Brevet FR2251412A1 — publié le 19750613

La présente invention concerne un passage tournant permettant de manipuler un échantillon, que l'on désire déplacer et qui est situé dans une enceinte close, Jusqu'à présent, il n'était pas connu de réaliser à partir d'un seul passage tournant, trois mouvements, Une solution consistait à prendre trois organes différents et à les monter sur l'enceinte, les organes étant alors absolument distincts, Cette solution comprend divers inconvénients; en effet, dans le cas d'une enceinte à ltintérieur de laquelle on fait le vide, il y a trois ouvertures à pratiquer dans cette enceinte pour y déposer lesdits organes, augmentant ainsi les risques de fuite, Une autre solution consiste à combiner deux organes de manière à ne former qu'un seul passage tournant, Dans ce cas, il nty a qu rune ouverture à pratiquer dans l'enceinte, le passage tournant permettant deux mouvements, Gé néralement, il stagit d'un mouvement de rotation et d'un mouvement de translation; bien entendu, pour avoir un troisieme mouvement, il faut réaliser un autre passage tournant et pratiquer une deuxième ouverture dans l'enceinte, De plus, les systèmes connus de passage tournant à deux mouvements ne permettent pas d'obtenir une indépendance totale de ces mouvements, l'un interférant sur l'autre; une conséquence à ce niveau est le manque de précision dans les déplacements de l'échantillon que l'on veut manipuler, En outre, de tels systèmes ne permettent pas de conserver un vide poussé dans l'enceinte, La présente invention, outre le fait qu'elle pallie ces inconvénients, offre de nombreux avantages, En effet, elle réalise un passage tournant à trois mouvements, limitant à une seule le nombre des ouvertures à pratiquer dans lten- ceinte où est l'échantillon, facilitant ainsi l'étanchéité de l'enceinte, Une caractéristique de l'invention est que les trois mouvements sont effectués par rapport à un meme axe qui supporte l'échantillon, Une autre caractéristique de l'invention est que les manettes commandant les mouvements de translation, rotation, changement angulaire ne sont pas à action directe, des moyens permettant de décomposer chacun de ces mouvements en au moins deux mouvements annexes, Un avantage de cette décomposition est une précision accrue au niveau des déplacements. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante en se référant aux figures parmi lesquelles - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du passage tournant, - la figure 2 est une vue de dessus montrant l'extrémité du passage tournant où se trouve l'échantillon, - la figure 3 est une vue en perspective -d'un détail du passage tournant, et - la figure 4 est une vue en coupe selon la section IV-IV de la figure 1. En se référant à la figure 1, on voit une coupe longitudinale du passage tournant. L'échantillon que l'on désire manipuler se trouve dans une enceinte fermée 1. On pratique dans cette enceinte une ouverture, dans laquelle on introduit le passage tournant, qui est fixée à ladite enceinte par l'intermédiaire d'une bride 2 et d'un joint d'étanchéité 3. Ce joint est d'autant plus nécessaire que le vide pratiqué à l'intérieur de l'enceinte 1 est poussé. Le fait que l'on fait le vide à l'intérieur de l'enveloppe n'est qu'une possibilité; il est bien entendu que le passage tournant, objet de la présente invention, peut également être utilisé dans d'autres cas, notamment lorsque l'enceinte est sous pression, ou bien contient un gaz particulier, ou bien encore lorsqu'elle contient de l'air à la pression atmosphérique, des nécessités faisant que l'on doit manipuler l'échantillon àdistance et/ou avec précision. Cependant, le passage tournant tel qu'il est réalisé ici permet de l'adapter à une enceinte à l'intérieur de laquelle règne le vide moléculaire. Le passage tournant comprend principalement un corps 4 fixé à la bride 2 par l'intermédiaire de vis 5. A l'intérieur de ce corps 4 sont adaptés les divers organes permettant d'effeetuer les mouvements de translation, changement angulaire, rotation. Le mouvement de translation le long de l'axe ZZ est commandé par une manette de commande 6 solidaire d'une vis de commande 7. Une action de l'utilisateur sur dette manette provoque la rotation de l'ensemble manette-vis de commande, cette dernière se déplaçant le long d'un filetage 8 pratiqué à l'intérieur du corps 4. A ltintérieur de la vis de commande, à l'une de ses extrémités, se trouve un roulement 9 maintenu en place, d'une part par un circlips 10, d'autre part par une butée de roulement 11. Le mouvement hélicoïdal de la vis 7, est