Brevet FR2552292A1 — publié le 19850322

La présente invention concerne un dispositif de mise en tension d'une plaque mince Elle s'applique notamment à la mise en tension d'un résistor plan pour l'élaboration de matériaux et plus générale5 ment, à la mise en tension d'une plaque mince soumise à des contraintes thermiques, mécaniques, voire électriques, de façon à conserver cette plaque plane et tendue. Par 'plaque, ou lame mince", on entend donc 10 notamment un résistor plan ou encore un feuillard porté à haute température par induction ou par chauffage capacitif par exemple. On connaît des dispositifs de mise en tension d'une plaque ou lame mince, dans lesquels la pla15 que est mise en tension à froid entre deux pinces De tels dispositifs présentent les inconvénients suivants: ils sont difficiles à régler et manquent de précision En effet, ils ne permettent pas d'ajuster la tension en cours de chauffage En outre, ils ne 20 permettent pas de dévoiler la plaque mince qui, sous l'effet de diverses inhomogénlités, se voile, c'est-àdire se gondole. La présente invention a justement pour objet un dispositif de mise en tension d'une plaque mince, 25 qui ne présente pas ces inconvénients, notamment en ce qu'il permet de réduire le voilage de la plaque mince et, dans certains modes de réalisation, de dévoiler totalement cette plaque. De façon précise, la présente invention a 30 pour objet un dispositif de mise en tension d'une plaque mince dans un plan, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles comprenant chacun: des moyens de traction sur une extrémité de la plaque, suivant un axe du plan, et des moyens de rotation de cette extrémité autour d'un axe perpendiculaire au plan, les ensembles étant disposés de façon que la plaque soit en équilibre sous l'effet des tractions. La plaque mince peut avoir une forme quelconque, par exemple rectangulaire, carrée, cruciforme, triangulaire, plus généralement polygonale, ou même circulaire On peut par exemple utiliser: dans le cas d'une lame en forme de rectangle, deux ensem10 bles appliqués respectivement aux petits côtés du rectangle; dans le cas d'une lame en forme de triangle ou d'étoile à trois branches, trois ensembles respectivement appliqués aux côtés du triangle ou aux trois branches de l'étoile; dans le cas d'une lame en forme 15 de croix, quatre ensembles respectivement appliqués aux quatre branches de la croix; dans le cas d'une lame en forme de cercle, une pluralité d'ensembles respectivement appliqués à des portions du pourtour de ce cercle et régulièrement espacés les uns des au20 tres Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, chaque ensemble comprend en outre des moyens de translation transverse de l'extrémité correspondant à cet ensemble, suivant une 25 direction parallèle au plan et perpendiculaire à la direction initiale de l'axe de traction associé à l'ensemble Ce mode de réalisation particulier permet de dévoiler totalement la plaque mince lorsque celleci s'est voilée. Dans une réalisation particulière de l'invention, chaque ensemble comprend un plateau parallèle au plan, les moyens de rotation correspondant à cet ensemble comprennent une platine mobile en rotation sur le plateau, autour d'un axe perpendiculaire au 35 plateau et les moyens de traction associés à l'ensem- ble comprennent: un chariot déplaçable en translation sur la platine suivant un axe du plan, cet axe rencontrant l'axe autour duquel la platine est mobile en rotation, des moyens de maintien de l'extrémité correspondant à l'ensemble, rendus rigidement solidaires du chariot, et des moyens élastiques pour exercer la traction sur le chariot. Le plateau comprend par exemple deux galets ou pions, situés sur un cercle centré sur l'axe autour duquel la platine est mobile en rotation et la platine comprend alors deux lumières s'étendant sur des portions du cercle et traversées par les galets. Dans une autre réalisation particulière, chaque ensemble comprend un autre plateau parallèle au plan et sur lequel le plateau correspondant à cet ensemble est déplaçable en translation