Brevet FR2557313A1 — publié le 19850628

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGLAGE FIN DE LA POSITION ANGULAIRE ET SPATIALE D'UN OBJET SELON DEUX DIRECTIONS ORTHOGONALES La présente invention s'applique à un procédé de réglage fin de la position angulaire et spatiale d'un objet tel qu'un miroir par rapport à un plan de référence défini par exemple par une embase, de façon à depla- cer ledit objet selon deux directions sensiblement orthogonales par un moyen de réglage tel qu'une vis ou un écrou, affecté à chacune des directions orthogonales, ainsi qu'à un dispositif de reglage.pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connait de nombreux dispositifs de réglage de la position angu- laire dlun objet, en particulier d'un instrument d'optique tel qu'un miroir. La plupart de ces dispositifs de réglage sont coûteux et ne sont pas assez stables dans le temps, tant en ce qui concerne les effets dus aux vibrations que ceux dus aux variations de température. La présente invention vise à realiser un dispositif de reglage qui soit à la fois simple, compact, peu onéreux et qui admette des actions de réglage selon une direction angulaire sans qu'aucune perturbation d'orientation angulaire ne soit infligee à une autre direction angulaire de réglage réglée préalablement. Un tel dispositif de réglage doit de plus se réveler compact, sensible, fidèle, précis et stable aussi bien dans le temps que lorsqu'il est soumis à des perturbations extérieures telles que des vibrations. Ces exigences contradictoires sont satisfaites dans le procedé selon l'invention du fait que l'on relie mécaniquement à un premier support solidaire du plan de référence l'objet solidaire d'un deuxième support, par l'intermédiaire d'une lame élastique en forme de L à deux bras orthogonaux dont les extrémités sont rigidement encastrées,respectivement au premier et au deuxième sUpport, que par ailleurs pour assurer le reglage fin, l'on provoque à l'aide de premier et deuxième moyens de réglage portés respectivement par le premier et le deuxième supports, une flexion de la lame élastique respectivement par rapport au premier support pour produire une rotation de l'objet selon un premier axe de rotation à l'aide des premiers moyens de reglage et par rapport au deuxième support pour produire une rotation de l'objet selon un deuxième axe de rotation sensiblement orthogonal au premier à l'aide des deuxième moyens de réglage et que l'on utilise les réactions élastiques de flexion de la lame pour assurer son rappel par rapport aux premier et deuxième supports. Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'on applique les moyens de réglage provoquant la flexion à l'aide de deux poussoirs dont chacun engage un moyen de réglage différent pris parmi les deux moyens de réglage et l'on applique les deux poussoirs de part et d'autre de la lame en L sensiblement au point de croisement des axes medians de chacun des bras orthogonaux du L de manière à éviter une torsion de ces bras au cours de leur flexion. On dispose de préférence le premier axe de rotation dans un plan sensiblement parallèle au plan de référence et par voie de conséquence le deuxième axe de rotationvdans un plan sensiblement perpendiculaire au plan de référence. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procéde selon l'invention vise à permettre le réglage fin de la position angulaire, par rapport à un plan de référence défini par une embase, d'un objet tel qu'un miroir que l'on désire déplacer en rotation selon deux directions orthogonales par l'action d'une vis ou d'un ecrou de reglage affecté à chacune de ces directions, et comporte selon l'invention:: - un premier support solidaire de l'embase et portant un premier or gane de réglage rotatif tel qu'une vis ou une came de reglage du deplacement de l'objet sensiblement en rotation autour d'un premier axe de rotation sensiblement fixe par rapport au plan de reférence; - un deuxième support solidaire de l'objet à régler et portant un deuxième organe de réglage rotatif tel qu'une vis ou une came, du déplacement de l'objet sensiblement en rotation par rapport à un deuxième axe de rotation sensiblement perpendiculaire au premier axe de rotation;; - une pièce de liaison entre lesdits premier et deuxième supports constituée par une lame élastique en