décomposé par le roulement qui transmet à un guide central 12 uniquement un mouvement de translation. Ce guide central 12 est solidaire à l'une de ses extrémités de divers organes dont l'un supporte l'échantillon, Une rotation de la manette 6 permet donc d'obtenir une translation de l'échantillon, En outre, afin que le guide central 12 n'ait que le mouvement de translation, on utilise une clavette 13, préférentiellement du type triangulaire, Une vis pointeau 14 et un contre écrou 15 permettent de régler l'action de la clavette 13 sur le guide central 12. Selon la figure 1, on voit que la vis de commande est à bout de coupe se; dans cette position, la translation ne peut s'effectuer que dans un sens allant de la gauche vers la droite en se référant à cette figure 1. Le mouvement de changement angulaire par rapport à l'axe ZZ est réalisé à l'aide d'organes également représentés à la figure 1. Une manette de commande 16 est solidaire d'une pièce 17 filetée intérieurement. Une vis micrométrique 18 se déplace le long de ce filetage lorsqu'on tourne la manette 16. Par réaction, et de façon connue de l'homme de l'art, cela entraîne la translation d'un axe de commande 19. Cet axe de commande 19 se déplace à l'intérieur d'une branche d'un support d'axe 20 coudé. Dans la deuxième branche du support 20 se trouve un deuxième axe de commande 21; la liaison entre les axes 19 et 21 étant réalisée à l'aide de divers moyens, notamment à l'aide de billes 22. Une translation de l'axe 19 entraîne bien celle de l'axe 21, des moyens annexes2 non représentés, tels qu'un ou plusieurs ressorts travaillant en traction permanente permet à l'axe 21 de revenir vers le coude du support d'axe 20. Par suite, une rotation de la manette 16 permet une translation de l'axe 21. A l'extrémité de l'axe 21 se trouve une pièce 23 dont la forme générale est celle d'un U. Cette pièce définit un plan moyen perpendiculaire à l'axe 21. A l'extrémité de chacune des branches de 1'U se trouve une piste préférentiellement rectangulaire 24. Ces pistes 24 sont planes, et leur plan est perpendiculaire auxdites extrémités; de plus, elles sont parallèles entre elles et perpendiculaires audit plan moyen.Sur ces pistes 24 repose un tambour 25 dont l'axe de rotation XX est perpendiculaire au plan de la figure Préférentiellement, ce tambour se présente sous forme de deux cylindres 25 de faible épaisseur dont la tranche munie de linguets repose sur chacune des pistes, On entend par linguets, dans la présente description et dans les revendications qui suivent, une bande métallique de faible épaisseur assurant la relation dans le déplacement entre une partie plane en translation et une partie cylindrique en rotation; cette bande est fixée à une de ses extrémités à la partie plane, et à l'autre extrémité à la partie cylindrique. Afin qu'il y ait réciprocité de mouvement, on dispose deux linguets antagonistes. Un mode de réalisation de ce système à linguets est représenté à la figure 3, en perspective, On y voit la pièce 23, les pistes 24, les cylindres 25 et les linguets 27 et 28. L'échantillon à manipuler se trouvant entre les deux cylindres au niveau de leur axe de rotation. La translation des pistes 24 dans un sens ou dans l'autre permet grâce à ce système de faire tourner les cylindres, provoquant ainsi le changement angulaire désiré pour l'échantillon. D'autres systèmes sont possibles pour transformer le mouvement de translation de l'axe 21 en mouvement de rotation du support de l'échantillon; à cet effet, on pourrait utiliser une crémaillère, On utilise cependant préférentiellement le système à linguets car celui-ci offre de nombreux avantages. Tout d'abord, il n'y a que peu de frottements, donc peu d'usure, et par suite une plus grande fiabilité de l'appareil. De plus, la précision avec laquelle on peut réaliser les linguets permet d'effectuer le changement angulaire avec une finesse accrue, La figure 2 montre en vue de dessus l'extrémité du passage tournant où l'échantillon repose sur le plateau 26. La figure 4 est une vue en coupe correspondant à la section IV-IV de la figure 1, et représente les organes commandant en partie la rotation de l'échantillon autour de l'axe ZZ. Selon cette figure 4, on voit la manette de commande 29 dont l'axe est perpendiculaire au plan de la figure 1. Cette manette 29 comprend à-l'intérieur de celle-ci une pièce 30, solidaire de la manette et filetée intérieu rement, Le corps de commande 31 se termine à l'une de ses extrémités par une vis micrométrique 32 qui se déplace le long du filetage de la pièce 30. Comme cela a déjà été vu