Brevet FR2851827A1 — publié le 20040903

SYSTEME DE MISE EN PLACE ET DE FIXATION RAPIDE D'UN BARILLET DE COMPOSANT OPTIQUE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne les ensembles optiques, tels que les lasers de puissance, et en particulier la 10 maintenance de certains composants, comme les lentilles ou les miroirs, et plus précisément le remplacement de ces éléments. Art antérieur et problème posé Pour entretenir un ensemble optique, comme celui d'un laser de puissance, il est nécessaire de pouvoir effectuer facilement un échange de certains composants, comme les lentilles ou les miroirs, tout en 20 assurant le positionnement précis et le maintien dans cette position correcte du composant remis en place. Une solution classique consiste à monter le composant optique, tel qu'une lentille ou un miroir, dans un support ou une monture, généralement 25 métallique, qui prend le nom générique de barillet, lorsque sa forme générale est cylindrique. Pour mettre en position ce barillet sur le banc optique de l'installation, avec la précision voulue, un montage isostatique est utilisé, de manière à définir, de façon 30 indépendante et unique, les six degrés de liberté du barillet par rapport à l'embase correspondante du banc B 14256.3 JB optique. Pour le barillet, ce montage isostatique est classiquement réalisé par un centrage court, un appui plan et un indexage ordinaire. Toutefois, tous les autres agencements mécaniques qui réalisent une mise en position isostatique sont utilisables. Dans les systèmes optiques de grande précision imposant des jeux réduits, un système de précentrage peut compléter le dispositif de centrage, afin de faciliter la manipulation par l'opérateur et 10 éviter des risques de coincement, lors du retrait ou de la mise en place du barillet. A cet effet, celui-ci possède des chanfreins d'entrée et une zone de préguidage ayant un jeu important, la taille des zones assurant la précision du montage est alors limitée au 15 strict nécessaire, pour respecter la résistance mécanique de l'assemblage. Ce dispositif de mise en position doit être complété par un moyen de maintien de la position qui peut être réalisé au moyen d'une série de vis disposées 20 en couronne sur le barillet et dont la résultante est un effort axial qui plaque le barillet sur sa monture. Des dispositifs élastiques, pneumatiques, ou la pesanteur sont utilisables pour obtenir son maintien en position. Cette disposition, bien que correcte sur le 25 plan de la précision, est peu satisfaisante, car elle est longue à effectuer du fait du nombre de vis et particulièrement par le fait qu'elle doit, dans certains cas, être mise en oeuvre à travers une boîte à gants, pour respecter les contraintes de propreté du 30 montage. Dans ce dernier cas, le barillet est introduit dans la boîte à gants par un sas qui reproduit B 14256.3 JB l'interface des fixations du barillet. Ceci a pour conséquence de doubler le nombre de montages et de démontages effectués par l'opérateur dans cette situation malcommode. D'autres réalisations utilisent un mouvement complémentaire de la monture, lors de son montage pour effectuer cette action de maintien en position. C'est le cas du montage par baőnnette, largement utilisé pour la fixation des objectifs sur les appareils 10 photographiques. Enfin, une dernière disposition utilisée dans le montage évoqué en premier lieu est d'adjoindre momentanément une poignée au barillet, dans le but de faciliter sa préhension par l'opérateur, pendant son 15 intervention, en particulier lorsqu'elle est rendue plus délicate par le fait d'intervenir dans une boîte à gants. Cette poignée n'est pas laissée à demeure sur le barillet car elle interfère avec le trajet optique du laser. En conséquence, elle est donc démontée en fin 20 d'intervention. Le but de l'invention est de remédier simultanément au problème posé par l'opération de fixation par vis qui est longue et peu ergonomique, et au problème de la manipulation de la poignée, en 25 particulier son démontage et son rangement et de rendre cette opération plus rapide et plus aisée. Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un système de mise en place et de fixation d'un B 14256.3 JB support de composant optique dans un dispositif optique de façon précise et centrée par rapport à un axe optique et dans un emplacement déterminé, le dispositif possédant des moyens de centrage du support, ce dernier possédant au moins une poignée de manipulation. Selon l'invention, la poignée est montée pivotante autour d'un axe perpendiculaire à la direction de l'axe optique, lorsque le support est positionné dans l'emplacement déterminé, et possède une 10 première extrémité proximale par rapport à l'axe de pivotement avec une excroissance; pour qu'elle prenne appui sur l'intérieur d'un crochet solidaire du dispositif optique faisant saillie sensiblement parallèlement à l'axe optique et par rapport à 15 l'emplacement déterminé de l'axe de pivotement de la au moins poignée, pour que l'excroissance de la au moins poignée appuie sur l'intérieur du crochet et maintienne plaqué le support dans sa position sur le dispositif optique, lorsque la au moins poignée est rabattue 20 contre le support. Ainsi, il n'est plus nécessaire de démonter la au moins poignée après son usage. En position relevée, la poignée est utilisée comme dans la situation initiale. Il est avantageux de compléter le barillet de 25 moyens de maintien de la au moins poignée