Brevet FR2312694A1 — publié le 19761224

La présente invention concerne un dispositif pour manoeuvrer un objet par déplacement de ses points sur des surfaces sphériques par rapport à un système de référence fixe ou un autre objet. Des dispositifs de ce genre constituent une sorte d'articulation sphérique à laquelle est relié un objet qui, à cause de sa liaison avec l'articulation sphérique, peut être manoeuvré de telle manière que ses points soient déplacés sur des surfaces sphériques concentriques par rapport au centre de l'articulation sphérique. Toutefois, si le centre commun des surfaces sphériques n'est pas accessible, on a, jusqu'à présent, en vue du guidage de l'objet de la manière indiquée ci-dessus, prévu des surfaces sphériques de référence comme glissières de guidage, qui offrent une précision relativement faible ou impliquent des moyens techniques considé- rables pour aboutir à des précisions élevées. Le but de la présente invention est de prévoir un dispositif permettant un déplacement précis de tous les points d'un objet sur des surfaces sphériques concentriques par rapport à un système de référence fixe ou un autre objet, même dans le cas où le centre commun des surfaces sphériques concentriques n'est pas accessible. Suivant l'invention, cet objectif est atteint par une charnière à deux volets, l'un de ceux-ci étant raccordé par un axe d'articulation à l'objet à manoeuvrer et l'autre volet étant raccordé à un axe d'articulation qui est stationnaire ou fixé sur l'autre objet, tous les axes d'articulation se croisant au centre commun des surfaces sphériques. Conformément à un mode de réalisation avantageux du dispositif décrit ci-dessus, il est prévu une seconde charnière à deux volets, l'un de ceux-ci étant raccordé par un axe d'articulation à l'objet à manoeuvrer et l'autre volet étant raccordé à un axe d'articulation qui est stationnaire ou qui est relié à l'autre objet, de manière à ce que tous les axes d'articulation se croisent en un point commun. Selon ce mode de réalisation, tous les points de l'objet à manoeuvrer se déplacent sur des cercles situés dans des plans radiaux par rapport à une ligne de jonction entre le centre des surfaces sphériques et le point commun.Il est insisté encore une fois sur le fait que ni le centre des surfaces sphériques, ni le point commun n'ont besoin d'autre accessibles pour réaliser, dans les limites de tolérance de précision des axes d'articulation, une manoeuvre précise de l'objet par déplacement de ses points sur les cercles mentionnés. Des dispositifs du genre proposé conviennent pour la construction de parois-accordéon de séparation devant se déplier suivant une courbe, sans l'utilisation d'un axe au centre de courbure, ou bien pour des escaliers escamotables tournant ou en colimaçon sans utilisation d'un noyau d'escalier. Un tel dispositif peut en outre être utilisé pour le guidage d'un outil de travail, par exemple sur une surface sphérique ou bien, conformément au mode de réalisation précité, sur des cercles lorsque les centres de courbure ne sont pas accessibles, ceci pour ne citer que quelques unes des nombreuses applications. L'invention couvre également une articulation homocinétique qui est conçue par la mise en oeuvre des idées expliquées ci-dessus. On décrire ci-après, de manière plus détaillée, quelques exemples de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif pour manoeuvrer un objet par déplacement de ses points sur des cercles dont les centres sont situés sur un axe commun; la figure 2 est une vue en perspective d'une variante du mode de réalisation montré sur la figure 1 et la figure 3 est un dispositif pour manoeuvrer un objet par déplacement de ses points sur des surfaces sphériques concentriques et se présentant sous forme d'une articulation homocinétique. Sur la figure 1 on aperçoit un objet sous forme d'une plaque 1 qui est solidaire en 2 d'une construction ou d'une fondation et qui stationnaire. La plaque 1 est reliée par une charnière à double volet 3 à un autre objet 4 sous forme d'une plaque, le raccordement de la charnière 3 aux deux plaques 1 et 4 étant réalisé par l'intermédiaire d'axes d'articulation qui se croisent en un point commun M situé également sur l'axe d'articulation de la charnière. Le point M peut bien entendu être un point fictif et ne pas faire partie de la charnière 3. Il est prévu en outre une seconde charnière à deux volets 5, dont les extrémités sont reliées par des axes d'articulation aux plaques 1 et 4, les axes d'articulation de la charnière 5 faisant un angle déterminé avec ceux de la charnière re 3. Tous les axes d'articulation de la charnière 5 se croisent en un point commun P. Les volets des charnières 3 et 5 ont donc essentiellement une forme trapézoidale, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1. A cause de la liaison à charnière 3 et 5 entre les plaques 1 et 4, la