Brevet FR2566313A1 — publié le 19851227

i DISPOSITIF POUR LE POSITIONNEMENT D'UNE SONDE. La présente invention concerne un dispositif pour le positionnement d'une sonde par rotation autour de chacun des axes d'un groupe de trois axes. Dans les enceintes placées sous un vide ultra-poussé, dans lesquelles une sonde se trouvant à l'intérieur de l'enceinte, est destinée à Ztre déplacée depuis l'extérieur, on procède à des rotations et des coulissements pour transmettre le mouvement à la sonde. Les mouvements de coulissement peuvent être transmis de façon relativement simple à travers la paroi de l'enceinte au moyen d'un soufflet plissé, tandis que la mise en oeuvre des rotations est très compliquée. Pour cette raison, on doit réduire au minimum le nombre de mouvements de rotation nécessaires. Il existe des cas dans lesquels il faut déplacer une sonde dans un vide poussé suivant six degrés de liberté, c'est-à-dire que l'on doit pouvoir faire tourner cette sonde autour de trois axes s'étendant orthogonalement les uns aux autres et qu'on doit en outre pouvoir la déplacer suivant les trois axes. L'invention traite en particulier du problème de la rotation d'une sonde autour de chacun des trois axes disposés orthogonalement les uns aux autres. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif du type défini précédemment, qui permette de faire tourner une sonde autour de chacun des axes d'un groupe de trois axes par déplacement d'un arbre unique. Conformément à l'invention, la solution à ce problème consiste en ce qu'il est prévu un seul arbre d'entrée monté dans un châssis de base, qu'un premier support monté rotatif coaxialement au premier axe, supporte un deuxième support qui peut tourner sur le premier support autour d'un deuxième axe s'étendant orthogonalement au premier axe, que le deuxième support supporte un troisième support qui porte la sonde et qui peut tourner sur le deuxième support autour d'un troisième axe s'étendant orthogonalement au premier axe et au deuxième axe, que l'arbre d'entrée entraîne en rotation par l'intermédiaire de mécanismes transmetteurs de force montés l'un derrière l'autre, le premier support autour du premier axe, le deuxième support autour du deuxième axe et le troisième support autour du troisième axe, et qu'il est prévu des accouplements embrayables parmi lesquels un premier accouplement maintient fixement le premier support par rapport au chassis de base, un deuxième accouplement maintient fixement le deuxième support par rapport au premier support et un troisième accouplement maintient fixement le troisième support par rapport au deuxième support. Par l'actionnement approprié des trois accouplements, le couple de l'arbre d'entrée se trouve transmis soit au premier support, soit au deuxième support, soit encore au troisième support. Ce support exécute alors des mouvements de rotation autour de son axe. Ces rotations du support peuvent %tre exécutées séparément les unes à la suite des autres, si bien que la sonde peut être positionnée en toute situation désirée. La trnsmission de la rotation a lieu dans tous les cas par l'intermédiaire de l'unique arbre d'entrée présent. Un avantage du dispositif de l'invention réside dans le fait qu'il peut être fabriqué avec un faible encombrement et àun format de petite dimension. La sonde se trouve au point d'intersection des trois axes. Tous les supports sont portés par lechâssis de base dans lequel vient s'insérer l'arbre d'entrée. Le chassis de base peut être monté fixement en place sur une enceinte à vide. Pour l'arbre d'entrée, il suffit d'effectuer une seule rotation à travers la paroi de l'enceinte à vide. Conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention, il est prévu un organe de commande qui est agencé de façon que lorsque l'arbre d'entrée tourne, il se produit toujours exactement un débrayage de l'un des accouplements, tandis que les deux accouplements restants sont embrayés. On se trouve toujours dans ce cas en présence de deux groupes de structure en eux-m9mes rigides, dans lesquels l'un desdits groupes tourne par rapport à l'autre. La rotation a lieu autour de l'axe de celui des accouplement qui est désembrayé. De cette manière, on peut effectuer un positionne- ment exact par rotation autour de chacun des trois axes. Dans le dispositif de l'invention, les trois supports sont fixés mutuellement aà la manière d'articulation à la Cardan.