Brevet FR2378233A1 — publié le 19780818

L'invention concerne un système d'éléments pour construire des dispositifs mécaniques, systèmes dont les éléments constitutifs sont associés selon un quadrillage géométrique, comportent des moyens pour leur liaison réciproque, et sont des éléments de base de forme cubique, ou parallélépipédique, dont les surfaces extérieures se font face par paires à une distance l'une de l'autre qui correspond à une unité de quadrillage, ou à un multiple de celle-ci. On connaît des systèmes d'éléments de ce type. I1 existe par exemple un système de dispositifs dans lequel des éléments parallélépipédiques peuvent être disposés sur une plaque de base munie de rainures formant un quadrillage. Les éléments sont eux-mêmes munis de rainures et peuvent etre reliés entre eux, ou avec la plaque de base, par des brides appropriées. Les systèmes connus ne permettent toutefois que l'assemblage de petits dispositifs simples et leur domaine d'utilisation est limité. Le but de l'invention est de procurer, selon le modèle des jeune de construction, un système coordonné d'éléments constitutifs qui permet un montage rapide et économique de machines ou de dispositifE complets. Une réalisation préférée du système conforme à l'invention est caractérisée par le fait que les éléments de base les plus petits, qui ont la dimension d'une unité de quadrillage dans les trois axes de l'espace, sont consstitués par trois plaques parallélépipédiques, reliées pour former une seule pièce, s'interpénétrant perpendiculairement comme les plans d'un système de coordonnées cartésiennes et se coupant au milieu, ce qui forme six surfaces extérieures cruciformes. Une autre réalisation du système est caractérisée par le fait que les éléments de base les plus petits, qui ont la dimension d'une unité de quadrillage dans les trois axes de l'espace, sont des corps creux cubiques, dont les parois extérieures comportent respectivement une ouverture centrale ainsi que des trous disposés sur des lignes parallèles aux arêtes des cubes-, pour introduire des vis de fixation. L'idée particulière de l'invention est que le système comporte également les éléments fonctionnels usuels en construction mécanique tels que moteurs, transmissions, paliers, arbres, brochets, mandrins de serrage, etc., sous forme d'éléments constitutifs intégrés au système. Avec le système par éléments conforme à l'invention, il est possible de monter rapidement des dispositifs et des machines des types les plus divers, sans être obligé d'utiliser des pièces étrangères au système. Outre la rapidité de montage, un avantage considérable est qu'on peut démonter à nouveau les dispositifs ou les machines dont on n'a plus besoin, en leurs éléments constitutifs et libérer ceux-ci pour de nouvelles utilisations. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de formes de réalisation représentées schématiquement sur le dessin, sur lequel la figure 1 montre, en perspective, le plus petit élément de base d'une réalisation préférée de l'invention; la figure 2 montre un autre élément du système qui est constitué de deux éléments de base de la figure 1; la figure 3 montre un autre élément du système qui est constitué par huit petits éléments de base du système; la figure 4 montre un autre élément du système qui est constitué par quatre petits éléments de base du système; la figure 5 montre un autre élément du système, qui est constitué par l'assemblage de deux éléments selon la figure 4; la figure 6 montre une autre réalisation d'un petit élément de base à partir duquel on peut constituer un système par éléments analogues; et la figure 7 montre un type de liaison possible pour les éléments du système selon les figures 1 à 5. En se référant à la figure 1, le plus petit élément de base d'une réalisation préférée du système d'éléments considéré est un corps cubique dont les surfaces extérieures se font face par paires en étant distantes de A. A chaque angle du cube, se trouve une cavité, également cubique, ce qui confère aux surfaces extérieures restantes 11 une configuration cruciforme. Le corps formé à partir du cube de base avec les huit cavités cubiques pourrait aussi bien être constitué par trois plaques parallélépipédiques lox, loy, lOz, assemblées pour former une seule pièce, s'interpénétrant perpendiculairement comme les plans X, Y et Z d'un système de coordonnées cartésiennes et se coupant en leur milieu, ce qui forme également six surfaces extérieures cruciformes 11. Pour faciliter la description, on se basera ciaprès sur ce type de réalisation. Du fait que les plaques parallélépipédiques 10 s'interpénètrent à angle droit, chacune d'elles est divisée en quatre quadrants. Dans chacun des quadrants de chaque plaque 10 est prévu un alésage 12 qui sert, si besoin, à faire passer une vis d'ancrage.' le plus petit élément de base de ce type dispose ainsi de douze alésages 12. Les alésages d'ancrage 12 d'une plaque 10 se trouvent sur une ligne qui divise chaque quadrant de la plaque en formant un angle de 450 et sont situés à la même distance du centre de la plaque. Les surfaces extérieures cruciformes 11 du plus petit élément de base sont situées sur des plans parallèles, à une distance correspondant à l'unité de quadrillage A. Sur chacune des quatre branches de la croix d'une surface extérieure 11 est prévu un alésage borgne 13, qui peut recevoir, si besoin, une broche d'assemblage. Le petit élément de base dispose ainsi de