plaque 4 peut être manoeuvrée par rapport à la plaque 1 de telle manière que tous les points de la plaque 4 soient déplacés par rapport à la plaque 1 sur des. cercles dont le centre se situe sur la ligne de jonction entre les points M et P. Si l'on considère un point unique sur la plaque 4 pour le cas où celle-ci soit simplement reliée par la charnière 3 à la plaque l, ce point de la plaque 4 se déplacera, par suite du guidage du mouvement de la plaque 4 par la charnitre 3, suivant des courbes qui resteront constamment sur des surfaces sphériques dont les rayons correspondent à la distance entre le point concerné et le point M.Si l'on considère maintenant que la plaque 4 est en plus reliée à la plaque 1 par l'intermédiaire de la charnière 5, ce même point va décrire, par suite de cette condition supplémentaire, lors du déplace- ment de la plaque 4, une trajectoire qui sera située sur des surfaces sphériques dont les rayons correspondent à la distance entre le point concerné et le point P et dont le centre est confondu avec ce point P.Pour satisfaire à la fois à ces deux conditions, tous les points de la plaque 4 doivent, lors d'un mouvement de celle-ci par rapport à la plaque 1, se déplacer suivit des cercles qui représentent les courbes d'intersection entre les surfaces sphériques citées en premier lieu et les surfaces sphériques citées en dernier lieu, ces cercles constituant les cercles précités dont les centres se trouvent sur la ligne de jonction entre les points M et P Les charnières 3 et 5 peuvent être équipées d'axes d'articulation très précis, pouvant comprendre des paliers à aiguilles, sur lesquels on peut effectuer un réglage sans jeu, de sorte que la précision du déplacement des points de la plaque 4 par rapport à la plaque 1 soit très élevée, malgré l'inaccessibilité des points M et P.Le dispositif décrit convient de ce fait particulièrement bien pour le guidage d'outils de travail lors du traitement de surfaces sphériques ou cylindriques dont les centres respectivement les axes ne sont pas accessibles. Il est encore à souligner que les objets 1 et 4 peuvent avoir une configuration quelconque et être constitués de cadres ou de parties constructives spaciales ayant d'autres formes. Si la distance jusqu'au point P devient infinie, ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 2, les axes des charnières 5 et 5a correspondant au point P deviennent parallèles, tandis que les axes des charnières 3 et 3a ont toujours un point d'intersection commun M situé à une distance finie. Si l'on applique à la figure 2 des considérations géométriques analogues à celles appliquées à la figure 1, il s'ensuit que lorsque la plaque 4 est déplacée par rapport à la plaque 1, tous les points de la plaque sont, à cause de la présence des charnières 3 et 3a, déplacés suivant des courbes situées sur des surfaces sphériques concentriques dont le centre commun est situé au point M.A cause de la présence des charnières 5 et Sa, les courbes de ces points doivent en outre être situées sur des surfaces sphériques concentriques dont le centre est situé au point P. A cause de la distance infinie jusqu'au point P, il s'agit en l'occurrence de plans parallèles entre eux, qui coupent les surfaces sphériques de centre M suivant des cercles dont les centres sont situés sur un axe passant par le point M et parallèle aux axes d'articulation des charnières 5 et Sa. De la figure 2 il ressort que le mode de réalisation montré peut être appliqué à une paroi de sépaSp;t;ion mobile devant se déplacer suivant une courbe et sans la présence d'un axe au centre de courbure. Si l'on prévoit des corps intermédiaires à l'intersection des charnières 3 et 5 d'une part et 3a et Sa d'autre part, qui servent d'appui aux axes d'articu lation de la liaison entre les charnières dans ces régions, il est possible de disposer les charnières 3, 3a etc. chaque fois à des hauteurs différentes par rapport à la direction axiale de l'axe passant par le point M parallèlement aux axes d'articulation des charnières 5 et5a, de sorte que les différents centres M correspondant à chacune des charnières 3, 3a etc. soient également situés à des niveaux différents. De cette manière on peut concevoir un escalier tournant ou en colimaçon escamotable sans utilisation d'un noyau au centre de courbure. Si l'on rapproche les points M et P dans le mode de réalisation de la figure 1, on obtient à nouveau pour le déplacement de la plaque 4 par rapport à la plaque 1 une condition plus générale que tous les points de la plaque 4 se déplacent sur des surfaces sphériques concentriques ayant comme centre le point M, étant donné que les surfaces sphériques représentées par les traits interrompus KM et KP sur la figure l seront confondues pour ce cas particulier et ne permettent par conséquent plus l'obtention d'un cercle d'intersection. Ce cas particulier est montré à l'aide de