés à être excités séparément à partir de différents points d'un diviseur de tension alimenté en énergie à haute fréquence pour assurer une tension à haute fréquence progressive le long de ladite ligne d'éléments.

   6. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que les éléments sont annulaires et empilés les uns sur les autres.

   7. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que les éléments sont fixés à une pièce reliant deux supports (12, 12a) disposés sur la base.

   8. Procédé selon les sous-revendications 3 et 5, caractérisé en ce que la seconde tige constitue un élément de captage couplé par capacité avec lesdits éléments de la colonne de mesure, de sorte que la tension de l'élément de captage est une fonction de la position de cet élément par rapport aux autres éléments.

   9. Procédé selon la sous-revendication 8, caractérisé en ce qu'on utilise au moins un organe protecteur associé à l'élément de captage.

   10. Précédé selon la sous-revendication 8, caractérisé en ce qu'on utilise des organes pour déterminer la pression de contact entre la première tige et l'objet.

   11. Procédé selon la sous-revendication 10, caractérisé en ce que lesdits organes comprennent un poids et une poulie constituant un contrepoids à la première tige.

   12. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise une enceinte pour enfermer la base et lesdites colonnes afin qu'elles soient à une température uniforme.

   13. Procédé selon la sous-revendication 12, caractérisé en ce que l'enceinte comprend un coffret à double paroi et présentant une fenêtre pour accéder aux diverses parties de l'instrument.

   14. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on recouvre les surfaces exposées de la base d'une peinture réfléchissante blanche uniforme.

   15. Procédé selon la sous-revendication 7, caractérisé en ce que les supports présentent une surface brillante non radiante.

   16. Procédé selon la sous-revendication 7, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure des supports présente à l'air une section semblable à celle de la colonne d'appui.