- Les mécanismes transmetteurs de force prévus pour les supports individuels sont montés les uns derrière les autres et les supports peuvent Etre fixés les uns aux autres par des accouplements. Par une commande convenable des accouplements, il est possible d'exécuter les mouvements de rotation autour des axes individuels séparément les uns des autres. Il n'est pas absolument nécessaire que l'arbre d'entrée soit engagé dans une traversée d'enceinte à vide prévue pour l'exécution de rotations. Il est également possible d'utiliser une traversée de coulissement et de n'effectuer seulement la conversion du mouvement de coulisse- ment en un mouvement de rotation, qu'à l'intérieur de l'enceinte à vide. Les accouplements nécessaires à l'intérieur du dispositif peuvent 9tre actionnés électriquement, pneumantiquement, hydraulique- ment ou d'une manière similaire Les traversées à vide nécessaires pour la commande et l'alimentation en énergie des accouplements sont statiques et par suite sans problèmeo Conformément-& une forme de réalisation préférée de l'invention, il est prévu qu'un premier mécanisme transmetteur de force entraîné par l'arbre d'entrée, entratne une roue qui est montée sur le premier support, avec son axe, parallèle et excentrique au premier axe ou orthogonal à celui-ci et qui entrâ ne à son tour en rotation le troisième support par l'intermédiaire d'un deuxième mécanisme transmetteur de force. Dans le cas o le premier mécanisme transmetteur de force est blo- qué du.:faàit que les accouplements montés successivement dans le trajet de transmission de force, sont embrayés, le premier support se trouve déporté en un mouvement de rotation par rapport au chassis de base. Les trois supports forment dans ce cas conjointement avec le deuxième mécanisme transmetteur de force un groupe de structure rigide qui tourne dans son ensemble par rapport au chassis de base. Dans ce qui suit, on décrit l'invention avec plus de détails à l'aide d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif, mais nullement limitatif, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: La Figure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier exemple de réalisations La Figure 2 est une vue schématique en perspective d'un deuxième exemple de réalisations et La Figure 3 est une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation. Gonformément à la Figure 1l l'arbre deentrée 10 est monté rotatif dans un raccord tubulaire 12 du châssis de base 1l Dans le châssis de base est monté coaxialement à l'arbre d'entrée 10, un disque 13 du premier support HIo L'aie de l'arbre d'entrée et l'axe de rotation du disque 13 coïncident avec le premier axe A du dispositif. A partir du disque 13 s'étend un bras 14 du premier support Hl, parallèle à l'axe Ao A l'extrémité du bras 14 est montée une roue 15 qui se compose des parties 15a et 15b fixement reliées l'une à l'autre0 Lise de cette roue 15 forme le deuxième axe B du dispositif. Sur l'axe de la roue 15 est en outre monté le bras 16 du deuxième support H2. Ce bras 16 est plus court que le bras 14 du premier support, de façon qu'il puisse pivoter de 360 autour de l'axe B à partir duquel il s'étend ortho- gonalement. A partir de l'extrémité libre du bras 16, s'étend parallèlement à l'axe B, un autre bras 17 du deuxième support H2. Sur le bras 17 est monté rotatif le support H3. L'axe de rotation de ce troisième support H3 coincide avec le troisième axe C du dispositif. A l'extrémité du support H3 se trouve la sonde P au point d'intersec- tion des trois axes A, B et C. Sur l'arbre d'entrée 10 est fixé une roue 18 autour de laquelle passe une courroie 19. Cette courroie 19 passe sur des galets de renvoi 20 qui sont montés sur une potence 21 du pre- mier support H1,pour parvenir sur la partie 15a de la roue 15. La courroie 19 a la forme d'une boucle fermée et constitue le pre- mier mécanisme transmetteur de force KVle Le deuxième mécanisme transmetteur de force KV2 est constitué par une deuxième courroie 22 qui se compose également d'une- bouele fermée. La courroie 22 défile sur la partie 15b de la roue 15 et sur une autre roue 23 qui est fixement reliée au troisème support 1H3 et qui s'étend coaxialement à celui-ci. Le renvoi de la courroie 22 a lieu par l'intermédiaire de galets de renvoi 24 qui sont montés sur le deuxième support H2. Entre le châssis de base GR et le disque 13 du support Hi est prévu un premier accouplement K1. Lorsque cet accouplement est embrayé, le support HI ne peut plus tourner par rapport au - châssis de base. Dans ce cas, les pièces mentionnées sont rigide- ment reliées entre elles par l'accouplement M(1o Un deuxième accouple- ment K2 peut bloquer la rotation du support H2 par rapport au support H1 et un troisième accouplement (3 peut bloquer la rotation du support H3 par rapport au support-H2o Lorsque le dispositif est en service, on se trouve en présence des situations suivantes: 1. Accouplement t1 désembrayé, Accouplements K2 et K3 embrayés, Rotation autour de l'axe A, 2. Accouplement 12 désembrayé, Accouplements KI1 et K3 embrayés, Rotation autour de laxe B, 3. Accouplement K3 désembrayée, Accouplements K1 et K2 embrayés, Rotation autour de l'axe C. Les accouplements Kl, K2 