Brevet FR2605621A1 — publié le 19880429

L'invention concerne un dispositif permettant à un dispositif,supporté par le premier,de se mouvoir dans l' espace par des deplacements linaires selon trois directions perpendiculaires et par des rotations sur lui-même selon trois plans de rotation perpendiculaires. Le dispositif objet de la présente invention s'utilise en mécanique et en charpente métallique pour déplacer dans I' espace,des dispositifs lourds de grandes dimensions. Les mouvements de grands cadres métalliques,genre réflecteur, sont traditionnellement réalisés par des dispositifs particu lier s de rotatloh et de translation séparés,selon lesquels chaque dispositif particulier permet un mouvement à un ou deux degrés de liberté. La présente invention concerne un dispositif soutenant un axe solitaire d'un cadre porté dans la position horizontale, lui permettant de tourner et de coulisser dans le dispositif, qui est capable de se déplacer,pour permettre au point d' appui de suivre une ligne droite ou une ligne courbe,entrainant dans ce mouvement l'axe(1) du cadre porté. Ce dispositif supporte la force gravitationnelle ainsi que les forces horizontales exercées dans la direction de l'axe(1) du cadre porte,et les forces horizontales perpendiculaires à cet axe. L'axe(1) du cadre porté est formé d'un tube plein ou d'un tube creux renforcé,d'un diametre approprié aux efforts. Des rails(2)-dits rails à axe-sont fixés sur cet axe(1) selon les géneratrices,en nombre suffisant pour supporter le couple d'entrainement en rotation de l'axe(1) du cadre porté. Sur les rails(2) roulent des galets(3)-dits de rotationpossédant deux surfaces de roulement obliques opposés,roulant sur les surfaces correspondantes du rail(2). Les galets(3),roulant sur chaque rail(2) en un nombre minimal de deux,sont tenus par des chapes fixées sur un cadre circulaire (4),dans lequel coulisse l'axe(1) du cadre porté. Les surfaces verticales d' un rail(2) servent de surface de freinage pour un frein(23)-dit de l'axe- hydraulique, pour stopper le mouvement relatif de l'axe(1). Le cadre circulaire (4) possède,à l'exterieur,deux rails circulaires(27) sur lesquels roulent des galets (28),posi tionnés obliquement,en Opposés. Les galets (28)-dits galet support du cadre circulairesont solidarisés par une chape à un battant (5). Le battant (5),constituant la pièce intermÉdiaire la plus importante,est relié au chemin de roulement (6) par un axe de rotation perpendiculaire à l'axe(1) du cadre porte. Le cadre circulaire (4) possède à ltextérieur,située vers le milieu,une languette circulaire plate,verticale,servant de disque de frein (2?).Les machoires du frein sont solidaires du battant (5). Le cadre circulaire (4) est entrainé én rotation,dans les deux sens,par des vérins (13)-dits vérins de rotation-dont le point d'ancrage se trouve sur le battant. Le battant (5) se présente comme un collier mécanique,en deux parties,à l'intérieur duquel le cadre circulaire (4) roule sur des galets solidaires du battant (5).La partie supérieure se déplace vers le haut par rapport à l'autre,à l'aide d'une char nière située au milieu d'un coté vertical.La solidarisation des deux parties s'effectue par boulons,situés sur l'autre face verticale Le battant (5) est relié au chemin de roulement (6) par une chape et un axe,permettant un déplacement oblique du battant(5) Des vérins (20) -dits verin-amortisseur -hydrauliques maintiennent la position du battant (5) par leurs points d'ancrage, l'un sur le battant,l'autre sur le mandrin du chemin de roulement.Les verins (20) amortissent les vibrations verticales du cadre porté. Le débattement entre le chemin de roulement et le battant s' effectue autour d'un axe horizontal,perpEndiculaire à ltaxe du cadre porté,rendant solidaire,selon les autres degrés de liberté le battant et le chemin de roulement. Le chemin de roulement (6) comprend trois éléments permettant de tourner sous charge l'axe (1) du cadre porté,autour d'un axe de rotation vertical centré sur l'axe de rotation de l'axe (1) du cadre porté. Le mandrin,comportant une chape,supporte le battant (5) par 1' intermédiaire d'un axe.Il comporte une surface plane horizontale circulaire servant de surface de roulement supérieure.Perpendiculairement sur le fût du mandrin,un ensemble de galets dispo sés verticalement,permettent au support de rouleaux de s' appuyer sur le mandrin pour supporter des efforts horizontaux. Une flasque,servant de surface de roulement inférieure,est fixée au bas du mandrin,après mise en place dans le support rouleaux. Le troisième élément est constitué du support rouleaux (7) sur lesqels lessurfaces de roulement permettront au mandrin de tournertsous charge uerticale montante ou sous charge verticale descendante,supportant le couple de rotation existant dans le plan du battant (5). Le support rouleaux (7) est une plaque circulaire plate, possédant un trou en son