plus haut, par réaction, et de façon connue de l'homme de l'art, la rotation de la manette 29 donc de la partie filetée 30 entraîne la translation d'un axe de commande 33 dont une extrémité se trouve à l'intérieur de la manette 29 alors que l'autre extrémité, dont on voit la section à la figure 1, comporte une partie plane 34 sur laquelle repose une partie cylindrique 38 munie de linguets, On retrouve donc la transformation d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation à l'aide de linguets avec les avantages énoncés précédemment, Ces linguets sont référencés 35. Une pastille 36 et un système vis pointeau-contre écrou 37 permet d'assurer le contact du plateau 34 avec les linguets situés sur le corps 38. La partie cylindrique 38 fait office de guide; sa rotation est libre puisque l'on a eu soin de disposer un roulement 39. Le guide 38 est solidaire du support d'axe 20, ce dernier passant par l'axe ZZ du guide. La rotation du guide 38 entraîne donc celle du support d'axe 20; la rotation de ce dernier est également libre et n'implique aucun mouvement aux autres organes situés dans cette partie du passage tournant, notamment au guide central 12. Des moyens annexes tels que des roulements 40 et 41, ou tout autre moyen équivalent isole du reste de l'appareil le support d'axe 20. L'extrémité du support d'axe où se trouve l'axe 21 va également subir une rotation grâce à des moyens eonnus en soi et comprenant notamment un palier 42 et des roulements 43 et 44; à la suite de ces mouvements, le palier 42 va également se déplacer, entraînant ainsi la rotation de la cage de roulement 45 Cette cage comprend en outre deux roulements 46 et 47 maintenus en place à l'aide d'une butée de roulement 48 solidaire du guide central 12, et d'entretoises 49. La cage de roulement 45 est fixée au corps de porte échantillon 50 et sa rotation par rapport à l'axe ZZ provoque bien la rotation selon cet axe du corps 50 et par suite celle de l'échantillon. Comme cela ressort de la description précédente, chacun des trois mouvements est indépendant par rapport aux autres et a lieu par rapport à un même axe ZZ. De plus, il convient de noter que le mouvement que l'on imprime à chacune des manettes n'est pas, comme cela est le cas habituellement, le mouvement que l'on veut imprimer à l'échantillon En effet, chacun des mouvements commence par un mouvement de rotation d'une manette, cette rotation agissant sur une vis micrométrique dont la précision permet d'obtenir une grande finesse au niveau des mouvements. Bien entendu2 pour quantifier ces mouvements, on a intéret à mettre des graduations du type vernier sur les manettes et sur les corps 4, 38, 31. Un autre problème soulevé est celui de l'étanchéité; ce problème est capital lorsque le vide utilisé dans l'enceinte est le vide moléculaire. A cet effet, on dispose dans le passage tournant de trois soufflets 51, 52, 52, & . Préférentiellement, les soufflets 51 et 52 sont du type hydroformé, et le soufflet 53 est du type à coupelles. On a intérêt à placer les soufflets le plus près possible de l'en- ceinte de telle sorte que le reste du mécanisme se trouve sorti de ladite enceinte. Ce sont alors ces soufflets qui sont en contact avec le vide et non pas les differents mécanismes. Les exemples de réalisation pratique donnés ci-dessus le sont à titre purement indicatif et nullement limitatif, l'homme de l'art pouvant, sans sortir du cadre de la présente invention, apporter des modifications techniques à l'invention. De même, on ne sort pas du cadre de la présente invention si l'on réalise un passage tournant à un ou deux mouvements reprenant les caractères essentiels du ou des mouvements indiqués dans la description. REVENDICATIONS 1) Passage tournant, caractérisé en ce qu'il comprend trois mouvements à savoir de translation, de rotation, de changement angulaire. 2) Passage tournant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois mouvements sont effectués par rapport à un même axe qui supporte 1 lé- chantillon que liron veut déplacer en translation, rotation, changement angulaire. 3) Passage tournant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractéri- sé en ce que chacun des mouvements se fait indépendamment des autres 4) Passage tournant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des trois mouvements est obtenu à l'aide de moyens qui décomposent le mouvement désiré en au moins deux mouvements annexes 5) Passage tournant selon la revendication 4, caractérisé en ce que des premiers moyens décomposent le mouvement de changement angulaire en trois mouvements annexes à savoir, un premier mouvement annexe de rotation, un mouvement annexe de translation, un deuxième mouvement annexe de rotation. 