Brevet FR2206542A1 — publié le 19740607

L'invention se rapporte aux dispositifs permettant d'obtenir des déplacements suivant deux directions perpendiculaires, appelés aussi tables à mouvements croisés. Elle résoud le problème de la manipulation à distance d'une telle table au moyen de deux axes de rotation assujettis à demeurer fixes dans l'espace. Dans le cas du vide poussé (pression inférieure à 10-4mm de mercure), les systèmes de traversée étanche du type connu ne permettent, en effet, que des rotations sans déplacement latéral. De plus, dans le cas des tables portant des échantillons pour des opérations d'usinage ou de masquage électronique, on recherche une précision de l'ordre du t/100 de mm, vairs du micron. On connatt des tables à mouvements croisés comportant un socle fixe sur lequel se déplace un premier plateau parallèlement à une première direction fixé matérialisée par un premier système de guidage. Un second plateau, supporté par le premier, se déplace par rapport à celui-ci parallèlement à une seconS direction fixe matérialisée par un second système de guidage perpendiculaire au premier. Chacun de ces systèmes est placé sous la dépendance d'un dispositif à écrou et vis. L'un au moins de ces dispositifs# solidaires des plateaux est entraîné dans une translation, ce que l'on désire précisément éviter. L'invention fournit une solution pour résoudre ce problème et permet, en outre, d'assurer une grande précision. Le dispositif selon l'invention, permet d'obtenir des dépla-cements dans deux directions prédéterminées d'un plateau porteobjet situé dans un plan fixe à l'intérieur d'une enceinte accessible à l'opérateur uniquement par deux systèmes de traversée étanches en rotation. Il est caractérisé en ce que les déplacements dans deux directions sont obtenus au moyen d'un arbre n'effectuant que des rotations, entraînant un système vis-écrou situé constamment à l'intérieur de ladite enceinte et traversant ladite enceinte par l'un desdits systèmes de traversée étanches en rotation, ledit écrou étant solidaire dudit plateau et permettant de transformer la rotation dudit arbre en mouvement de translation dudit plateau parallèlement à l'une desdites directions, ledit écrou, pour au moins une direction, étant solidaire d'une pièce montée dans un système de guidage permettant le déplacement dudit plateau suivant une direction perpendiculaire à ladite direction. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront au moyen de la description qui suit et des dessins annexés, parmi lesquels La figure I illustre le principe général de l'invention. La figure 2 est une coupe schématique d'un système connu de guidage de haute précision. La figure 3 est une perspective cavalière d'une partie de la figure 2. La figure 4 est un croquis perspectif d'un dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, illustrant le principe général de l'invention, on a représenté schématiquement une enceinte E de parois E1 et un unplateau carré 1 de centre 0, sur lequel on a tracé - un axe Ox perpendiculaire à un coté 11 du plateau - un axe Oy perpendiculaire au côté 12 adjacent au côté 11. Ce plateau est assujetti à demeurer constamment dans un même plan, qui est celui de la figure 1. il peut se déplacer séparément ou simultanément suivant les directions Ox et Oy de telle sorte que le point O peut occuper un point quelconque à l'intérieur d'un périmètre P qui sera précisé ultérieurement. A cet effet, un système de guidage et un système de commande par vis et écrou sont disposés latéralement le long de chaque côté 11 et 12. Les éléments des systèmes afférents au côté 11 ont reçu des repères constitués par des nombres impairs (pairs pour le côté 12). Ils seront seuls décrits. Les éléments correspondants des systèmes afférents au côté 12 sont respectivement identiques et leurs repères se déduisent des précédents par addition d'une unité au nombre-repère d'un élément quelconque. Le côté Il du plateau 1 est bordé par une glissière 21 dans laquelle coulisse librement un curseur