Brevet FR2321070A1 — publié le 19770311

La présente invention concerne un dispositif destiné a bloquer des pièces de machine mobiles afin d'empêcher leur rotation et leur translation, respectivement. Dans certains appareils, il est important de pouvoir obtenir un blocage fiable tout en ne fournissant qu'une force ou énergie minimale pour actionner le dispositif de blocage. Un appareil de diagnostic aux rayons X est un exemple de tels appareils. Dans un tel appareil, il existe plusieurs parties relativement mobiles que le radiologue doit débloquer ou bloquer, en général manuellement, au cours d'un examen aux rayons X.Par exemple, on monte habituellement le boitier du tube a rayons X sur une colonne ou un bras a raccord articulé qui permet d'orienter le tube a rayons-X de façon à diriger son faisceau de la manière la plus efficace à travers le corps du patient On peut utiliser le dispositif de blocage à verrouillage et déverrouillage rapides, décrit ici, dans une variété de cas où l'on souhaite des forces de compression élevées ou un blocage permanent ou temporaire , par exemple dans des étaux pour maintenir des objets, pour la fixation d'objets sur une table de travail, et dans d'autres cas analogues. Le nouveau dispositif de blocage se caractérise par un arbre qui porte un excentrique. On a fixé un palier à rouleaux sur l'excentrique, et l'on a tourrillonné l'arbre dans un support fixe avec le pourtour du palier à rouleaux apparent Un élément mobile de machine avec une surface plane, ou à laquelle on a fixé un disque ou une lame métallique, constitue la partie à bloquer.Le pourtour du palier à rouleaux se trouve normalement à une certaine distance de la pièce mobile, et lors de la rotation de l'arbre et de son excentrique, le palier à rouleaux provoque une action de coincement sur la surface du disque ou de la lame, ce qui llimmobilise contre une surface ajustable qui sert d'appui au disque ou à la lame, derrière la ligne d'action du palier excentrique L'excentrique tourne légèrement au-delà de cette ligne d'action contre une butée positive. La résilience du boitier que supporte l'élément d'appui ajustable bloque le mécanisme en place contre une butée positive. En principe, on obtient ainsi une condition de coincement. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement Figure 1, une vue de côté en élévation du nouveau dispositif de blocage associe avec des éléments co-axiaux pouvant tourner l'un par rapport à l'autre; Figure 2, une vue en coupe longitudinale, faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1, d'une partie du dispositif de blocage, Figure 3, une vue en coupe transversale faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2, Figure 4, une vue en élévation à partir de la droite de la figure 1, certains éléments étant supprimés, Figure 5, une vue en coupe faite suivant la ligne 5-5 de la figure 3, et Figure 6, une vue de côté en élévation, avec des parties éclatées, d'un ensemble bras-support, collimateur et boîtier de tube à rayons-X, dans lequel on peut employer le nouveau dispositif de blocage. La figure 1 illustre une utilisation caractéristique du dispositif de blocage. Dans ce cas, il y a un élément tubulaire fixe 10 avec des paliers internes, non représentés. On a fixé l'élé- ment 10 dans un cadre 11. Un arbre tubulaire 12 co-axial à l'élément 10, peut tourner par rapport à l'élément 10. Comme déjà mentionné, on a conçu le dispositif de blocage pour qu'il vienne en prise avec un disque ou une plaque, par exemple lors de l'utilisation du dispositif pour le blocage sélectif de pièces afin d'empêcher leur rotation, ou bien il peut venir en prise avec une pièce de machine plane lourde ou une lame lors de son utilisation pour empêcher la translation. Le terme plaque employé ici désigne aussi bien des disques, plaques ou lames de mise en contact (prise). Sur les figures 1 et 4, on a utilisé une plaque de blocage mince 13. La plaque 13 est, en général, circulaire, mais on l'a découpée suivant la corde 14 dans cet exemple, comme ce peut être le cas quand la rotation relative admissible entre les pièces à bloquer ést inférieure à 3600. Dans cet exemple, on a fixé la plaque 13 à un arbre tournant 12 avec un support ou moyeu concave 15 contre lequel on a fixé un élément de serrage 16 avec une rainure interne en forme de V, au moyen de vis mécaniques 17 et 18. Quatre vis, comme celle indiquée en 19, fixent la plaque 13 au moyeu 15. Les composants du dispositif de blocage, qui permettent à la plaque de serragé 13 d'empêcher la rotation, comportent une base 20, qui, comme le montrent les