6) Passage tournant selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier mouvement annexe de rotation est obtenu par action de l'utilisateur sur la manette de commande qui agit sur une vis micrométrique, ou tout autre moyen équivalent, ladite manette de commande comprenant en outre un axe de commande et des moyens connus en soi permettant de transformer ce premier mouvement annexe de rotation en un mouvement annexe de translation de l'axe de commande. 7) Passage tournant selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit mouvement annexe de translation est obtenu à l'aide d'un sys teme comprenant notamment un support d'axe coudé renfermant deux axes de commande, le premier axe de commande étant relié de façon connue en soi à la manette de commande et étant situé dans une branche du support d'axe, le deuxième axe de commande se trouvant dans l'autre branche du support d'axe, des moyens auxiliaires assurant la liaison entre les deux axes, le deuxième axe agissant en outre sur des moyens annexes transformant le mouvement annexe de translation en un deuxième mouvement annexe de rotation. 8) Passage tournant selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens auxiliaires assurant la liaison entre les deux axes sont des billes. 9) Passage tournant selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit support d'axe est isolé des organes concernant les deux autres mouvements obtenus par le passage tournant, à l'aide de roulements 10) Passage tournant selon l'une des revendications 5 ou 7, caractéri sé en ce que ledit deuxième mouvement annexe de rotation est obtenu à l'aide d'un système du type à linguets 11) Passage tournant selon la revdndication 4, caractérisé en ce que des deuxièmes moyens décomposent le mouvement de translation en deux mouvements annexes, à savoir un mouvement annexe de rotation etun mouvement annexe de translation. 12) Passage tournant selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit mouvement annexe de rotation est obtenu à l'aide de la manette de commande qui agit sur une vis de commande, ladite manette de commande ayant le meme axe que la manette commandant le mouvement de changement angulaire. 13) Passage tournant selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit mouvement annexe de translation est obtenu à l'aide d'un guide dont le mouvement provoque la translation de divers organes auxquels est relié le guide, à l'une de ses extrémités, l'un de ces organes supportant I'échantillon, des mo- yens auxiliaires permettant en outre d'empêcher le guide d'effectuer une rotation. 14) Passage tournant selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens auxiliaires consistent en une clavette solidaire du corps du passage tournant, préférentiellement triangulaire, et ne permettant au guide qu'un mouvement de translation. 15) Passage tournant selon la revendication 11, caractérisé en ceque la transformation dudit mouvement annexe de rotation en ledit mouvement annexe de translation est obtenue à l'aide d'un roulement 16) Passage tournant selon la revendication 4, caractérisé en ce que des troisièmes moyens décomposent le mouvement de rotation en trois mouvements annexes, à savoir un premier mouvement annexe de rotation, un mouvement annexe de translation, un deuxième mouvement annexe de rotation. 17) Passage tournant selon la revendication 16, caractérisé en ce que le premier mouvement annexe de rotation obtenu à l'aide d'une manette de commande, et le mouvement annexe de translation sont obtenus à l'aide de systèmes semblables à ceux utilisés dans le premier mouvement annexe de rotation et le mouvement annexe de translation du mouvement de changement angulaire du passage tournant, ladite manette de commande ayant un axe perpendiculaire à celui de la manette commandant le mouvement de changement angulaire 18) Passage tournant selon la revendication 16, caractérisé en ce que le deuxième mouvement annexe de rotation est obtenu par un système du type à linguets, ledit système provoquant la rotation du support d'axe renfermant les deux axes utilisés dans le mouvement de changement angulaire, cette rotation entraînant la rotation de divers organes dont l'un supporte l'échantillon, des mo- yens connus en soi permettant la rotation de la partie coudée du support d'axe 19) Passage tournant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune des manettes commandant l'un des mouvements du passage tournant est munie d'un vernier