vingt-quatre alésages borgnes 13. Les alésages borgnes 13 de chaque plaque 10 se trouvent dans le plan médian de la plaque, et ainsi également au centre entre les surfaces extérieures 11 cruciformes parallèles au meme plan. De même, les quatre alésages borgnes d'une surface extérieure 11 sont à la même distance du centre de la croix. Les surfaces extérieures 11 sont de préférence des surfaces planes rectifiées. Du fait des relations géométriques précitées, il est facilement possible d'aligner avec précision côte à cte deux des plus petits éléments de base représentés sur la figure 1 et de les relier ensemble en introduisant des broches d'assemblage dans -l'une des surfaces cruciformes à la suite de quoi on peut faire glisser un élément de base du même type sur les broches d'assemblage. Dès que les surfaces extérieures cruciformes tournées l'une vers autre se touchent, on obtient un alignement réciproque de haute précision des éléments de base. En introduisant des vis d'ancrage dans quelques-uns des trous 12, on peut bloquer la position mutuelle des deux éléments de base. Si l'on ne relie pas avec des vis d'ancrage deux de ces plus petits éléments de base ainsi assemblés, mais qu'au contraire on les réalise directement d'une seule pièce, on obtient un autre élément du système qui est représenté sur la figure 2. Comme on le voit, les deux plaques lOx des deux éléments de base se trouvent également dans un plan commun, comme les deux plaques lOy des deux éléments de base. Les deux plaques lOz des deux éléments de base, par contre, sont dans des plans différents, qui sont parallèles entre eux en étant écartés d'une distance A. Il en résulte un corps tridimensionnel dont les dimensions extérieures sont 2A x A x A.Comme on le voit d'après l'exemple de l'élément de base de la figure 2, ce principe permet l'assemblage rapide d'un nombre quelconque d'éléments de base dans les trois directions du système de coordonnées cartésiennes. Il est avantageux, dans ce cas, de réaliser directement d'une seule pièce, les formes combinées qui se présentent le plus souvent et de les incorporer dans le système comme autres éléments constitutifs. On voit sur la figure 3 une forme provenant de la réalisation en une seule pièce de huit petits éléments de base. L'élément représenté sur chant peut aussi bien être placé dans le sens horizontal, et servir de base de mone tage pour d'autres éléments. Dans l'assemblage quadrangulaire représenté sur la figure 4, les quatre quadrants, situés au milieu de l'élément, des quatre plaques situees dans le plan principal commun, sont évidés, ce qui forme une fenêtre carrée 21. De façon correspondante, dans ltélé- ment représenté sur la figure 5, qui est constitué par huit petits éléments de base réalisés d'une seule pièce, les six chants centraux peuvent être évidés, ce qui constitue des fenetres carrées, qui s'interpénètrent dans les trois directions de l'espace. Grace à de tels évidements dans les éléments de base, il est possible de poser des canalisations électriques, tuyaux, arbres d'entratne- ment et pièces analogues dans le volume intérieur de ces structures. Outre les éléments de base du système qui viennent d'être décrits et qui n'ont pas de fonction autonome, on a également besoin, pour monter des machines et des dispositifs, des éléments fonctionnels usuels en construction mécanique, tels que moteurs, transmissions, paliers, arbres, broches, mandrins de serrage et analogues. Selon une idée essentielle de l'invention, ces éléments fonctionnels sont réalisés sous forme d'éléments constitutifs intégrés dans le système, ce qui permet l'assemblage direct de ceux-ci sur les éléments de base du système déjà décrits. Dans des cas particuliers, on peut également réaliser des pièces d'adaptation qui permettent l'accouplement au système de ces éléments fonctionnels, réalisés selon une autre norme. Outre les éléments de base tridimensionnels déjà décrits, qui n ont pas de fonction autonome, les pieces fonctionnelles intégrées au système et les pièces d'adaptation, un système approprié de plaques de recouvrement est associé au système, lesquelles servent à habiller les structures. -Ces plaques de recouvrement sont carrées ou rectangulaires et leurs dimensions correspondent naturellement à l'unité de quadrillage A, ou à un multiple de celle-ci. Les bords des plaques de recouvrement sont biseautés à 450 afin de permettre leur raccordement à des plaques de recouvrement situées dans un autre plan.La fixation des plaques de recouvrement sur les éléments constitutifs tridimensionnels du système peut s'opérer par des chevilles expansibles qui sont introduites dans les alésages borgnes 13; une vis traversant un alésage de la plaque de recouvrement est ensuite vissée dans la cheville expansible. Comme on le voit sur la figure 6, il serait également possible de réaliser les éléments de base tridimensionnels du système sous forme de cubes creux. Dans ce cas, on pourrait former également des petits éléments de base ayant dans les trois directions de l'espace la dimension d'une unité de quadrillage; leurs parois extérieures comportent respectivement une ouverture centrale 35 ainsi que des trous 32 disposés sur des lignes parallèles aux aretes du cube. De même, les parois extérieures des corps creux cubiques peuvent être munies d'alésages borgnes 33 disposés également sur des lignes parallèles aux arêtes du cube, pour recevoir des broches d'assemblage. Comme l'ont montré les