perpendiculairement à la direction initiale de l'axe de traction as20 socié à l'ensemble, de façon à constituer les moyens de translation transverse. Dans une autre réalisation particulière, chaque ensemble comprend en outre un plateau principal parallèle au plan et sur lequel l'autre plateau cor25 respondant à cet ensemble est déplaçable en translation suivant la direction initiale de l'axe de traction associé à l'ensemble. Selon un autre mode de réalisation particulier, dans chaque ensemble, l'axe de rotation de l'ex30 trémité associée à cet ensemble passe par le milieu de cette extrémité Le dispositif objet de l'invention peut alors être réalisé de façon assez simple, sans les moyens de translation transverse, tout en permettant de dévoiler complètement la plaque lorsque celle35 ci s'est voilée. Dans une application particulière de l'invention, la plaque mince est conductrice de l'électricité et percée de trous, de façon à constituer un résistor plan pour l'élaboration de matériaux. Enfin, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, correspondant à cette application, les moyens de maintien sont aptes à transmettre un courant électrique servant à chauffer la plaque mince et sont refroidis par circulation d'un fluide. 10 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un 15 appareil pour la fabrication de matériaux tels que les cristaux ou les céramiques, par la méthode dite "du résistor plan", la figure 2 est une vue schématique et partielle d'un mode de réalisation particulier du dis20 positif objet de l'invention, et la figure 3 est une vue schématique et partielle d'un autre mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention. L'appareil schématiquement représenté sur 25 la figure 1 comporte essentiellement un four de préchauffage vertical 2 et un four de postchauffage 3 vertical, au-dessous du four de préchauffage 2 et dans le prolongement de celui-ci L'extrémité inférieure du four de préchauffage 2 et l'extrémité supérieure du 30 four de post-chauffage 3 communiquentl'une avec l'autre par l'intermédiaire d'une virole 4 à laquelle elles sont toutes deux raccordées Une résistance électrique plane 5, appelée "résistor" et constituée par une lame mince métallique par exemple en platine, pourvue de 35 trous calibrés 20, est interposée entre les deux fours, à l'intérieur de la virole 4. La lame 5 présente, à titre indicatif mais non limitatif, la forme d'un rectangle Elle est alimentée en courant électrique par des moyens non repré5 sentés, de manière à être chauffée par effet Joule dans le cas présent (mais on pourrait utiliser tout autre type de chauffage, par haute fréquence par exemple). La lame 5 est maintenue constamment plane et 10 horizontale grâce à un dispositif selon l'invention comportant deux ensembles 6 et 7 constitués de la même façon Ces deux ensembles 6 et 7 sont situés en regard l'un de l'autre à l'extérieur de la virole et sont prévus pour maintenir la lame 5 respectivement par les 15 extrémités 8 les plus courtes de celles-ci. Chacun des deux ensembles 6 et 7 comporte notamment un plateau 10, ces deux plateaux étant fixés à la virole 4 dans un même plan horizontal P 1, par exemple à l'aide de boulons 11 (figure 2) Compte tenu 20 de l'identité des ensembles 6 -et 7, seuls des modes de réalisation particuliers de l'un d'entre eux seront décrits par la suite. L'appareil représenté schématiquement sur la figure 1 comporte également deux systèmes de trans25 lation-rotation 12 et 13, l'un permettant de déplacer verticalement dans le four de préchauffage 2 une tige 14 et l'autre permettant de déplacer verticalement dans le four de postchauffage 3 une autre tige 15 dans le prolongement de la tige 14. L'appareil permet par exemple de fabriquer un monocristal d'un matériau tel que le niobate de lithium Pour ce faire, un barreau cylindrique 16 du matériau est fixé à la tige 14 et un germe monocristallin 17 du matériau est fixé à la tige 15 Pour 35 transformer le barreau 16 en un monocristal par la méthode du résistor plan, ce barreau et le germe 17 sont d'abord mis en contact avec le résistor 5 porté à la température de fusion du matériau, de sorte qu'il se forme une zone fondue entre le barreau et le germe, 5 puis ces derniers sont simultanément et progressivement descendus de façon que la zone fondue se déplace le long du barreau, ce qui permet finalement d'obtenir un barreau monocristallin dont l'orientation cristalline est celle du germe Le four de post-chauffage 3 10 permet d'effectuer un recuit du monocristal après l'élaboration de celui-ci. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier de l'un 6 des deux ensembles dont est composé le dispositif ob15 jet de l'invention, dans le cas particulier o celuici n'en comporte que deux, l'autre 7 étant constitué de la même façon que l'ensemble représenté Ce dernier comprend essentiellement des moyens 18 de traction sur une extrémité 8 de la plaque 5 et des moyens 19 de 20 rotation de cette extrémité 8 autour d'un axe vertical que l'on peut appeler "axe de rotation" et qui est repéré sur la figure 2 par son point d'intersection A avec la plaque 5, cet axe de rotation portant la référence A par la suite. Les moyens 19 de rotation comprennent une platine 21 mobile en rotation sur le plateau horizontal 10, autour de l'axe de rotation A La platine 21 comporte deux lumières 22 et 23 s'étendant sur des portions d'un cercle C dont l'axe est l'axe de rota30 tion A, ce dernier étant ainsi défini par la forme des lumières 22 et 23 Le plateau 10 comprend deux galets ou pions 24 et 25 disposés de façon à traverser respectivement les lumières 22 et 23 et à autoriser la rotation de la platine autour de l'axe A On peut 35 alors dire que les galets 24 et 25 coulissent dans les lumières 22 et 23 ou que ces dernières sont guidées en rotation par les galets 24 et 25 La platine 21 est maintenue au contact du plateau 10 par des ponts de retenue 26 et 27 enjambant respectivement les bords de 5 la platine qui encadrent les deux lumières 22 et 23. Ces ponts sont fixés au plateau 10 à l'aide de boulons 28 par exemple. La platine 21 comprend également un levier 29 s'étendant horizontalement à l'opposé de l'axe de 10 rotation A par rapport aux lumières 22 et 23 et à équidistance de celles-ci Une noix pivotante 30 est montée à l'extrémité du levier 29 Une vis 31 commandée en rotation par un bouton moleté 32 et prisonnière du plateau 10, coopère avec la noix pivotante 30, par 15 vissage dans celle-ci, pour déplacer la platine 21 en rotation autour de l'axe A grace aux lumières 22 et 23 guidées par les galets 24 et 25 Sur la figure 2,on a représenté par un trait mixte 33 un déplacement possible pour la platine 21 Ladite rotation est bien en20 tendu limitée par la longueur des lumières. Les moyens 18 de traction comprennent un chariot 34 déplaçable en translation sur la platine 21 suivant un axe horizontal X, des moyens 35 de maintien de l'extrémité 8 de la plaque 5, ces moyens de main25 tien étant rendus rigidement solidaires du chariot 34, et des moyens élastiques 36 pour exercer la traction sur le chariot 34 Ce chariot se déplace en translation, sans frottement, dans une glissière à roulements 37, fixée sur la platine 21 La glissière 37 est dis30 posée de façon que l'axe horizontal de traction ou de translation X s'étende le long du rayon du cercle C, équidistant des deux lumières 22 et 23, de façon que l'axe de translation X rencontre l'axe de rotation A. Les moyens élastiques 36 comprennent par 35 exemple des lames-ressorts 38 parallèles entre elles B ainsi qu'un autre chariot 39 adjacent au chariot 34 et déplaçable parallèlement à celui-ci dans une autre glissière 40 montée sur la platine 21, les lames-ressorts 38 étant rigidement fixées aux chariots 34 et 5 39, transversalement à l'axe de translation X La translation de l'autre chariot 39 est commandée à l'aide d'une autre vis 41 qui est prisonnière de la platine 21, disposée parallèlement à l'axe de translation X et pourvue d'un bouton moleté 42 permettant de 10 commander la rotation de la vis. Les moyens 35 de maintien comportent un tirant 43 qui s'étend le long de l'axe de translation X et dont