forme-de L dont l'une des branches sensiblement perpendiculaire au plan de référence est fixée rigidement à son extrémité au premier support tandis que l-'autre branche porte le deuxième support auquel elle est fixée rigidement, et lesdits premier et second organes rotatifs de réglage sonaptes à provoquer la flexion de la lame élastique et par voie de conséquence le déplacement relatif de la zone d'équerre de cette lame au raccordement des deux branches du L, par rapport aux premier et second supports qui portent chacun un organe de réglage et à chacun desquels est fixée une branche différente du L, branche qui est ainsi amenee à tourner dans ladite zone d'équerre, pour l'une, autour du premier axe de rotation par rapport au premier support sous l'action du premier organe de réglage, et respectivement pour l'autre, autour du deuxième axe de rotation par rapport au deuxième support sous l'action du deuxième organe de réglage , l'élasticite de la lame en forme de L lui permettant d'assurer elle même son rappel au contact des organes de réglage. Commue indique dans le procédé, le premier axe de rotation peut etre sensiblement parallèle au plan de référence tandis que le deuxième axe de rotation mobile est sensiblement perpendiculaire au plan de reférence, ou bien en variante, le premier axe de rotation sensiblement fixe par rapport au plan de référence est sensiblement perpendiculaire à ce plan de référence tandis que le deuxième axe de rotation est sensiblement parallèle à ce plan de référence. Selon un mode préfére de réalisation de l'invention, les premier et deuxième organes de réglage rotatifs présentent sensiblement la même sensibilité de réglage, c'est-à-dire produisent sensiblement la même course de déplacement linéaire de la zone d'équerre de la lame en L par rapport au support portant l'organe de réglage en cause, pour une même rotation des organes de réglage. Selon une autre forme importante de réalisation de l'invention, le premier et le deuxième organes de réglage agissent sur la zone d'équerre de la lame élastique en L chacun d'un côté différent de la lame par l'intermédiaire d'un poussoir qui se déplace axialement selon un axe qui passe sensiblement par l'intersection des axes médians des deux branches du L de telle manière que la flexion de ces branches par rapport à leur encastrement de fixation sur le premier ou respectivement le deuxième support sous l'effet du déplacement des poussoirs s'effectue sensiblement sans torsion des branches du L par rapport à leur plan d'encastrement de fixation sur leur support correspondant.Au moins l'un des organes rotatifs de réglage peut comporter, en plus d'un poussoir axial mobile dans un alésage et susceptible de venir en appui sur la lame élastique en forme de L, un système de vis micrométrique constitué d'une vis à pointeau vissée dans un filetage d'axe perpendiculaire à celui du poussoir et dont le pointeau conique vient en appui sur une surface en biseau conjuguée de la surface conique du pointeau et menagée sur-le poussoir. La lame élastique en forme de L est de préférence une lame en acier apte à subir une déformation de flexion de course suffisante et relativement rigide pour assurer un effort de rappel suffisant sur les organes de réglage, telle qu'une lame en acier à ressort. Selon une premiere variante, la lame élastique en forme de L présente une épaisseur constante mais des largeurs inégales pour les deux branches du L, la branche la plus large étant celle qui est fixée à celui des deux supports qui est solidaire du plan de reférence. Selon une autre variante, la lame élastique comporte deux bras d'inégale longueur pour tenir compte d'éventuelles limitations venant du système dans lequel serait inclus un dispositif selon l'invention. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaitront à la lecture de la description de divers modes de realisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexe, ou: - la figure 1 représente en perspective schématique à 45 , vue de l'arrière, un premier mode de réalisation du dispositif de réglage fin selon l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation et en coupe-selon la ligne II-II de la figure 3, d'un autre mode de réalisation du dispositif de réglage selon l'invention appliqué au ré glage d'un miroir réflecteur tel qu'un réflecteur de fais ceau laser; - la figure 3 est une vue en coupe, selon la ligne III-III de la fi gure 2 du dispositif de réglage représenté à la figure 2. Le dispositif de reglage selon l'invention représenté à la figure 1, est fixé sur une embase 1 constituant plan de référence à l'aide de vis ou de boulons de fixation 2 et comporte un premier support 3 en forme de L à bras d'inégales longueurs. Le bras le plus court 4 situe du côté de l'embase 1 se termine par une face plane 5 servant de face de fixation pour une pièce de liaison 6 également en forme de L et constituee d'une lame de ressort ou lame élastique en acier d'une épaisseur voisine de 1,5 mm par exemple. La fixation de la lame 6 sur la face 5 s'effectue à l'aide de vis 7 et le bras 9 de la lame de ressort 6 est relié au bras court 4 du premier support 3. Le bras 8 de la lame 6 est également relié par un même jeu de vis de fixation 10 à une face d'embout 11 du bras court 12 d'un deuxième support 13. Le deuxième support 13 présente sur la figure 1 la même forme que le premier support 3 et porte, par exemple, sur l'une de ses faces frontales 14 (vue de dos sur la figure), l'objet à regler constitué ici d'un miroir 15 destine par exemple à régler et orienter le trajet d'un faisceau laser. Le miroir 15 peut être collé ou fixé par tout autre moyen sur la face 14 qui peut presenter un épaulement de calage du miroir identique à l'épaulement 16 apparent sur la figure 2. Les premier et deuxième supports comportent chacun un bras long, respectivement 17 et 18, doté d'organes rotatifs de réglage.Le bras long 18 du deuxième support 13 porte le moyen de réglage constitué d'une vis de réglage 19 vissée,parallèlement à la surface de la lame elastique 6,dans un filetage et venant en appui sur un premier poussoir 20 par l'intermédiaire d'un pointeau de vis coopérant avec une surface en biseau 23 ménagée sur le poussoir 20. Ce dispositif de liaison entre la vis 19 et le poussoir 20 est représenté plus en détail à la figure 2. Le poussoir 20 présente une extrémité libre 27 de forme arrondie et qui vient en appui sur la zone d'équerre de la lame élastique 6 sensiblement au point d'intersection ou de croisement des axes medians des deux branches ou bras 8 et 9 de cette lame élastique 6. Le premier support 3 porte de même une vis pointeau de reglage 21 visse dans un alesage fileté 24 ménagé parallelement à la surface de la lame de ressort 6. Pour voir plus en détails le montage de la vis 21, on peut se reporter à la figure 2. La vis 21 vient en contact par son pointeau 21a avec une surface en biseau 25 conjuguée de la surface conique du pointeau 21a, et menagée sur un deuxième poussoir 26 dont la tête arrondie 27 vient en contact avec la lame de ressort 6 à l'opposé du point de contact du premier poussoir 20,sensiblement au point d'intersection des deux bras 8 et 9 de cette lame. Si l'on se reporte au mode de realisation de l'invention représente sur les figures 2 et 3 où les pièces remplissant la même fonction qu'à la figure 1 sont affectées du même numéro de repère, on voit que le dispositif de réglage comporte une embase 1 sur laquelle est rigidement fixe par des vis 2 et un pion d'indexage 2a un premier support 3 de forme plus complexe qu'à la figure 1 mais qui, dans la partie de réglage, présente également une forme en L et coopère avec les mêmes organes de réglage que dans le dispositif représenté à la figure 1.On remarque sur la figure 2 que les vis de fixation 7 (de la lame 6) qui sont vissées dans un alesage filete du bras court 12 du deuxième support, présentent une tête de serrage 33 qui vient se loger dans un trou ou logement 34 ménagé dans la face frontale du premier support 3 qui fait face à la lame 6. Le miroir 15 est colle sur un support de miroir 35 fixé par des vis 36 sur la face 14 du deuxième support. On voit sur la figure 3 qui fait bien apparaître la forme en L de la lame 6, que cette lame 6 présente des bras 8 et 9 de longueurs légèrement inegales et dont les largeurs de lame diffèrent légè- rement. Les poussoirs 26 et 20 sont appliques par leurs embouts arrondis 27 de part et d'autre de la lame de ressort 6 sensiblement au point de croisement des axes medians 37 et 38 des bras 8 et 9. Les autres dispositions sont identiques à celles représentées sur la figure 