figures 1 et 4, est fixée au cadre 11 par quatre vis, dont on a illustré une en 21. La base 20 possède des côtés fixes définissant un espace destiné à recevoir un palier à rouleaux 25, comme le montre la figure 2. On a aussi mortaisé verticalement les cotés de la base 20 pour y ménager des fentes telles que les fentes 26 sur la figure 1. La plaque 13 tourne dans la fente 26, une surface 27 de la plaque se trouvant à proximité du pourtour du palier à rouleaux 25. La base 20 possède une partie arrière analogue à un bras vertical 28 adjacente à la fente 26.Le bras 28 possède un trou fileté 29 destiné à recevoir un élément d'appui 30 à filetage extérieur qui sert d'appui à la plaque 13 et empêche sa flexion lorsque le palier à rouleaux 25 est pressé contre la plaque pour fournir une action de blocage ou de serrage. L'élément d'appui 30 possède une fente 31 ou autre moyen de réglage dans lequel on peut engager un tournevis ou un autre outil pour ajuster l'élément d'appui de façon à avoir un jeu minimal entre sa face extrême et la plaque 13 lorsque le dispositif est à l'état non bloquant, et pour régler le niveau de la force de blocage requis. Une vis de retenue 32 vissée dans le bras 28 empêche toute rotation inopportune de l'élément d'appui 30. Les figures 2 et 3 représentent le montage du palier à rouleaux 25 sur une zone centrale cylindrique 35 qui fait partie de arbre 36. L'axe de la zone centrale cylindrique 35 n'est pas aligné avec l'axe de l'arbre 36, mais est décalé de telle sorte que la zone centrale est excentrée et que le palier à rouleau 25 tourne excentriquement par rapport à l'axe de l'arbre 36 lors de la rotation de l'arbre. Le palier à rouleaux 25 peut être du type à galets disponible dans le commerce, comprenant une paire de bagues d'extremite 37 et 38 qui portent un réseau circulaire d'éléments de palier à rouleaux tels que 39. Le palier à rouleaux 25 possède un chemin de roulement intérieur 40 qui s'adapte par pression sur la zone excentrique 35 dans cette réalisation illustrée. Des paliers à rouleaux du type à aiguilles 41 et 42 supportent en vue de sa rotation l'arbre 36. Comme le palier à aiguilles 42, le palier à aiguilles 41 possède un chemin de roulement intérieur 43 et un réseau circulaire d'éléments 44 de palier à rouleaux. L'utilisation des paliers à aiguilles ou rouleaux 41 et 42, au lieu des paliers traditionnels à coussinet douille, réduit fortement le frottement et minimise le couple que l'on doit appliquer à l'arbre 36 en vue du blocage. On peut, cependant, employer des paliers à coussinet-douille dans de gros dispositifs. L'assemblage des pièces décrites en se référant à la figure 2 est aisé. On insère d'abord les chemins de roulement extérieurs des paliers à aiguilles 41 et 42 dans les trous des côtés 22 et 23 de la base. On place ensuite le palier à rouleaux 25 du type à galets dans l'espace 24 entre les côtés, et l'on insère l'arbre 36, sa partie excentrique 35 étant introduite en force dans le chemin de roulement intérieur 40 du palier 25. On introduit ensuite en poussant les chemins de roulement intérieurs 43 des paliers à aiguilles, ce qui# achève l'assemblage du dispositif de blocage de base. Dans la réalisation illustrée, on a prévu un fonctionnement manuel du dispositif de blocage, et un tel fonctionnement implique la rotation dans un sens de l'arbre 36 afin de réaliser le blocage et sa rotation dans un sens opposé pour le relâchement. C'est pourquoi, on a prévu une paire de poignées 48 et 49 en vue de la commande manuelle à partir d'une de leurs extrémités. De façon caractéristique, on a fixé la poignée 49 à un prolongement d'arbre 50 à l'aide d'une cheville introduite en force. On a fixé, de la même manière, la poignée 48 à un prolongement d'arbre 52. Les brides 53 et 54 raccordent les prolongements d'arbre 50 et 52, respectivement, à l'arbre moteur 36. On peut fendre longitudinalement ces brides, comme le montre la figure 5 où une bride caractéristique 54 présente une fente 55. On peut aussi les pourvoir d'une fente radiale 56, comme le montre la figure 2 pour la bride 54#. Des vis de tensions, telles que celle indiquée en 57 sur la figure 5, immobilisent les. brides sur l'arbre 39 et les prolongements d'arbre 50 ou 52. La bride 53 possède une goupille 58 orientée radialement, qui tourne lors de l'actionnement de la poignée jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec une goupille d'arrêt 59 partant du côté de la base 20, comme le montre la figure 4.La goupille 58 bute contre la goupille 59, et limite la rotation du palier excentrique quand il a tourné jusqu'à une