et K3 sont actionnés par exemple électromagnétiquement. Dans le cas 1 décrit.ci-dessus, les supports Hl, H2 et H3 forment conjointement avec les roues 15 et 23 une unité rigide dans son ensemble. La courroie 19 qui est entraînée par la roue 18 en cours de rotation, ne peut pas tourner autour de la roue 15 elle-meme emp&chée de tourner, si bien que la courroie 19 fait tourner ladite unité rigide autour de l'axe A. Dans le cas de fonctionnement 2, le support H1 est rigidement relié au châssis de base GR et le support H2 est rigi- dement relié au support H3. La roue 15 entraîne la courroie 22. Comme celle-ci ne peut pas circuler autour de la roue 23 maintenue fixe, l'unité formée par le support H2 et le support H3 tourne autour de l'axe B. Dans le troisième cas de fonctionnement les supports H1 et H2 forment conjointement avec le châmis de base GR une unité rigide. La roue 23 se trouve entratnée conjointement avec le support H3 par l'intermédiaire de la courroie 199 la roue 15 et la courroie 22, autour de l'axe C. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 2, l'arbre d'entrée 10 est également monté sur le châssis de base GR. Sur l'arbre d'entrée, dont l'axe co!ncide avec l'axe A du dispositif, repose une roue 18 qui entratne une autre roue 26 par l'intermédiaire de la courroie 25 qui constitue le premier mécanisme transmetteur de force KV1 l'axe de cette autre roue 26 s'étendant parallèlement à l'axe A. Cette roue 26 est montée sur une plaque 27 du premier support Hl. Entre le châssis de base GR et la plaque 27 se trouve le premier accouplement Kl. Le support Hl présente un rail de guidage 34 en forme de segment annulaire, dont l'axe coïncide avec l'axe B du dispositif et s'étend par suite orthogonalement à -'axe A. Dans le rail de guidage 34 en forme de segment circulaire est monté le deuxième support H2 en forme de segment annulaire, dont l'axe coincide -égale- ment avec l'axe B du dispositif. Ce segment annulaire présente à son tour un segment d'anneau 33 qui est monté rotatif de façon à l'envelopper et qui comporte une couronne dentée 28 dont la denture s'engrène avec une vis sans fin 29 laquelle est assemblée à la roue 26 par l'intermédiaire d'un arbre 300 Sur la couronne dentée 28 est en outre prévue une denture frontale 31 avec laquelle est en prise une roue dentée 32. L'axe C de la roue dentée 32 est consti- tué par le support H3e Ce support est monté dans l'accouplement K3, qui est à son tour fixé sur le support H20 A l'extrémité libre du support H3 se trouve la sonde P au point d'intersection des trois axes A, B et C. La courroie 25 constitue le premier mécanisme transmet- teur de force KV1 pour la transmission de la rotation de l'arbre d'entrée 10 à une roue 26 montée sur le premier support 111o La transmission composée de la vis sans fin 29, l'anneau 33 et la roue dentée 32 forme le deuxième mécanisme transmetteur de force KV2 pour la transmission de la rotation de la roue 26 au support H2 et au support H3. Le deuxième accouplement X2 se trouve entre le support Hl et le support H2. Dans le cas du dispositif selon la Figure 2, les trois situations de service possiblE sont les mrnmes que dans le cas du dispositif de la Figure 1. Lorsque l'accouplement Ki est exclusivement désembrayé, les supports H1 et H2 forment conjointe- ment avec le mécanisme transmetteur de force XV2 et la roue 26 une unité rigide qui tourne autour de l'axe de la roue 18 ( l'axe A). Lorsque l'accouplement K2 est exclusivement désembrayé, la vis sans fin 29 entraîne l'anneau 33 qui entraîne a son tour lui= même le support H2 par l'intermédiaire de la roue dentée 32 bloquée par l'accouplement K3, si bien que ledit support H2 tourne autour de l'axe B. Si par contre, c'est l'accouplement X3 qỉ est exclusi- vement désembrayé, la vis sans fin 29 fait alors tourner l'anneau 33 qui est monté sur le support H2 et la denture frontale 31 de l'anneau entraîne le support 13 par l'intermédiaire de la roue dentée 32, si bien que ledit support H3 tourne autour de l'axe G. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 3, l'arbre dventrée 10 vertical est monté rotatif dans le chassis de base GR fixe. A l'extremité inférieure de l'arbre d'entrée 10 est fixé un pignon 35 qui tourne avec l'arbre d'entrée. Le pignon 35 engrène avec la denture frontale 36 d'un anneau 37 qui est orienté coaxiale- ment à l'axe, L'anneau 37 est monté rotatif sur un manchon 38 qui est également orienté coaxialement à l'axe B. A partir de l'extr&mi- té avant du manchon 3S s'étend un bras 2? cui est recourbé vers l'ar- rière et qui s'étend par dessus la surface extérieure du manchon 38 à distance radiale de celle=ci. Le manchon 38 forme conjointement avec le bras 39, le deuxième support H2o Ce support est monté rota- tif dans un anneau 40 du premier support Hi, de façon que le