1. On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif de réglage en se référant à la figure 1 combinee aux détails représentés à la figure 2. Pour faire tourner le miroir 15 autour d'un axe horizontal sensiblement parallèle au plan de référence constitue par l'embase 1, l'opé- rateur fait tourner la vis 21 en l'enfonçant vers le bas de la figure par vissage. La face conique du pointeau 21a repousse le poussoir 26 vers la droite de la figure ce qui fait tourner la lame 6 ainsi que le deuxième support 13 et le miroir 15 qu'elle porte, d'un angle a autour de l'encastrement du bras 9 de la lame 6 sur le bras court 4 du premier support 3, c 'est-à-dire en fait autour d'un axe parallèle au plan de référence défini par 1 'embase 1. Pour continuer le réglage, l'opérateur fait tourner la vis 19 en la vissant vers le bas et le poussoir 20 repousse cette fois le bras long 18 du support 13 par rapport à la lame 6 en le faisant tourner avec le miroir 15 d'un angle ss autour de l'encastrement du bras 8 de la lame 6 sur la face d'embout 11 du bras court 12, c'est-à-dire autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au plan de référence défini par l-'embase 3. Par vissages et/ou dévissages successifs et alternés des vis de réglage 19 et 21, il est ainsi possible d'amener le miroir 15 dans la position angulaire désirée, étant entendu que le miroir 15 se déplace légèrement, au cours de ce réglage, par rapport au rectangle de fixation du premier support 3 sur 1 'embase 1. Lors du dévissage des vis de réglage 19 ou 21, la réaction élastique de flexion relativement importante de la lame 6 repousse le poussoir correspondant 20 ou 26 dans son alésage de guidage correspondant 30 ou 31 au contact de la surface conique du pointeau 19a ou 21a de la vis et rappelle ainsi le support correspondant 13 à proximité de la lame 6 ou respectivement la lame 6 à proximité du premier support 3. Dans la position représentée, figure 2, des vis 19 et 21 et des poussoirs 20 et 26, la lame 6 est précontrainte de telle sorte que lors du dévissage vers le haut des vis 19 et 21, il existe une réaction élastique de flexion de la lame propre à repousser les poussoirs 20 et 26. Dans la position médiane des vis 19 et 21, position où la lame 6 n'est pas contrainte, les pointeaux 19a et 21a des vis sont en contact avec les surfaces en biseau 23 et 25 des poussoirs 20 et 26 sur environ la moitié de leur hauteur respective. On voit ainsi que la lame 6 en forme de L joue à la fois le rôle de support de l'objet 15 à régler, celui d'axe d'articulation selon deux plans différents et orthogonaux et celui d'un organe de rappel élastique. Dans le mode de réalisation représente sur les figures 2 et 3, la lame 6 est encastrée sur une face verticale 39 du premier support 3 et la position des axes de rotation par rapport à l'embase 1 est inversée. Le fonctionnement du dispositif représenté sur les figures 2 et 3 est analogue à celui de la figure 1. il faut noter que la mise en oeuvre d'un moyen de réglage tournant, tel que les vis-pointeaux 19 et 21, permet de vaincre avec un effort relativement modéré un effort de flexion important de la lame, effort de flexion qui permet d'obtenir la stabilite souhaitée du dispositif lorsque celui-ci est soumis à des vibrations importantes. L'angle du pointeau unique des vis 19 et 21 peut varier suivant la latitude de réglage désirée. De nombreuses modifications accessibles à l'homme de l'art sont possibles pour le dispositif et le procédé de reglage qui v-iennent d'être exposés. Ainsi, dans un but de simplification, on peut remplacer le système de vis et de poussoirs par des vis simples à têton vissées chacune dans un filetage ménagé dans les alésages 30 et 31, ces vis étant actionneesen rotation par des têtes dépassantes telles que des boutons moletés. Un tel mode de réalisation peut diminuer l'accessibilité de réglage ainsi que la résistance au déréglage accidentel ou par vibrations présentée par le système de vis et de poussoirs qui vient d'être décrit. Les poussoirs 20 et 26 pourraient également être remplacés par des cames rotatives. Les sensibilités de réglage des organes de réglage affectés aux supports 3 et 13 sont de préférence les mêmes et pour des raisons de comnodité et de coût de fabrication, la lame 6 présente de préférence une épaisseur constante lui donnant une rigidité élevée et peut être réalisée en acier trempé. Pour les mêmes raisons que précédemment, les bras 8 et 9 relativement courts présentent des largeurs constantes mais qui peuvent etre différentes d'un bras à l'autre tout en respectant la condition de position de la zone de contact des embouts arrondis 27 des poussoirs 20 et 26 sur la lame 6.On remarquera que par suite de la rotation de flexion des bras 8 et 9, le point de contact des poussoirs 20 et 26 sur la zone d'équerre de la lame 6 se déplace légère- ment au cours de la flexion des bras de la lame mais que ce deplacement a un effet pratiquement négligeable. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentée et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'ecarte de l'esprit de l'invention. En pa-rticulier, la conception et la capacité du dispositif selon l'invention permettent d'équiper une platine porte-miroirs de plusieurs dispositifs de reglage et d'effectuer ainsi le réglage de la position spatiale de tous les miroirs avant fixation de la platine sur le banc de l'appareil devant être équipé desdits miroirs. REVENDICATIONS 1.- Procédé de réglage fin de la position angulaire et spatiale d'un objet tel qu'un miroir par rapport à un plan de référence défini par exemple par une embase, de façon à déplacer ledit objet selon deux directions sensiblement orthogonales par un moyen de réglage tel qu'une vis ou un ecrou, affecté à chacune des directions orthogonales, caractérisé en ce que l'on relie mecaniquement à un premier support (3) solidaire du plan de référence (1) l'objet (15) solidaire d'un deuxième support (13), par l'intermédiaire d'une lame élastique en forme de L (6) à deux bras orthogonaux (8, 9) dont les extrémités sont rigidement encastrees respectivement au premier et au deuxième support, en ce que, pour assurer le réglage fin, l'on provoque à l'aide de premier et deuxième moyens de réglage (21, 19) portés respectivement par le premier et le deuxième supports, une flexion de la lame élastique (6) respectivement par rapport au premier support (3) pour produire une rotation de l'objet selon un premier axe de rotation à l'aide des premiers moyens de réglage (21) et par rapport au deuxième support (13) pour produire une rotation de l'objet selon un deuxième axe de rotation sensiblement orthogonal au premier l'aide des deuxième moyens de réglage (19), et en ce que l'on utilise la reaction élastique de flexion de la lame pour assurer son rappel par rapport aux premier et deuxième supports. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique les moyens de réglage provoquant la flexion à l'aide de deux poussoirs (26, 20) dont chacun engage un moyen de reglage différent pris parmi les deux moyens de réglage et en ce que l'on applique les deux poussoirs (26, 20) de part et d'autre de la lame en L (6) sensiblement au point de croisement des axes médians (37, 38) de chacun des bras orthogonaux (8, 9) du L de maniere à éviter une torsion de ces bras au cours de leur flexion. 3.- Procédé selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que l'on dispose le premier axe de rotation dans un plan sensiblement parallèle au plan de référence (1) et par voie de conséquence le deuxième axe de rotation dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan de re- férence. 4.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, afin de procéder au réglage fin de la position angulaire, par rapport à un plan de référence défini par une embase, d'un objet tel qu'un miroir que l'on désire déplacer en rotation selon deux directions orthogonales par l'action d'une vis ou d'un écrou de réglage affecte à chacune de ces directions, caractérisé en ce qu'il comporte:: - un premier support (3) solidaire de 1 'embase (1) et portant un pre mier organe de réglage rotatif (21) tel qu'une vis ou une came de réglage1du déplacement de l'objet sensiblement en rotation autour d'un premier axe de rotation sensiblement fixe par rapport au plan de réference; - un deuxième support (13) solidaire de l'objet à régler (15) et por tant un deuxième organe de réglage rotatif (19) tel qu'une vis ou une lame, du déplacement de l'objet (15) sensiblement en rotation par rapport à un deuxième axe de rotation sensiblement perpendicu laire au premier axe de rotation;; - une pièce de liaison entre lesdits