l'articulation homocinétique représentée schématiquement sur la figure 3.Le tronc de cône 1. porté par l'arbre 6 est relié par une charnière 3 à un autre tronc de cône 4également supporté par un arbre 7. Tous les axes d'articulation appartenant à la charnière 3 se coupent en un point commun M qui est également le sommet comme mun virtuel des troncs de cône 1 et 4. Rien que la charnière 3 permet par conséquent une liaison entre les arbres 6 et 7 comme si au point M se trouvait une articulation sphérique reliant ces deux arbres. Afin d'éviter que les arbres 6 et 7 ne puissent pivoter indépendamment autour de leur axe longitudinal, on a prévu des charnières supplémentaires 8, 9 et 10, dont les axes d'articulation extérieurs sont chaque fois articulés sur les troncs de cône 1 et 4 et dont tous les axes sont. dirigés sur le point M. Les charnières 3 à 8 qui se replient suivant des directions opposées sont disposées sensiblement diamétralement par rapport à l'autre paire de charnières 9 et 10, qui se replient également suivant des directions opposées, de manière à former une configuration symétrique. Les axes d'articulation centraux des charnières 3, 8, 9 et 10 sont chacun maintenus et guidés dans une rainure périphérique annulaire d'une bague 11, de manière à se déplacer dans un plan commun qui est un plan de symétrie de l'articulation homocinétique montrée sur la figure 3. Ce plan de symétrie est perpendiculaire au plan défini par les axes des arbres 6 et 7 et son intersection avec ce dernier plan constitue la bissectrice de l'angle formé par les axes des arbres 6 et 7. Afin d'uniformiser les contraintes et sollicitations s'exerçant sur les axes d'articulation, on peut prévoir des charnières supplémentaires articulées d'une part au tronc de cane 1 et d'autre part au tronc de cône 4 et qui doivent remplir la condition que leurs axes d'articulation soient pointés vers le point commun M. Les différentes réalisations présentent la caractéristique commune d'une précision élevée avec peu de moyens techniques, ceci à cause de la simplicité des paliers des axes d'articulation des charnières. Il est encore à noter que tous les volets des charnières peuvent bien entendu ttre con stiués par des cadres ou par des corps pourvus de perforations ou de nervures de renforcement. REVEND I CAT ION S === O==========~~========== 1. Dispositif pour manoeuvrer un objet par déplacement de ses points sur des surfaces sphériques par rapport à un système de référence fixe ou un autre objet, caractérisé par une charnière à deux volets, l'un de ceux-ci étant raccordé par un axe d'articulation à l'objet à manoeuvrer et l'autre volet étant raccordé à un axe d'articulation qui est stationnaire ou fixé sur l'autre objet, tous les axes d'articulation se croisant au centre commun des surfaces sphériques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu une seconde charnière à deux volets, l'un de ceux-ci étant raccordé par un axe d'articulation à l'objet à manoeuvrer et l'autre volet étant raccordé à un axe d'articulation qui est stationnaire ou qui est relié à l'autre objet, de manière à ce que tous les axes d'articulation se croisent en un point commun. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le point commun se trouve à une distance finie du centre commun. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le point commun se trouve à une distance infinie du centre commun. 5. Application d'un dispositif selon la revendication 4 pour la construction de parois-accordéon de séparation, devant se déplacer suivant une courbe, sans l'utilisation d'un axe au centre de courbure. 6. Application d'un dispositif selon la revendication 4 pour la formation d'un escalier escamotable tournant ou en colimaçon sans utilisation d'un noyau d'escalier au centre de courbure. 7. Application d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 4,'pour le guidage d'un outil de travail pour le traitement d'une surface sphérique ou cylindrique dont les centres respectivement les axes ne sont pas accessibles. 8. Application d'un dispositif selon la revendication 2 pour la formation d'une articulation homocinétique entre deux corps, caractérisée en ce que le centre commun et le point commun sont confondus, en ce qu'il est prévu des paires de charnières symétriques, se repliant suivant des directions opposées et n'ayant pas d'axe d'articulation commun sur le même corps, chaque paire étant disposée diamétralement par rapport à l'autre, en ce que les charnières sont reliées de telle manière aux deux corps que tous les axes d'articulation de toutes les charnières soient dirigés sur un point commun situé entre les deux corps et en ce que les axes d'articulation moyens de chacune des charnières sont maintenus par une bague de guidage dans un plan situé entre les deux corps et qui est bissecteur de l'angle formé entre les axes de rotation des deux corps.