Ensemble porte capteur pièce de qualification et porte capteur cylindre de référence

L’objectif de ces deux modules est de maintenir en position l’ensemble des capteurs capacitifs utilisés sur la machine. Le cylindre de référence est suivi par 8 capteurs répartis sur deux étages. La pièce de qualification est suivie par 4 capteurs. Plusieurs contraintes sont attachées à cette fonction principale.

• Le module porte capteur pièce de qualification est utilisé lors des phases d’étalonnage de la machine. Les mesures de pièces seront réalisées à l’aide d’un autre module porte capteur qui pourra être changé en fonction de la taille des pièces. Le sujet traité dans le présent manuscrit se limite au porte capteur pièce de qualification. Malgré cela nous avons choisi de faciliter le développement futur du porte capteur pièce à mesurer. Pour cela nous posons la contrainte suivante : le module porte capteur pièce de qualification doit être « aisément remplaçable » par un module porte capteur pièce à mesurer.

• Pour aligner le capteur pièce avec la pièce à mesurer nous prévoyons la conception d’un banc de préréglage. Ce banc permettra de réaliser un premier réglage de la position du capteur pièce à l’extérieur de la machine ce qui présente l’avantage d’une meilleure accessibilité. Une fois le capteur préréglé, le module sera monté sur la machine. Pour cette raison, il est nécessaire de pouvoir reproduire la même mise en position du module porte capteur pièce sur la machine et sur le banc de préréglage.

• Les deux modules porte capteurs sont traversés par la chaîne métrologique il convient donc de s’assurer de leur indéformabilité.

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Figure 138: module porte capteurs référence

La Figure 139 présente la conception du module porte capteurs pièce de qualification. La Figure 140présente la réalisation des deux modules.

Figure 139: module porte capteur pièce de qualification

Anneau supérieur

Liaison avec le plateau mobile de la table XY

Capteur capacitif visant le cylindre de référence 4 lames flexibles

supérieures

3 billes pour la liaison avec le porte capteur pièce

4 lames flexibles inférieures Miroir interféromètre Table de réglage de l’inclinaison du miroir Anneau porte capteur référence

Vis de bridage du capteur capacitif du haut

Maintient en position des capteur par déformation élastique Anneau supérieur 3 lames flexibles 4 Capteurs capacitifs visant le cylindre de qualification Module optionnel permettant la mise en œuvre de la chaine métrologique courte Anneau porte capteur pièce

V réalisé par deux cales étalons Capteurs capacitifs visant le surface interne de la référence Cales étalons Système à ressort pour le maintient du contact entre les billes et les cales étalon

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Figure 140: réalisation des modules porte capteur pièce de qualification et porte capteur cylindre de référence

Pour permettre l’interchangeabilité des modules capteurs pièce nous avons choisi de mettre en œuvre une liaison composée de 3 billes placées dans 3 rainures en V. Cette disposition constitue un posage isostatique qui permet une grande reproductibilité de la mise en position. Le module porte capteur cylindre de référence est équipé de 3 billes visibles sur la Figure 141.Le module porte capteur pièce de qualification est doté de 3 rainures en V.

Afin d’améliorer la reproductibilité de la mise en position, il faut s’assurer que les surfaces au contact des billes ne seront pas modifiées par les remises en position successives. Les contraintes au niveau du contact quasi-ponctuel entre les billes et les surfaces de la rainure sont élevées. Nous avons choisi d’utiliser deux cales étalons – visible sur la Figure 141– pour former chaque rainure en V.

L’interface qui vient d’être décrite sera reproduite sur les futurs portes capteurs pièce (3 rainures) ainsi que sur le futur banc de préréglage (3 billes).

Anneau supérieur

Anneau porte capteur pièce

Support de la table de réglage des miroirs. Les tables et les miroirs ne sont pas montés sur la photographie

V réalisé par deux cales étalons Liaison avec le plateau mobile de la table XY

3 billes pour la liaison avec le porte capteur pièce 4 lames flexibles supérieures 4 lames flexibles inférieures Anneau porte capteur référence Système à ressort pour le maintient du contact entre les billes et les cales étalon

Passages de cable des capteurs capacitifs

Rond utilisé pour le montage 3 lames flexible du porte capteur pièce Anneau supérieur porte capteur pièce

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Figure 141: posage isostatique et maintient du contact

La Figure 141 présente le système utilisé pour assurer que le contact entre les billes et les rainures en V. Deux systèmes à ressort par rainure en V permettent d’imposer un effort de contact par l’intermédiaire d’un ressort de compression.