une extrémité est fixée sur le chariot 34 au moyen de vis 44, tandis que son autre extrémité porte 15 une pince 45 dont les mâchoires 46 maintiennent l'extrémité 8 de la lame 5 par exemple à l'aide de vis 47 qui traversent l'une des mâchoires et dont le serrage emprisonne la lame 5 entre ces vis et l'autre mâchoire La lame 5 est immobilisée par les pinces des en20 sembles 6 et 7 (figure 1) de façon à pouvoir exercer une traction longidutinale sur cette lame grâce aux moyens 18 de traction Les bords des mâchoires 46 sont perpendiculaires à l'axe de translation X (figure 2) et délimitent l'extrémité "apparente" ou "effective" 25 de la lame 5 Les lumières 22 et 23 sont réalisées de façon que le point A soit le milieu de cette extrémité effective, c'est-àdire que l'axe de rotation A passe par le milieu de celle-ci que l'on peut seulement appeler "extrémité" pour plus de simplicité. En face de l'ensemble 6 est prévue une ouverture 48 pratiquée dans le virole 4 Cette ouverture 48 est raccordée de façon étanche à un soufflet 49, lui-même fermé de façon étanche par une plaque 50 électriquement isolante Le tirant 43 traverse la 35 plaque 50 dont il est rendu solidaire. La lame 5 est alimentée en courant électrique à travers les plaques 50, grâce à un générateur de courant non représenté A titre d'exemple, l'alimentation en courant électrique se fait par les lames5 ressorts 38, le tirant 43 et la pince 45, ces différents éléments comportant des parties électriquement conductrices reliées les unes aux autres et convenablement isolées électriquement du reste du dispositif pour que les utilisateurs de celui-ci ne courent aucun 10 risque Lesdits éléments sont conçus pour pouvoir propager un courant électrique dépassant 200 A et l'isolation électrique est réalisée en conséquence. La pince 45 est refroidie par circulation d'un fluide tel que l'eau et comporte à cette fin une 15 partie creuse 51 dans laquelle débouchent des conduits 52 et 53 qui sont respectivement prévus pour l'arrivée et l'évacuation du fluide et qui traversent la plaque 50. Bien entendu, ce qui vient d'être dit à pro20 pos de l'ouverture 48, du soufflet 49, de l'alimentation en courant électrique et du refroidissement par un fluide, est également vrai pour l'autre ensemble 7 (figure 1). Le montage de la lame 5 et l'installation du 25 dispositif selon l'invention sont effectués de la façon suivante: la virole 4 étant séparée des fours 2 et 3 (figure 1), la lame 5 est immobilisée dans les pinces 45 correspondant respectivement aux deux ensembles La virole 4 est mise en place entre les fours 2 30 et 3 Les plateaux 10 sont alors montés sur la virole 4 Ils comprennent les différents organes de translation et de rotation décrits précédemment, notamment les chariots 34 On peut alors fixer les tirants 43 à leurs chariots respectifs 34. Les lames-ressorts 38 exercent une traction sur les chariots 34 et donc sur la lame 5 qui est ainsi mise en tension L'action sur les boutons 42 permet de régler la force de tension de la lame 5 Cette force de tension peut être mesurée en adjoignant à chaque 5 vis 41 des moyens de repérage par exemple constitués par un vernier avec bague de remise à zéro 54. Lorsque la lame 5 est chauffée, elle subit un allongement qui est compensé grâce aux moyens 18 de traction La lame 5 peut également subir un voilage 10 que l'on supprime en agissant sur les moyens 19 de rotation, par l'intermédiaire des boutons 32 Le dispositif selon l'invention, représenté sur la figure 2, permet ainsi de maintenir constamment la lame 5 dans un plan horizontal P. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement un autre mode de réalisation particulier de l'invention, correspondant au cas o l'axe de rotation A ne passe pas par le milieu de l'extrémité 8 de la lame 5, milieu qui est repéré par la lettre M sur la 20 figure 3 En fait, on a seulement représenté sur cette figure une partie du dispositif, correspondant à l'ensemble 7, l'ensemble 6 étant constitué de la même façon que cet ensemble 7 Cet autre mode de réalisation particulier diffère essentiellement du mode de 25 réalisation précédemment décrit en ce qu'il comprend en outre des moyens de translation transverse, permettant de déplacer l'extrémité 8 de la lame 5 suivant une direction horizontale et perpendiculaire à un axe X 1 de référence précisé plus loin, avec lequel l'axe 30 de traction X coincide initialement (c'est-à-dire avant toute rotation de la platine, effectuée en vue d'un dévoilage) Dans cet autre mode de réalisation particulier, le plateau 10 qui était précédemment fixe par rapport à la virole 4 ne l'est plus Il est rem35 placé, dans sa position précédente, par un autre pla- teau horizontal 55 qui est donc fixe par rapport à la virole 4 Le plateau horizontal 10 est quant à lui déplaçable en translation perpendiculairement à l'axe de référence X 1 sur l'autre plateau 55, dans une glis5 sière 56 dont est pourvu l'autre plateau 55 Le plateau 10 associé à la glissière 56, constitue ainsi les moyens de translation transverse, cette translation transverse étant effectuée par une commande à vis 57. L'adjonction des moyens de translation 10 transverse de l'extrémité 8 de la lame 5 permet de dévoiler cette lame bien que l'axe de rotation A ne passe pas par le milieu 14 de l'extrémité 8 Le dévoilage de la lame s'effectue alors non seulement par une rotation appropriée d'au moins l'une des deux platines 15 21, mais encore par une translation transverse appropriée d'au moins l'un des deux plateaux 10. Les moyens de translation transverse précédemment décrits permettent également un recentrage latéral de la lame 5 (L'axe vertical Z de l'appareil 20 décrit en référence à la figure 1 est en effet repéré par un point O 1 sur la figure 3, lui-même défini par l'intersection de deux axes de référence X 1 et Y 1 horizontaux et perpendiculaires Initialement, le centre O de la lame 5 coincide avec le point O 1 et l'axe X 25 de traction coincide avec l'axe de référence X 1 Le recentrage latéral de la lame consiste à replacer le centre O sur l'axe X 1 par translation transverse du plateau 10, lorsque le centre O s'est écarté de l'axe X 1). On peut également avoir besoin d'effectuer un recentrage longitudinal de la lame 5 Pour ce faire, on modifie l'ensemble 7 représenté sur la figure 3 de la façon suivante, l'ensemble 6 étant modifié de la même façon: l'autre plateau 55 qui était précédemment 35 fixe par rapport à la virole 4 ne l'est plus Il est remplacé, dans sa position précédente, par un plateau principal horizontal 58 qui est donc fixe par rapport à la virole 4 L'autre plateau horizontal 55 est quant à lui déplaçable en translation parallèlement à l'axe 5 de référence X 1, par rapport au plateau principal 58, dans une glissière 59 montée à cet effet sur le plateau principal 58 Une vis horizontale 60 est fixée sur l'autre plateau 55, à l'opposé de la lame 5 par rapport à cet autre plateau 55 La vis 60 traverse une 10 ouverture 61 pratiquée dans le plateau principal 58. Cette vis 60 est pourvue d'une paire d'écrous moletés 62 et 63 permettant le réglage en translation et l'immobilisation de l'autre plateau 55 par rapport au plateau principal 58. Lorsque la lame 5 est plane mais excentrée, on peut la recentrer par translation transverse des plateaux 10 et par translation longitudinale des autres plateaux 55 Alors, pour ne pas modifier le réglage des platines 21 qui a permis d'obtenir la pla20 néité de la lame 5, on peut rendre solidaires en translation transverse les plateaux 10, à l'aide d'une chaîne de transmission 64 reliant les vis 57 de façon que la rotation d'une vis 57 d'un certain angle provoque la rotation de l'autre vis 57, du même angle et 25 dans le même sens La chaîne 64 est munie d'un tendeur permettant des translations longitudinales indépendantes, des autres plateaux 55. Pour les dispositifs selon l'invention décrits précédemment, la référence à un plan horizontal 30 n'a été faite qu'en raison du cas particulier du résistor plan La lame mince peut être maintenue en tension dans un plan vertical ou autre avec des dispositifs identiques mais convenablement orientés. De plus, dans la description