Brevet FR2248915A1 — publié le 19750523

L'invention est relative aux systèmes pour transférer un objet d'une position à une autre, par un mouvement complexe dont le début au moins et éventuellement la fin doivent s'effectuer dans une direction transversale S la direction générale du transfert ; un tel mouvement pouvant se révéler nécessaire dans de nombreuses applications possibles, par exemple pour assurer la manoeuvre d'une aiguille de prélèvement par rapport à un liquide contenu dans un échantillon et éventuellement l'y ramener après rinçage ou autre opération, pour la manoeuvre d'objets (bouteilles, etc.) placés dans des supports creux dont il faut les extraire, ou encore pour assurer, dans les machines-outils le déplacement d'un organe suivant un mouvement carré, par exemple pour l'usinage de trous carres, pour le détourage carré d'une pièce, etc., toutes autres applications pouvant etre imaginées. Jusqu'à présent, on a eu recours, pour assurer de tels déplacements, des mécanismes compliqués et coûteux, L'invention propose, pour réaliser de tels systèmes, un mécanisme simple, basé sur la théorie des mouvements hypo ou épicycloldaux. Elle consiste principalement, pour réaliser les systè- mes du genre en question, à lier, le support de l'objet a deplacer, au mouvement d'un point convenablement choisi sur une pièce roulant sur un cercle directeur, suivant un rayon déterminé par rapport à celui du cercle directeur, notamment égal au quart de ce dernier rayon. On sait que le mouvement hypocycloidal d'un point quelconque de la circonférence d'un cercle de rayon r roulant a l'intérieur d'un cercle R égal 4r, notamment fixe, se caractérise par une courbe dite en as de carreau, le petit cercle faisant autour de son axe un tour complet lors de son roulement suivant un quart de la circonférence du grand cercle. La disposition propre à l'invention repose sur cette constatation qu'un point déterminé tournant avec le petit cercle, choisi hors de sa circonférence, décrit une courbe qui se rapproche sensiblement de celle d'un carré. On se servira donc du mouvement ainsi obtenu pour, suivant un premier côté du carré, dans le premier mode d'application envisagé plus haut, déplacer un objet en vue de le faire par exemple sortir d'un support ou dispositif, puis suivant le côté suivant du carré, pour réaliser le mouvement de transfert, et, éventuellement, suivant le côté suivant, pour faire pénétrer ledit objet dans un autre support ou dispositif, le mouvement étant d'ailleurs réversible. Ce qui vient d'être dit, relativement à un mouvement hypocycloidal, est évidemment applicable au mouvement épicycloi"- dal, qui se ramène au précédent. Dans ce dernier cas, c'est-à-dire celui du mouvement épicycloidal, on a recours au mouvement d'un petit cercle amené à rouler autour d'un plus grand cercle auquel il est lié par un cercle inverseur intermédiaire, les rayons des deux cercles extrêmes étant de préférence, ici encore, dans le rapport de 1 à 4. S'agissant donc, par exemple, de déplacer un organe (aiguille de prélèvement notamment) verticalement de bas en haut, puis horizontalement, puis verticalement de haut en bas et inversement, on a avantageusement recours à une sorte de potence que l'on déplace en la reliant, de façon appropriee, un système du type venant d'être décrit, tous autres moyens analogues pouvant être utilisés dans le même but. L'invention consiste, mises à part les dispositions qui précèdent, en certaines autres autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parléci-après. Elle vise, plus particulièrement, certains modes d'application (notamment ceux pour lesquels on l'applique au transfert d'un organe, tel qu'une aiguille de prélèvement, necessitant un premier mouvement dans une direction transversale ou oblique au transfert), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions ; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les systèmes du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement et les installations utilisant de tels systèmes. Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnes surtout à titre d'indication. Les figures 1 et 2, de ces dessins, montrent respectivement, en élévation et vue latérale schématique, portions en coupe, un système pour assurer le transfert d'une aiguille de prélbvement au cours d'une opération de laboratoire, ce système étant établi conformément à l'invention. La figure 3 illustre schématiquement le fonctionnement d'un système hypocycloidal, pour illustrer le principe de l'invention. La figure 4 illustre semblablement le fonctionnement d'un système du genre épicyclodal. Les figures 5 et 6 illustrent semblablement aux figures 1 et 2, un système de transfert, selon une variante. Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple, tout d'abord, d'assurer le transfert d'un organe dans une direction d'abord transversale à son transfert, par exemple verticale, puis dans une direction horizontale, on s'y prend comme suit ou d'une façon analogue. On utilise, pour réaliser un tel mouvement, le principe des systèmes hypo ou épicycloldaux, en choisissant convenablement un point du système, de sorte que son mouvement soit assimilable à un mouvement carré. On a illustré, sur les figures 3 et 4, le principe d'un tel mouvement. En se référant d'abord à la figure 3, oh est illustré le roulement, à l'intérieur d'un cercle de rayon R et de centre M, d'un cercle de rayon plus petit r, on sait que, lorsque le R rayon r est égal à R, un point quelconque de la circonférence du petit cercle décrit une courbe dite en "as de carreau", comme représenté en 1 sur la figure. Le fait que le point en question décrit une courbe continue à quatre points de rebroussement provient de ce que le petit cercle fait un tour sur lui-même en roulant sur un quart de tour du grand cercle, c'est-à-dire en passant de la position MOI à la position MO3. Le point A1 pris initialement sur le rayon O1A1 vient d'abord en A2 pour la position intermédiaire à 450 figurée par le rayon MA2O2, puis il vient en A31 à l'extrémité du rayon M03 pour la position finale à 900. La courbe A1 A2 A3 est une courbe rentrante. On obtient une semblable courbe dans chacun des quatre quadrants. Si maintenant, au lieu de considérer initialement un point A1 du cercle de petit rayon, on considère un autre point du cercle, par exemple indiqué en Bl, figure-3, sur le rayon MOl, on constate, pour un choix convenable de ce point, que la courbe A1 A2 A3 susvisée devient sensiblement une droite telle que B1 B2 B3. Il est possible de calculer à priori la position du point B1, par exemple déterminé par sa distance x au centre notamment de la façon suivante. Du fait que le lieu des points Bl, lors de la rotation du petit cercle, autour de son axe et autour de l'axe M, est supposé être la droite B1 B3, cette droite passe par le point B2 du triangle M B1 B3, composé de deux triangles rectangulaires M B1 B2 et M B2 B3. Or, dans ces triangles, on a M B2 B B1 B2 B2 3 D'autre part, on a M O1 = M A1 A1 O1 = 3r M B1 l M O1 + x = 3r = x Mais M B2 = 3r - x. En écrivant M B2 = B1 B2, on trouve : 3r - x = (3r + x) ## , d'où l'on tire Par ailleurs, on calcule semblablement la longueur de la course B1 B3 qui est égale a B1 B = 12r 'K2+1 En réalité, la pratique montre que le lieu réel n'est part tout à fait une droite, mais une hypocycloïde très aplatie et assimilable à une droite, l'écart étant négligeable. De toute façon, la méthode susvisée est très suffisante pour calculer x, donc la position du point Bl. Mais il est évident qu'on pourrait déterminer cette valeur par l'expérience, c'est-à-dire par tâtonnements. En général, on aura plutôt recours à un système épicy cloidal, qui se rapporte aisément au cas de l'hypocycloïde. En effet, supposons, comme illustré sur la figure 4, que l'on prévoie trois cercles Cl C2 C3, de rayons respectifs rl r2 r3, avec un cercle central fixe C3 de centre M et les deux autres cercles C1 C2 tournant ensemble et sur le cercle central, en étant pivotés autour d'axes 1 2 portés par une manivelle 2 tournant autour de M. Si, ici encore, et a titre d'exemple, le rayon rl est le quart du rayon r3 du cercle central (##) = 4, on démontre aisément que le mouvement d'un point B1 du petit cercle C1 peut se rapporter a celui du même point d'un cercle c de rayon r tournant d'un mouvement hypocycloïdal à l'intérieur d'un cercle C de rayon R et de même centre M, avec la condition R = 4r. Pour calculer R et r, a partir des rayons rl r2 r3 il suffit d'écrire que la distance entre le centre O1 et le centre M est égale a 3r r1 +r2 +r3 f 3r, d'ou r et, par suite R qui est égal à 4r. Voici un exemple numérique. On peut choisir rl r2 = 22,5 r3 = 4r1 = 60 d'out : 15 + 22,5 + 60 = 120 = 3r r = 120 = 40 3 R = 4r - 160. Ce sont ces valeurs qui apparaissent sur la figure 4. On en déduit la valeur de x, comme dans le cas de la figure 3. Bien entendu, ici encore, on pourrait, au lieu d'appliquer le calcul, recourir à l'expérience. Partant des dispositions de principe qui viennent d'être données, on peut établir tout système cinématique permettant de déplacer un objet quelconque suivant un mouvement en forme de ligne brisée, ayant substantiellement une allure de carré, comme indiqué en PQST sur la figure 1. C'est ainsi que, figure 1, supposant qu'on veuille déplacer, suivant un tel mouvement, une aiguille 3 pour des prélèvements à effectuer à partir d'une éprouvette 4, afin d'amener ladite aiguille dans tout autre récipient pour les expériences, ou encore dans un autre récipient de lavage tel que 5, on pourra avoir recours, par exemple, à une potence 6 dont un bras 7 porte l'objet ou aiguille 3, tandis que l'autre bras 9 est lié à un système du genre de celui susvisé, tous moyens étant prévus pour maintenir substantiellement la verticalité des supports 7 et 9, ou l'horizontalité de la potence 6. Un mode de réalisation commode consiste à faire supporter l'un des bras 9 de ladite potence par un double système du genre de celui susvisé. Par exemple, le bras 9 (fig.l) sera relié en un premier point B1 d'un système tel que susvisé et, plus bas, à un deuxième point Bl d'un système analogue dont les mouvements sont conjugués à celui du premier. Cette conjugaison a lieu par exemple en rendant solidaire les deux manivelles correspondantes 2, à travers les deux cercles C3 supposés fixes, c'est-a-dire solidaires du châssis tel que 10 (fiv.2), respectivement de deux engrenages slt s2 tournant dans le même sens, en combinaison avec un pignon central t.