position juste au-delà de celle à laquelle se développe la force de serrage maximale. Cette action de came dévie légèrement la plaque tournante 13 et l'élément d'appui et agit comme un levier de coincement pour maintenir le mécanisme à l'état bloqué. Cette action de coincement est essentielle dans cette réalisation pour maintenir le dispositif dans l'état bloqué. La paire de goupilles 58 et 59 coopérantes illustre simplement un type de dispositif d'arrêt. On peut concevoir aisément d'autres types. Pour cacher le palier à rouleaux 25, on peut utiliser une plaque couvercle 45 que des vis 46 fixent à la base 20. Le couvercle 45 fournit aussi un emplacement de montage pratique pour un commutateur (non représenté) que peut actionner le dispositif afin de commander une lampe témoin (non représentée) qui fournit à distance une indication de l'état bloqué ou non bloqué du dispositif. Le fonctionnement du dispositif de blocage est le suivant considérons que la poignée 48 est horizontale, comme sur la figure 1, auquel cas l'excentricité du palier à rouleaux 25 se trouve vers le haut par rapport a l'axe de l'arbre 36. Dans ces conditions, les pourtours des rouleaux 39 du palier à rouleaux 25, comme sur la figure 1, ne sont pas en contact avec la surface de la plaque de blocage 13, et la claque peut tourner simultanément avec l'arbre 12 sans être gênée par le dispositif de blocage.Quand, comme sur la figure 1, on communique à la poignée 48 un mouvement en- sens inverse des aiguilles d'une montre, le palier à rouleaux 25 tourne dans le même sens et, du fait de son excentricité, son axe oscille suivant un petit arc comme c'est le cas pour ses rouleaux 29 qui viennent en contact avec la surface de la plaque 13 avec une action de roulement à faible frottement de façon à coinçer la plaque 13 entre les rouleaux et l'élément d'appui 30. Cette action de coincement interdit la rotation de la plaque et, par suite, de l'arbre 12. Le fait de ramener la poignée dans la position illustrée débloque rapidement la plaque. Le dispositif possède une puissance de blocage étonnament élevée pour une force d'actionnement faible. Par exemple, dans un modèle où le palier à galets 25 vient en contact avec la plaque suivant un rayon d'environ 5 cm partir de l'axe de l'arbre 12, on peut facilement développer un couple résistant ou de blocage d'environ 885 cm.kg en appliquant manuellement une force de seulement 4,5 kgf à une poignée longue de 10 cm. En d'autres termes, Ï'appli- cation d'un couple de 46 cm.kg fournit une force de serrage de 180 kg. Le faible effort requis pour assurer le blocage résulte en partie de l'accouplementparroulementsréalisépar les galets du palier à galets 25 quand le mouvement de l'excentrique entre en jeu. La résistance ou frottement entre le palier à galets 25 et la plaque durant le blocage ou le déblocage est nettement inférieur à celui que l'on aurait dans le cas de l'utilisation d'une came à développante solide, classique ou d'un cylindre excentrique à la place du palier à rouleaux. On obtient une réduction supplémentaire du couple de #fonctionnement requis en utilisant les paliers 41 et 42 du type à aiguilles pour supporter l'arbre 36.On peut déterminer les paramètres de conception du dispositif de blocage grâce à des calculs similaires à ceux employés pour la détermination de l'avantage mécanique d'une vis quand il y a une faible avance dans une direction pour une avance notable dans une autre. Comme on l'a indiqué précédemment, une application importante du nouveau dispositif de blocage réside dans les appareils à rayons X là où le blocage d'un tube à rayons X à un angle voulu ou à une hauteur voulue avec une attention mineure et un faible effort facilite les opérations et améliore la qualité. La figure 6 illustre une telle application. Sur cette figure, un arbre tel que l'arbre 10 de la figure 1, supporte un boitier 60 de tube à rayons X. On peut voir sur cette figure une des deux prises 61 destinées à recevoir un câble 62 d'alimentation en courant électrique pour le fonctionnement du tube à rayons X. On a monté un collimateur 63 sur le fond du boîtier afin de délimiter le faisceau de rayons X, comme le montrent les lignes divergentes en tirets 64. On a tourillonné l'arbre 10 dans un bras creux 65 mobile verticalement. Le boîtier 60 du tube à rayons X et son collimateur associé 63 peuvent tourner dans un plan perpendiculaire au plan du dessin, autour d'un axe qui lui est parallèle. On a monté un dispositif de blocage, tel que celui illustré sur la figure 1, à l'intérieur du bras 65, et l'on peut voir une des poignées 48 