premier et deuxième supports constituée par une lame élastique en forme de L (6) dont l'une des branches (9) sensiblement perpendiculaire au plan de référence est fixée rigidement à son extrémité au premier support (3) tandis que l'autre branche (8) porte le deuxième support (13) auquel elle est fixée rigidement. et en ce que lesdits premier et second organes rotatifs de réglage (21, 19) sont aptes à provoquer la flexion de la lame élastique et par voie de conséquence le déplacement relatif de la zone d'équerre de cette lame au raccordement des deux branches (8, 9) du L, par rapport aux premier et second supports (3, 13) qui portent chacun un organe de réglage et à chacun desquels est fixée une branche différente du L, branche qui est ainsi amenée, dans ladite zoned'équerre,pour l'une (9) à tourner autour du premier axe de rotation par rapport au premier support sous l'action du premier organe de réglage (19) et respectivement,pour l'autre (8) à tourner autour du deuxième axe de rotation par rapport au deuxième support (13) sous l'action du deuxième organe de réglage (19), l'élasticité de la lame en forme de L (6) lui permettant d'assurer elle même son rappel au contact des organes de réglage. 5.- Dispositif de réglage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier axe de rotation est sensiblement parallèle au plan de référence (1) tandis que le deuxième axe de rotation mobile est sensiblement perpendiculaire au plan de référence (1). 6.- Dispositif de réglage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier axe de rotation sensiblement fixe par rapport au plan de référence (1) est sensiblement perpendiculaire à ce plan de référence tandis que le deuxième axe de rotation est sensiblement parallèle à ce plan de référence (1). 7.- Dispositif de réglage selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les premier et deuxième organes de réglage rotatifs (19, 21) présentent sensiblement la même sensibilité de reglage, c'est-à- dire produisent sensiblement la même course de déplacement linéaire de la zone d'equerre de la lame en L (6) par rapport au support portant l'organe de réglage en cause, pour une même rotation des organes de. réglage. 8.- Dispositif de réglage selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le premier et le deuxième organe de réglage (19, 21) agissent sur la zone d'équerre de la lame élastique en L (6) chacun d'un côté différent de la lame par l'intermédiaire d'un poussoir (26, 20) qui se déplace axialement selon un axe qui passe sensiblement par l'intersection des axes médians (37, 38) des deux branches (8, 9) du L, de telle manière que la flexion de ces branches par rapport à leur encastrement de fixation sur le premier ou respectivement le deuxième support sous l'effet-du déplacement des poussoirs (26, 20) s'effectue sensiblement sans torsion des branches du L par rapport à leur plan d'encastrement de fixation sur leur support correspondant. 9.- Dispositif de réglage selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'au moins l'un des organes rotatifs de réglage comporte en plus d'un poussoir axial mobile dans un alésage et susceptible de venir en appui sur la lame élastique en forme de L, un système de vis micromé- trique constitué d'une vis à pointeau vissée dans un filetage (24) d'axe perpendiculaire à celui du poussoir et dont le pointeau conique (22) vient en appui sur une surface en biseau (25) conjuguée de la surface conique du pointeau (22) et ménagée sur le poussoir (26, 20). 10.- Dispositif de réglage selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la-lame élastique en forme de L (6) est-une lame en acier apte à subir une deformation de flexion de course suffisante et relativement rigide pour assurer un effort de rappel suffisant sur les organes de réglage, telle qu'une lame en acier à ressort. 11.- Dispositif de réglage selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la lame élastique en forme de L (6) présente une épaisseur constante mais des largeurs inégales pour les deux branches (8, 9) du L, la branche la plus large étant celle qui est fixée à celui des deux supports qui est solidaire du plan de référence (1). 12.- Dispositif de réglage selon l'une des revencications 4 à 11, caractérise en ce que la lame élastique (6) comporte deux bras d'inegales longueurs.