essais, l'utilisation d'un système d'éléments de base du type représenté sur la figure 1 est certes plus avantageuse, mais toutefois, dans des cas particuliers, les éléments de base du type représenté sur la figure 6 peuvent mieux convenir. Pour cette raison, selon une autre idée de l'invention, on peut incorporer dans un système commun aussi bien les éléments de base de la figure 1 que ceux de la figure 6 et les régler l'un sur l'autre, en ce qui concerne la dimension du quadrillage et la disposition des alésages d'ancrage 12 et 32 et celle des trous borgnes 13 et 33. I1 peut, dans ce cas, être avantageux, en fonction de la dimension A choisie pour le quadrillage, de donner aux petits cubes creux de base de la figure 6, une longueur d'arête correspondant à 2A.En effet, le cube creux représenté sur la figure 6 est directement compatible avec le corps représenté sur la figure 5, bien que ce dernier soit déjà constitué par huit petits éléments de base. Si la dimension de quadrillage A est suffisamment grande, l'élément de base représenté sur la figure 6 peut également autre réglé directement aux mesures de l'élément de base représenté sur la figure 1. Dans ce cas, on aura par contre une autre disposition des trous 32 et 33. La liaison des différents éléments de base entre eux, d'une part, et avec les éléments fonctionnels, d'autre part, peut s'opérer de différentes façons. Par exemple, deux petits éléments de base de la figure 1 peuvent entre, dans le cas le plus simple, reliés par deux broches d'assemblage et deux boulons mécaniques avec écrous. Dans une variante de cette liaison, deux boulons mécaniques de demi-longueur peuvent chaque fois coopérer avec une douille filetée. Pour des liaisons difficiles, il peut être avantageux d'utiliser des blocs taraudés comme représenté sur la figure 7. Dans ce cas,-selon les besoins, on peut utiliser des blocs parallélépipédiques ou cubiques. Ces blocs taraudés peuvent etre des pièces massives dans lesquelles sont ménagés des trous taraudés 22 alignés en correspondance avec les trous 12 des éléments de base de la figure 1. REVENDICATIONS 1. Système d'éléments pour construire des dispositifs mécaniques et des dispositifs de précision, dont les éléments constitutifs présentent des surfaces de contact travaillées pour être planes ainsi que des moyens pour leur liaison réciproque, lequel système est réalisé à partir d'un élément de base ou d'une pluralité d'éléments de base, caractérisé en ce que l'élément de base (1) comprend trois plaques parallélépipédiques (lOx, lOy, lOz) reliées en une seule pièce, qui s'interpénètrent perpendiculairement et se coupent en leur milieu comme les plans d'un système de coordonnées cartésiennes, six surfaces extérieures cruciformes étant ainsi formées qui constituent les surfaces de contact (11), et en ce qu'on prévoit dans chaque quadrant formé par l'interpéné- tration des plaques, en des emplacements correspondants les uns avec les autres, un alésage (12) pour faire passer une vis d'ancrage. 2. Système d'éléments selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ménage dans les surfaces de contact (11) des alésages borgnes (13) propres à recevoir des broches d'assemblage. 3. Elément constitutif pour un système d'éléments selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est formé par une pluralité d'éléments de base. 4. Elément constitutif pour un système d'éléments selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que quatre éléments de base (1) situés dans le mémé plan sont disposés en carré et sont assemblés pour fprmer une seule pièce, et en ce que la portion de plaque médiane ainsi formée est évidée, ce qui constitue une fenêtre carrée (21). 5. Elément constitutif pour un système d'éléments selon la revendication 1 ou la revendication 2., caractérisé en ce que deux éléments conformes à la revendication 4 sont assemblés pour former une seule pièce avec leur fenêtre (21) l'une au-dessus de l'autre et en ce que les quatre autres portions de plaques médianes résultantes sont également évidées, ce qui constitue des fenêtres carrées selon les trois axes de l'espace. 6. Système d'éléments pour construiré des dispositifs mécaniques et des dispositifs de précision dont les éléments constitutifs présentent des surfaces de contact travaillées pour être planes ainsi que des moyens pour leur liaison réciproque, lequel système est réalisé à partir d'un élément de base ou d'une pluralité d'éléments de base, caractérisé en ce que l'élément de base est un corps creux cubique dont les parois extérieures formant les surfaces de contact (31) comportent chacune une ouverture centrale (35) ainsi que des alésages (32) disposés sur des lignes parallèles aux arêtes du cube pour introduire des vis d'ancrage 7. Système d'éléments selon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces extérieures (31) sont munies d'alésa- ges borgnes (33) disposés sur des lignes parallèles aux arêtes du cube propres à recevoir des broches d'assemblage. 8. Elément constitutif pour un système d'éléments selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs éléments fonctionnels tels que moteur, transmission, paliers, arbres, broches, mandrins de serrage, etc. qui lui sont intégrés. 9. Elément constitutif pour un système d'éléments selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme d'élément d'adaptation pour permettre l'accouplement au système d'éléments fonctionnels qui répondent à une autre norme.