de manipulation à l'avant du bras, que le radiologue peut facilement atteindre. Lorsque le boîtier 60 du tube se trouve à l'angle voulu, on tourne la poignée 48 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et l'on obtient l'action de coincement. On peut utiliser le dispositif de blocage sans la plaque 13 ou sans élément équivalent empêchant la rotation ou la translation. Par exemple, on peut placer le palier à rouleaux 25 à proximité d'un élément de machine plan et mobile qui soit plus massif et rigide qu'une plaque telle que la plaque 13, auquel cas la surface plane peut venir directement en contact avec les rouleaux du palier. Ceci peut éviter d'employer un élément d'appui 30 à des fins de réglage. Néanmoins, on peut facilement monter la base 20 pour qu'elle soit déplacée vers l'avant et éloignée de la surface de blocage plane pour décaler le palier à rouleaux 25 de façon correspondante afin d'obtenir l'ajustement requis pour la force maximale de blocage avec un effort minimal. Dans un tel cas, un excentrique plus petit permet à une force d'actionnement plus faible de fournir la même force de blocage. La plaque 13 ou l'élément équivalent peut être un élément de translation, au lieu d'un élément de rotation, que l'on pourrait bloquer avec le dispositif. Il faut remarquer que l'on peut facilement adapter le nouveau dispositif de blocage au fonctionnement électro-mécanique et mécanique ainsi qu'au fonctionnement manuel, comme on l'a illustré. L'arbre d'entraînement 36 avec un solénoïde de torsion (non représenté) en est un exemple. Le prolongement de l'arbre, comme suggéré, permet de placer le dispositif dlentrainement à une certaine distance du dispositif de blocage comme requis. On peut aussi coupler diverses liaisons mécaniques avec l'arbre 36. On peut aussi coupler un solénoide linéaire (non représenté) avec un élément de liaison en correspondance avec une poignée 48 à levier pour actionner le dispositif. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de blocage et déblocage sélectif d'éléments mobiles, relativement l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque montée sur un des éléments, une base montée sur l'autre des éléments se trouvant à une certaine distance axiale de premiers paliers supportés par la base, un arbre supporté parles premiers paliers, l'axe de rotation de l'arbre étant essentiellement parallèle à la plaque, un deuxième palier monté sur l'arbre et comprenant plusieurs rouleaux disposés suivant la circonférence et de façon concentrique à l'axe de l'arbre, et un dispositif pour maintenir ces rouleaux, la rotation de l'arbre provoquant un déplacement excentrique du deuxième palier afin de mettre en contact et de séparer sélectivement les rouleaux et la plaque. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif cylindrique supporté rigidement par l'arbre, l'axe du dispositif cylindrique étant essentiellement parallèle à l'axe de l'arbre et excentrique par rapport à ce dernier. 3 - Dispositif selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le deuxième palier peut être disposé avec ses rouleaux à proximité d'une surface accessible telle que la rotation de l'arbre dans un sens entraine une séparation de cette surface et des rouleaux, et que la rotation de l'arbre dans l'autre sens provoque le roulement des rouleaux sur cette surface et leur mise en contact avec celle-ci. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premiers paliers sont des paliers à rouleaux du type aiguilles. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les premiers paliers sont des paliers à rouleaux du type aiguilles distants axialement l'un de l'autre, le dispositif cylindrique se trouvant entre eux. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'appui rigidement fixé à l'autre élément et disposé près de la plaque sur un côté qui est opposé au côté sur lequel se trouvent les rouleaux montés excentriquement grâce à quoi la plaque est coincée entre les rouleaux et le dispositif d'appui. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'appui comprend un noyau ayant un filetage externe et que la base possède un filetage interne correspondant pour permettre l'ajustement du dispositif d'appui par rapport à la plaque. 8 - Appareil à rayons-X comprenant un élément monté de façon à pouvoir tourner, une source de rayons X monté sur cet élément mobile et un élément fixe relativement par rapport à l'élément mobile, appareil caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour réaliser le blocage et le déblocage de l'élément mobile relativement par rapport à l'élément fixe.