milieu pour le passage du fût du mandrin,ajusté pour le contact sur les rouleaux verticaux fixés sur le fût du mandrin. Les rouleaux sont répartis régulièrement sur toute la surface du support. Un rouleau est constitué d' un axe portant plusieurs disques traversés en leur centre par l'axe du rouleau. Le support rouleaux (7) comporte à la périphérie des chapes pour la connection de la tête des vérins de levage (8), verticaux,pour soutenir l'ensemble situé au dessus. Les vérins de levage (8) soulèvent et abaissent le support rouleaux (7),entrainant par là le mouvement vertical ascendant et descendant de 1' axe (1) du cadre porté. Le nombre de vérins dépend de la charge à supporter et du débattement acceptable sous charge fluctuante. Le corps des vérins de levage (8) sont solidaires du socle du palier par fixation sur les colonnes verticales du socle sur lesquelles s'appuie le support rouleaux (7). Le socle (9) de forme rectangulaire comporte un cylindre formé par les colonnes verticales et quatre axes horizontaux paralleles,prenant appui sur quatre chariots (1C) pour les déplacements de translation horizontaux,dans les deux sens. LE déplacement peut être linéaire,circulaire ou courbe, matérialisé par la courbe des rails (11) ronds de guidage sur lesquels roulent les chariots (10). Un chariot (1C) comprend une ferrure comportant un palier suparieur pour recevoir un axe du socle.II repose sur deux ou plusieurs roues doubles (12) par des chapes solidaires du chariot (10).Chaque roue double (12) comprend un axe et deux roues solidaires du même axe.La roue intérieure (16) comporte une gorge qui s'emboîte sur le rail (11)-dit rail rond de guidage- permettant de guider le palier complet dans ses translations.Le rail (11) est fixé sur le parterre par rapport auquel se réferent les mouvements du cadre porté. La roue intérieure (15) supporte la charge gravitationnelle tandis que la roue extérieure (17) supporte les efforts verticaux dirigés vers le haut. La bague de friction (19) est maintenue en position par une équerre située sur la roue exterieure (17) et une équerre située sur le rail supérieur (18), Lors de l'installation les rails supérieurs (18) exercent une précontrainte verticale vers le bas,sur les roues extérieures (17) des chariots. Le déplacement du palier dans son ensemble s'effectue par deux groupes de vérins (15) -dits vérins de translation- hy drauliques,fixés sous le socle C9).Le mouvement est crée par la traction d'un groupe et la poussée de l'autre groupe pour effectuer le déplacement dans les deux sens. Les vérins (15) ancrés sous le socle (9),prennent l'autre point d'ancrage aux tenons (21) horizontaux,solidaires du rail d'ancrage (23) place entre les rails (il) ronds de guidage servant au roulement du palier.Le rail d'ancrage (23) est fixé au parterre sur lequel se déplace le palier. Chaque vérin (15) de translation possède un petit vérin (14) -dit vérin d'ancrage- servant au relevage et à l'abaissement du corps d'un vérin (15) de translation. Le fonctionnement consiste en ce que deux vérins cherchent un point d'ancrage,le trouve puis s'y accroche,pendant que les autres déplacent l'axe (1) du cadre porté.Lorsque les deux vérins libres,après ancrage,produisent lteffort,deux autres vérins (15) proches de la fin de course,se desancrent pour rechercher un point d'ancrage plus éloigné dans le sens du déplacement. Les tenons (21) cylindriques utilisés comme point d'ancrage sont fixés horizontalement de chaque coté du rail d'ancrage(23). La partie supérieure du rail(23) sert de disque de frein. Un vérin (20) joue le rSle d'amortisseur quand le dispositif décrit ci-après est placé dans le circuit d'alimentation des chambres du vérin (32). Le dispositif consiste à mettre une vanne quatre-voies (31) pour relier la chambre (32) au réservoir amortisseur (33) à travers un gicleur (34) freinant l'huile en circulation dans ce circuit particulier. Le reservoir amortisseur (33) possède une membrane métallique (36) pour le séparer en une chambre à huile (35) hydraulique et une chambre de compression-décompression contenant une matière elastique (37). Le diamètre du gicleur (34) est adapté au coefficient d' amortissement desire. La vanne (31) comprend deux conduites courbes indépendantes permettant les opérations suivantes:arret,alimentation en huile sous pression,de la chambre du vérin ,rejet de l'huile vers la bâche d'évacuationtmise en liaison avec réservoir amortisseur. Un conduit (36) relie deux orifices disposés à quatre vingt dix degrés,le second conduit (3S) relie deux orifices placés à cent quatre vingt degrés,tel qu'un orifice soit placé dans l'angle des deux orifices du conduit (38)dans la vanne (31). Le vérin amortisseur (2C) est utilisé dans le dispositif objet du présent brevet,pour amortir les déplacements obliques du battant (5) par rapport au chemin de roulement (5),ainsi que pour amortir les déplacements