porte-écrou 23. Le curseur porte-écrou 23 porte un écrou 25 traversé par l'extrémité filetée 27 d'un arbre 29. On voit facilement que la rotation d'un bouton de commande 35 situé en dehors de l'enceinte sur l'extrémité de 11 arbre 29~opposée audit écrou fait avancer ou reculer l'écrou 25 et par suite le plateau 1. Sur le côté 12, on trouve un système analogue comportant une glissière 22, un curseur 24, un écrou 26 et un arbre 30 avec son bouton de commande 36 extérieur à l'enceinte. Les déplacements du plateau 1 sont limités soit par l'étendue des parties filetées des arbres 29 et 30, soit par la course des glissières 21 et 22. Le centre O du plateau 1 demeure donc à llin- térieur d'un périmètre P, qui est en fait celui d'un carré par suite de la symétrie du dispositif. On vérifie sur le dispositif de la figure 1 le principe do l'invention. En effet, on commande des mouvements de translation, dans la limite du périmètre P, du plateau 1 à partir d'axes de rotation fixes dans l'espace, de telle sorte que le centre du plateau puisse venir occuper un point quelconque à l'intérieur du périmètre P. Dans le cas d'une enceinte à vide, le dispositif doit âtre modifié comme suit :les arbres 29 et 30 traversent les parois E1 et E2 de l'enceinte par des systèmes 33 et 34 étanches en rotation. Lorsque l'on recherche une très grande précision, de l'ordre de quclques microns, on a recours à des filetages du type "micro métrique1, et à des systèmes de guidage à très faible jeu latéral. On a représenté, à titre d'exemple, figure 2, un tel système de guidage, comportant une glissière à roulement, d'un. type connu dit "rails à rouleaux croisés". Sur la coupe transversale de la glissière, on voit les sections droites de deux éléments en fonte 40 et 41, destinés à coulisser l'un par rapport à l'autre dans le sens longitudinal (perpendiculairement au plan de la figure). Ces éléments ont respectivement la forme approximative d'un T et d'un U (T : élément 40 et U : élément 41). Entre les jambes très courtes du T et du U qui s'interpénètrent, sont calées deux paires de rails en acier 42, 43, 44, 45 à encoches longitudinales ; dans l'espace délimité par les encoches sont disposés des galets cylindriques à axes croisés.Les rails 44 et 45 sont calés dans les angles internes de l'élément 40, les rails 42 et 43 étant calés dans les angles internes de l'élément 41. Pour mieux faire comprendre la disposition réciproque des galets, on a représenté, figure 3, deux galets 46 et 48, maintenus par leurs cages respectives 461 et 481 dans les positions qu'ils occupent en permanence pendant le roulement l'un sur l'autre desrails 42 et 44. Ces galets ont une hauteur à peine inférieure au diamètre de leur section circulaire et sont usinés avec une précision extrême de façon à assurer un écartement constant des rails sur toute la longueur des encoches longitudinales. Mais cela suppose que les rails sont maintenus fermement l'un contre l'autre g cette condition est réalisée soit par une précontrainte de l'élément en U sur l'élément en T soit, comme sur la figure 2, par l'action de vis de réglage.L'élément 40 comporte sur sa longueur des vis telles que la vis 49, visible dans le plan-de la figure agissant sur le rail 44 et l'élément 41 comporte des séries de vis telles que les vis 50 et 51 agissant, dans deux directions perpendiculaires, sur le rail 42. La figure 4 est un croquis perspectif d'un dispositif selon l'invention. On a dessiné en trait interrompu les plans E1 et E2, appartenant à une enceinte partiellenent représentée. Ici la table à mouvements croisés comporte deux plateaux superposés 61 et 62 montés sur un socle fixe 60. Seul le plateau supérieur 62 dispose de deux dégrés de liberté dans un plan parallèle au plan xOy d'un trièdre de référence Oxyz dont l'axe Oz est perpendiculaire aux plans parallèles des plateaux 61 et 62. Un moteur 68 fait tourner un arbre fileté 67 d'axe fixe parallèle à Oy. L'axe 67 pénètre dans un orifice taraudé du plateau 61 lequel est supporté par le socle 60 par