La deuxième contrainte associée au module porte capteurs était d’assurer leur indéformabilité. Pour répondre à cet impératif, des systèmes de lames flexibles similaires à ceux décrits au paragraphe 3.2ont été employés.

Sur la Figure 138l’anneau supérieur du module porte capteur cylindre de référence est fixé à la table XY par l’intermédiaire de 4 lames flexibles. Pour ce module nous avons privilégié la symétrie axiale d’ordre 4 au détriment de l’isostatisme. Cette disposition permet d’éviter de transmettre les déformations de la table XY à l’ensemble porte capteurs. De façon similaire nous avons fixé l’anneau porte capteurs à l’anneau supérieur par l’intermédiaire de 4 lames flexibles.

Sur la nous avons relié l’anneau porte capteur à l’anneau supérieur par l’intermédiaire de 3 lames flexibles. Cela se justifie par le posage du module sur 3 appuis. L’utilisation de 3 lames permet de conserver la symétrie axiale d’ordre 3. Les trois lames permettent de s’assurer que l’anneau porte capteur ne se déformera pas.

Sur la Figure 142on remarquera le maintien en position des capteurs obtenu par déformation élastique de leur logement. Afin de ne pas déformer les capteurs capacitifs lors de leurs bridages nous avons réalisé un alésage pour chaque capteur. Le diamètre de cet alésage est rendu variable par l’usinage de rainures dont la disposition est présentée sur la Figure 142. L’utilisation de vis permet de réduire le diamètre des alésages, ce qui a pour effet de brider le capteur capacitif. Un serrage ainsi réalisé ne serait pas concentrique, ce qui pourrait ovaliser le capteur. Pour cette raison nous avons prévu des évidements. Cette disposition présente deux avantages : d’une part l’effort de serrage exercé sur les capteurs est plus concentrique, d’autre part on s’affranchit des défauts de forme de l’alésage réalisé.

Anneau supérieur porte capteur référence

Anneau supérieur porte capteur pièce de qulification Ressort comprimé Vis épaulée Rondelle Cale étalon Bille Vis de bridage des cales étalons

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Figure 142: maintien en position des capteurs capacitifs

On remarquera sur la Figure 138la mise en place des 4 tables réglables permettant d’accueillir les miroirs associés aux interféromètres. Ces 4 tables permettent de régler l’inclinaison des miroirs pour les rendre perpendiculaires aux faisceaux laser.

On remarquera sur la Figure 139les modules optionnels permettant de réaliser une chaîne métrologique plus courte. Dans ce cas les capteurs visant la référence sont placés sur le porte capteur destiné à la pièce de qualification. Ces capteurs mesurent alors l’intérieur de la référence. Ce choix n’est pas adopté dans la réalisation actuelle de la machine.

rainures

Capteurs capacitifs

Vis de bridage du capteur capacitif du bas

Vis de bridage du capteur capacitif du haut

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3.13.

Structure support des interféromètres laser

L’objectif de cette structure est de maintenir en position les 4 têtes des interféromètres laser destinés à l’étalonnage des capteurs capacitifs.

Les interféromètres font partie de la chaîne métrologique liée à l’étalonnage des capteurs capacitifs. Pour cette raison, leur position relative par rapport aux capteurs capacitifs doit être maîtrisée. On cherche à s’assurer que la position des interféromètres laser ne changera pas malgré des variations de température et des déformations du plateau principal.

La Figure 143 présente la conception détaillée de la structure à barres qui supporte les têtes des interféromètres laser. La Figure 144 présente la réalisation de cette structure intégrée sur la machine complète.

Figure 143: structure support des interféromètres laser

Figure 144: réalisation du module support d'interféromètres Ensemble porte capteur

Colonnes de support des tetes laser

4 lames flexibles Rond en Invar Table de réglage de

l’inclinaison du miroir miroir

Rond en Invar

Tete de lecture des interféromètres

Colonnes de support