- On voit sur la figure 2 que les divers cercles Cl, C21 C3 sont des roues dentées, et que les cercles Cl et C2 tournent autour d'axes l et 2 montés sur les manivelles 2. Les points B1 et B; sont portés par des éléments coudés il solidaires des axes 01. Enfin, l'ensemble est entraîné à l'aide d'un moteur 12 attaquant le pignon central t. Un tel ensemble donne bien lieu à un mouvement carré dont l'allure (PQST) est schématisée en pointillé, comme indiqué sur le dessin. Il va de soi qu'on peut utiliser un seul système conforme à l'invention, le maintien de l'orientation initiale de la potence, ou autre support, étant obtenu par les moyens de guidage ap propriés,comme des glissières verticales et horizontales. On a représenté sur les figures 5 et 6 un système de guidage de ce genre pour lequel le bras 9 de la potence, articulé en B1 sur la manivelle 11, est guidé verticalement grâce à au moins un galet 13 se déplaçant dans une fente ou rainure 14 d'un support 15 susceptible de coulisser horizontalement sur une tige de guidage 16. Dans le premier mouvement PQ, le bras 9 se deplaçant donc verticalement sur la potence, le support 15 demeure pratiquement immobile. Dans le second mouvement OS, ledit support se déplace horizontalement avec l'ensemble de la potence. Enfin, dans le troisième mouvement ST, le bras 9 descend. Le tout semblablement dans le mouvement inversé. Il convient d'ajouter que l'ensemble qui vient d'être décrit et qui travaille dans un plan vertical, pourrait être combiné avec des moyens cinématiques complexes, par exemple permettant a l'ensemble du châssis 10 d'être déppacé autour d'un axe vertical. En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut établir des ensembles qui'permettent de déplacer un point suivant le mouvement substantiellement carré décrit cidessus, avec possibilité d'inverser le mouvement lorsque désiré pour ramener le tout à la position initiale. L'application a des aiguilles utilisées dans les laboratoires, notamment pour les prélèvements sanguins et autres, n'est donnée qu'a titre d'exemple et il est bien certain que l'invention pourrait s'appliquer chaque fois qu'il s'agit-de déplacer un objet, avec la condition qu'initialement il soit déplacé dans une certaine direction pour y être ensuite ramené en direction généralement transversale à celle du mouvement principal à accomplir. On peut également, comme indiqué plus haut, envisager l'application de l'invention aux organes de machines-outils, par exemple pour l'usinage de trous carrés, pour le détourage carré d'une pièce, etc. Comme il va de soi et comme il résulte ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite donc nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Système pour transférer un objet d'une position à une autre, par un mouvement complexe dont le début au moins et éventuellement la fin doivent s'effectuer dans une direction transversale à la direction générale du transfert, caractérisé par le fait que le support de l'objet à déplacer est lié au mouvement d'un point-convenablement choisi sur une pièce roulant sur un cercle directeur, suivant un rayon déterminé par rapport à celui du cercle directeur, notamment égal au quart de ce dernier rayon. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mouvement choisi est du type hypocycloldal, avec un petit cercle de rayon r roulant à l'intérieur d'un cercle de rayon 4r, caractérisé par le fait que la distance entre le point choisi du petit cercle et son centre est prise substantiellement égale à 3 - Système selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il est du type épicycloidal, ledit système comprenant un double satellite, avec rayons rl et r2, tournant autour d'un cercle central fixe de rayon r3, et avec r3 = 4, r1 l'ensemble se ramenant à un mouvement hypocycloidal et la distance x pouvant se calculer par la formule de la revendication 2. 4 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, notamment pour déplacer une aiguille de prélèvement en la faisant sortir d'une éprouvette, pour l'amener en un autre endroit et la ramener ensuite à sa position première, caractérisé par le fait que ladite aiguille (ou autre objet) est portée par une potence propre à maintenir son orientation première et dont un point est lié à un dispositif cinématique tel que spécifié dans l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5 - Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la potence a l'un de ses bras articulé en deux de ses points sur un dispositif articulé à deux bras parallèles parallèles tournant autour de deux centres correspondants, bras avec lesquels sont respectivement combinés deux dispositifs du genre spécifié dans l'une quelconque des revendications 1 à 3. 6 - Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'un des bras de la potence est articulé à l'extremi- té d'un dispositif du genre spécifié dans l'une quelconque des revendications 1 à 3, en combinaison avec des moyens de guidage maintenant ltorientation dudit bras. 7 - Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le bras est guidé dans une coulisse parallèle à l'un des côtés du carré caractérisant le mouvement, cette coulisse étant elle-même susceptible de se déplacer transversalement à sa direction. 8 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est appliqué a des organes de machines-outils, notamment pour l'usinage des trous carrés ou encore pour le détourage carré d'une pièce.