l'intermédiaire de rails à rouleaux croisés (601, 602) parallèles à Oy. Le plateau 62 est supporté lui-même par le plateau 61 par l'intermédiaire de rails à rouleaux croisés (610 vu, 611 caché) parallèles à os. Un moteur 66 fait tourner un arbre fileté 65 d'axe fixe parallèle à Ox. L'arbre 65 pénètre dans l'orifice taraudé d'un élément 64 formant avec un élément 63 un assemblage en forme de T. Le plateau 62 possède un pan rabattu en équerre 620 qui forme glissière avec l'élément 63 grâce à un système de rails à rouleaux croisés (621, 622). Si on désigne par Y le système de translation du plateau 61 matérialisé par les rails 601 et 602, par X le système de translation du plateau 62 matérialisé par les rails 610 et 611 enfin par Y1 le système de guidage matérialisé par 11 élément 63 et les rails 621, 622, on vérifie facilement, figure 4#, qu'il n'est pas nécessaire que les deux translations Y et Y1 soient rigoureusement parallèles entre elles, la mise en référence dans le mouvement en XI du mouvement Y étant donné par la guidage Y1. L'invention n'est pas limitée aux systèmes de guidage par rails à rouleaux croisés. Tout autre système mécanique de translation, présentant une grande rigidité transversale, c'est-à-dire un jeu latéral aussi réduit qu'il est possible peut être utilisé dans le dispositif selon l'invention. L'invention est applicable à tout appareil comportant un dispositif de micromanipulation devant traverser un écran de protectien ou d'isolement, par exemple dans le cas d'une enceinte étanche où l'on doit manipuler de l'extérieur un porte-objet et par exemple dans le vide. C'est notamment le cas des microscopes électroniques et des masqueurs électroniques. R E V E N D i C # i i 0 N S 1. Dispositif permettant a'obtenir des déplacements dans detz directions prédéterminées d'un plateau porte-objet situé dans un plan fixe à l'intérieur d'une enceinte accessible à l'opérateur uniquement par deux systèmes de traversée étanches en rotation, caractérisé en ce que les déplacements dans deux directions sont obtenus au moyen d'un arbre n'effectuant que des rotations, entrai- nant un système vis-écrou situé constamment à l'intérieur de ladite enceinte et traversant ladite enceinte par l'un desdits systèmes de traversée étanches en rotation, ledit écrou étant solidaire dudit plateau et permettant de transformer la rotation dudit arbre en mouvenent de translation dudit plateau parallèlement à l'une des dites directions, ledit écrou, pour au moins une direction, étant solidaire d'une pièce montée dans un système de guidage permettant le déplacement dudit plateau suivant une direction perpendiculaire à ladite direction. 2. Dispositif selon la-revendication 1, caractérisé en ce que lesdits systèmes de #guidage sont des glissières de précision meil- leure que le 1/100 de mm, du type comportant des rails à rouleaux croisés. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte un socle (60 figure 4) et deux plateaux superposés (61 et 62), le plateau (61) étant déplaçable par rapport au socle (60) selon une direction (oy) en étant guidé par des rails à rouleaux croisés, le plateau (62) étant déplaçable par rapport au plateau (61) selon une direction (Ox) perpendiculaire à Oy en étant guidé par des rails à rouleaux croisés, ledit plateau (62) présentant un pan rabattu en équerre (620) muni d'un système de guidage par rails rouleaux croisés parallèles à la direction (Oy), ledit système de guidage étant déplacé suivant la direction (Ox) par un système de commande de translation parallèle à la direction (Ox). 4. Dispositif selon le revendication 1, caractérisé en ce que lesdits axes tournants- sont mus par des moteurs électriques. 5. Appareil selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que ladite enceinte est une enceinte étanche au vide. 6. Appareil selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que ladite enceinte contient un appareil dtirr.n- dilation 7. Masqueur électronique comportant un dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 4.