des figures 1 à 35 3, la lame a été supposée rectangulaire Ceci n'est qu'un exemple donné à titre indicatif et nullement limitatif: l'invention permet de maintenir plane une lame mince de forme quelconque Il suffit pour cela d'utiliser un nombre suffisant d'ensembles tels que 5 ceux qui ont été décrits en référence à la figure 2 ou 3 Par exemple, dans le cas d'une lame ayant la forme d'un polygone, on peut associer un ensemble à chaque côté de ce polygone Dans le cas d'une lame en forme de croix, on peut utiliser quatre ensembles respecti10 vement associés aux branches de la croix. Enfin, dans la description des figures 2 et 3, on a considéré le cas o les moyens de rotation sont reliés à la lame mince par l'intermédiaire des moyens de traction On peut bien entendu réaliser des 15 dispositifsselon l'invention correspondant au cas inverse. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mise en tension d'une plaque mince ( 5) dans un plan (P), caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles ( 6, 7) comprenant chacun: des moyens ( 18) de traction sur une extrémité ( 8) de la plaque, suivant un axe (X) du plan, et des moyens ( 19) de rotation de cette extrémité autour d'un axe (A) perpendiculaire au plan, les ensembles étant disposés de façon que la plaque 10 ( 5) soit en équilibre sous l'effet des tractions. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ensemble ( 6, 7) comprend en outre des moyens ( 10, 56) de translation transverse de l'extrémité correspondant à cet ensemble, suivant une 15 direction parallèle au plan et perpendiculaire à la direction initiale de l'axe (X) de traction associé à l'ensemble. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque en20 semble ( 6, 7) comprend un plateau ( 10) parallèle au plan (P), en ce que les moyens ( 19) de rotation correspondant à cet ensemble comprennent une platine ( 21) mobile en rotation sur le plateau, autour d'un axe (A) perpendiculaire au plateau et en ce que les moyens 25 ( 18) de traction associés à l'ensemble comprennent: un chariot ( 34) déplaçable en translation sur la platine ( 21) suivant un axe (X) du plan, cet axe rencontrant l'axe autour duquel la platine est mobile en rotation, des moyens ( 35) de maintien de l'extrémité correspondant à l'ensemble, rendus rigidement solidaires du chariot ( 34), et des moyens élastiques ( 36) pour exercer la traction sur le chariot. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plateau ( 10) comprend deux ga5 lets ( 24, 25) situés sur un cercle (C) centré sur l'axe (A) autour duquel la platine est mobile en rotation et en ce que la platine ( 21) comprend deux lumières ( 22, 23) s'étendant sur des portions du cercle et traversées par les galets. 5 Dispositif selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que chaque ensemble ( 6, 7) comprend un autre plateau ( 55) parallèle au plan (P) et sur lequel le plateau ( 10) correspondant à cet ensemble est déplaça15 ble en translation perpendiculairement à la direction initiale de l'axe de traction (X) associé à l'ensemble, de façon à constituer les moyens de translation transverse. 6 Dispositif selon la revendication 5, ca20 ractérisé en ce que chaque ensemble ( 6, 7) comprend en outre un plateau principal ( 58) parallèle au plan et sur lequel l'autre plateau ( 55) correspondant à cet ensemble est déplaçable en translation suivant la direction initiale de l'axe (X) de traction associé à 25 l'ensemble. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans chaque ensemble ( 6, 7), l'axe (A) de rotation de l'extrémité associée à cet ensemble passe par le milieu (M) de 30 cette extrémité ( 8). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la plaque mince ( 5) est conductrice de l'électricité et percée de trous ( 20), de façon à constituer un résistor plan 35 pour l'élaboration de matériaux. 255 i 292 9 Dispositif selon les revendications 3 et 8, caractérisé en ce que les moyens ( 35) de maintien sont aptes à transmettre un courant électrique servant à chauffer la plaque mince ( 5) et sont refroidis par circulation d'un fluide