entre le chemin de roulement (6) et le socle (9). Le dispositif,objet du présent brevet,possède un dispositif (40) de génération d'énergie électrique permettant une autonomie de fonctionnement du palier de plusieurs mois. Il comprend un panneau solaire (41) et une éolienne (42) alimentant chacun une batterie electrique (43) pour,ultérieurement fournir de l'énergie électrique aux moteurs électriques et autres servitudes existant sur le palier. Un dispositif (44) comprenant un programmateur (45) commande des relais pour la commutation périodique des quatre batteries électriques (46) utilisées comme suit:une batterie est reliée au panneau solaire pour sa charge,une batterie est reliée à l'éolienne pour sa charge,une batterie alimente la pompe de pression hydreulique,une batterie alimente les servitudes. Un programmateur (45) commande les relais (46),toutes les heures par exemple,commuttant les liaisons électriques entre appareils,pour effectuer le changement d'affectation de chacune des quatre batteries électriques (46). Chaque batterie (45) revient à son affectation premie're quatre heures plus tard dans l'exemple donné. Le programmateur (45) est en fonctionnement selon un cycle temporel d'une heure ou adapté à l'utilisation particulière. Pour assurer à l'arrêt un blocage complet des mouvements les dispositifs suivants:le frein de l'axe(1) (24),le frein (25) du cadre circulaire (4),le frein (25) du socle (S) possèdent chacun un dispositif' (27) rendant mécaniquement solidaire les machoires du frein au disque de frein. Le dispositif (27) comprend une piéce métallique mâle (2E) et une piéce métallique femelle (29) chacune solidaire de 1' un des deux éléments à bloquer ensemble. Le dispositif (27) est mis en place après chaque fin de déplacement,et mis hors de service avant chacun d'eux. Le dispositif objet de ce brevet,fonctionne à l'aide d'un dispositif de commande général (5C) constitué d'un programmateur central (51),déclanchant au moment prévu,le déroulement de la séquence d'opérations à réaliser,pour effectuer le mouvement prévu de l'axe(1) du cadre porté,et de trois programmateurs spécifiques (52),chargés du déclanchement des opérations de la séquence ainsi que du contrôle de la bonne exécution, pour réaliser un mouvement de rotation de l'axe (1),déléva tion du battant (5),d'une translation du socle (9). Le programmateur centràl (51) possède l'enregistrement de 1' algorithme de calcul de temporisation de la séquence principale,permettant de calculer les instants de départ et la durée de fonctionnement de chaque mécanisme. Le programmateur (54) fonctionne de manière continue pour une période indeterminée,recréant cycliquement la séquence des mouvements enregistrés. Grace à l'ensemble des dispositifs décrits dans ce brevet le dispositif est autonome. REWENDICATIONS 1) Dispositif pour soutenir et déplacer l'axe (1) d'un cadre porté permettant son coulissement,sa rotation et son déplacement simultanés,caractérisé par les rails (2) fixés à l'axe (1) roulant sur des galets (3) solidaires d'un cadre circulaire (4).Le cadre circulaire roule sur les galets solidaires du battant (5) relié au chemin de roulement (6) par un axe horizontal0Le chemin de roulement est supporté par le socle (9) par l'intermédiaire d'un support rouleaux (7).Le socle (9) repose sur des chariots (10),roulant sur des rails de guidage (11), est entrainé en translation avant et arrière par les vérins (12). 2) Dispositif selon revendication 1 entrainant en rotation 1' axe (1) caractérisé par des vérins (13) ancrés sur le battant (5) et sur le cadre circulaire (4). 3) Dispositif selon revendication 1 translatant le palier sur une longueur quelconque dans les deux sens,caractérisé par plusieurs vérins d'efforts (12) cherchant un point d' ancrage amont par l'intermédiaire de vérins d'ancrage (15), Auprès ancrage le vérin (12) exerce 11 effort sur une certai ne longueur,permettant à un ou plusieurs vérins en fin de course de chercher un autre point d'ancrage amont. 4) Dispositif selon les revendications 1,2 et 3 pour transformer momentanément un vérin hydraulique en amortisseur caractérisé par une vanne quatre-voies (31) reliant à travers un gicleur (34) la chambre (32) du vérin au réservoir amortisseur (33) possédant une membrane métallique (35) déformable, 5) Dispositif selon les revendications 1 et 4 pour amortir les déplacements du battant (5),caractérisé par la fixation de vérin-amortisseurs (20) entre le battant (5) et le socle (9). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un mécanisme rendant mécaniquement solidaires les machoires et le disque frein, et comprenant deux pièces mâle et femelle,assure à l'arret le blocage complet des mouvements. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par l'alimentation des organes de commande et de déclanchement effectuée par des batteries rechargées par un panneau solaire (41) et l' éolienne (42).