manchon 38 pénètre dans une ouverture correspondante de l'anneau 40, tandis que l'extrémité du bras 39 tournée vers l'arrière surmonte la surface extérieure de l'anneau 40. Sur le bras 39 sont prévus les deux accouplements K2 et K3 parmi lesquels l'accouplement K2 peut venir en prise sur l'anneau 40, tandis que l'autre accouplement K3 vient es prise sur l'anneau 37. Le premier support H1 présente un bras 41 s'étendant parallèlement à l'axe de l'anneau 40, ce bras étant monté sur le châssis de base GR et présentant un perçage dans lequel pénètre l'arbre d'entrée 10. Entre le chassis de base GR et le bras 41 se trouve le premier accouplement K1. Le manchon 38 du deuxième support H2 présente un alésage radial 42 dans lequel s'insère la tige formant le troisième support H3. A l'extrémité du support H3 se trouve la sonde P sur l'axe médian du manchon 38. Extérieurement au manchon 38 est fixé sur le support H3 un pignon 43 qui engrène avec la denture frontale 36 de l'anneau 37. Tandis que le pignon 35 forme conjointement avec l'anneau 37 le premier mécanisme transmetteur de force KV1, le pignon 43 forme conjointement avec l'anneau 37 le deuxième méca- nisme transmetteur de force KV2. Le premier accouplement K1 relie à l'état embrayé le premier support H1 au chassis de base. Le deuxième accouplement K2 relie à l'état embrayé le deuxième support H2 au premier support Hi, et le troisième accouplement K3 relie à l'état embrayé l'anneau 37 au deuxième support H2, par suite de quoi le deuxième mécanisme transmetteur de force KV2 est rendu rigide, si bien que le support H3 ne peut pas tourner par rapport au support H2o Les trois situa- tions de service possible dans l'exemple de réalisation de la Figure 3, sont les m9mes que celles qui ont été indiquées ci-dessus en ce qui concerne l'exemple de réalisation selon la Figure 1. L'exemple S de réalisation selon la Figure 3 a pour avantages que les mécanismes trans- metteurs de force KV1 et KV2 ont une structure tris sWmple et qu'au total trois roues dentées seulement sont nécessaires. Il est en outre avantageux que les deux accouplements K2 et t3 se trouvent montés en commun sur le deuxième support H20 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le positionnement d'une sonde par rotation autour de chacun des axes d'un groupe de trois axese caractérisé par le fait qu'il est prévu un seul arbre d'entrée (10) monté dans un châssis de base (GR), qu'un premier support (H1) monté rotatif coaxialement au premier axe A, supporte un deuxième support (H2) qui peut tourner sur le premier support autour d'un deuxième axe (B) s'étendant-orthogonale- ment au premier axe (A), que le deuxième support (M2) supporte un troisième support (H3) qui porte la sonde (P) et qui peut tourner sur le deuxième support autour d'un troisième axe (C) s'étendant orthogonalement au premier axe (A) et au deuxième axe (B), que l'arbre d'entrée (10) entraîne en rotation par l'intermédiaire de mécanismes transmetteurs de force (IVII(V2) montés l'un derrière l'autre, le premier support (HI) autour du premier axe (A), le deuxième support (H2) autour du deuxième axe (B) et le troisième support (13) autour du troisième axe (C), et qu'il est prévu des accouplements (K1,K2,I3) embrayables parmi lesquels un premier accouplement (X1) maintient fixement le premier support (HI) par rapport au châssis de base (GR), un deuxième accouplement (K2) maintient fixement le. deuxième support (H2) par rapport au premier support (H1) et un troisième accouplement (K3) maintient fixement le troisième support (13) par rapport au deuxième support (H2)- 2. Dispositif selon la revendication 1I caractérisé par le fait qu'il est prévu un organe de commande qui est agencé de façon que lorsque l'arbre d'entrée (10) tournes il se produit toujours exactement un débrayase de l'un des accouplements (KiK2, tandis que les deux accouplements restants sont embrayés. 3, Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un premier mécanisme transmetteur de force (KV1) entraîné par l'arbre d'entrée (10) entraîne une roue (15;26) qui est montée sur le premier support (HI) avec son axe orthogonal au premier ave (A) ou parallèle et excentrique à celui-ci, et oui entraîne à son tour en rotation le troisième support (13) par l'intermédiaire d'un deuxième mécanisme transmetteur de force (KV2)o 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le premier mécanisme transmetteur de force (IFV1) est agencé de façon qu'en présence d'un entraînement bloquant, il exerce un couple autour du premier axe (A) sur le premier support (H1)e 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que le deuxième mécanisme transmetteur de force (KV2) est agencé de façon qu'en présence d'un entraînement bloquant, il exerce un couple autour du deuxième axe (B) sur le deuxième support (H2).