dans sa position rabattue. Ils sont constitués, de préférence, d'une encoche montée sur un pied flexible. Pour pouvoir régler l'effort d'appui de la au 30 moins poignée, il est avantageux de compléter le B 14256.3 JB système de moyens élastiques d'application de la force d'appui sur le support. Une première réalisation de ces moyens élastiques consiste à utiliser un ressort autour d'une 5 tige fixe par rapport au dispositif optique et sur lequel coulisse le crochet et poussant le crochet vers l'emplacement déterminé dans le dispositif optique. Un écrou de réglage de la compression du ressort permet de compléter le montage. Dans une deuxième réalisation des moyens élastiques de réglage, l'axe de pivotement est monté coulissant dans une direction parallèle à l'axe optique pour comprimer un ressort qui a tendance à écarter l'axe de pivotement par rapport au support. Dans une réalisation préférentielle, le support étant un barillet, la au moins une poignée est unique et a une forme semi-circulaire, afin de ne pas perturber un parcours optique mis en oeuvre sur le dispositif optique, son axe de pivotement étant 20 central. Dans le cas o le support est rectangulaire, le système comprend deux poignées placées de façon opposée de part et d'autre de l'axe optique. Une forme en U est également réalisable pour 25 améliorer l'ergonomie de la ou des poignée(s), dans la limite de l'espace disponible. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques et réalisations seront mieux comprises B 14256.3 JB à la lecture de la description suivante, qui est illustrée de plusieurs figures représentant respectivement: - figure 1, la réalisation principale du système selon l'invention; - figure 2, le même système de la figure 1, mais vu de dessus ou dessous, la poignée étant relevée; - figure 3A, un détail de réalisation d'une 10 première variante selon l'invention; - figure 3B, le même détail que sur la figure 3A, la poignée étant en position rabattue; figure 4A, un détail d'une deuxième réalisation de l'invention, la poignée étant relevée; - figure 4B, le même détail que celui de la figure 4A, la poignée étant rabattue; - figure 5A, en vue cavalière, le support du système selon une deuxième réalisation de l'invention; - figure 5B, en vue cavalière, la base du 20 système selon cette deuxième réalisation de l'invention; - figure 5C, en vue cavalière, le montage des deux éléments représentés aux figures SA et 5B. Description détaillée de l'invention La figure 1 montre le système entier dans sa réalisation de base. Le dispositif optique sur lequel le barillet 30 est monté est symbolisé par une base 1 d'un système B 14256.3 JB optique, de préférence mettant en oeuvre un rayon laser. Un emplacement déterminé pour le barillet 5 est constitué d'un logement cylindrique 2 dans la base 5 1. Le barillet 5 comprend deux parties cylindriques de diamètres différents. Une partie 7 est de diamètre réduit par rapport au diamètre du logement 2. Cela permet de présenter puis d'engager le barillet 5 dans le logement 2 sans risque de coincement, en fin 10 d'introduction. Un épaulement 8 a un diamètre extérieur, éventuellement muni d'un chanfrein, qui correspond au diamètre intérieur du logement 2, avec un jeu aussi réduit que le nécessite la précision du montage et assure un centrage correct du barillet 5 15 dans le logement 2. La mise en contact de la face plane du barillet 5 et du logement 2 assurent la mise en position de l'ensemble. Ainsi, le barillet 5 est positionné de façon précise et bloqué dans cinq degrés de liberté. Seule une rotation autour d'un axe optique 20 est possible. Une telle rotation peut être résolue par la présence d'un indexage angulaire réciproque sur le barillet 5 et la base 1. Dans ces conditions, le montage est isostatique. La base 1 possède un crochet 3 qui est fixé 25 de manière à faire saillie de façon perpendiculaire par rapport au plan général de la base 1, c'està-dire dans une direction parallèle à l'axe optique. On note que ce crochet 3 se termine par une extrémité rabattue 4. D'autre part, le barillet 5 possède, une poignée 30 pivotante 11 montée autour d'un axe de pivotement 10 perpendiculaire à l'axe optique et parallèle au plan de B 14256.3 JB la base 10, lorsque le barillet 5 est monté sur cette dernière. Ainsi, la poignée 11 peut pivoter de manière à venir, soit se rabattre sur la partie de positionnement 6 du barillet 5, comme représenté en 5 trait fort, soit être érigée de manière perpendiculaire à la base 1, comme représenté en traits interrompus. La poignée 11 est maintenue dans sa position rabattue, grâce à un logement constitué par un cran 15 maintenu par son pied 14, les deux étant solidaires du barillet 10 5, à la périphérie de la partie de positionnement 6. On précise que le pied 14 est flexible pour que l'ensemble qu'il forme avec le cran 15 constitue un verrou à ressort. On constate donc que, par rapport aux 15 dispositifs de l'art antérieur, la présence de la poignée 11, comme moyen de préhension, est non seulement conservée, mais utilisée pour effectuer le verrouillage du barillet 5 en se logeant dans le logement constitué par le cran 15 et son pied 14, une 20 fois qu'elle est basculée. Sur la figure 2, on voit la poignée 11 qui est de forme semi-circulaire et montée pivotante autour de l'axe 10 et le logement constitué par le cran 15 et son pied 14. L'extrémité distale 13 est, en fait, le 25 milieu de la poignée, c'est-à-dire le sommet du demi-cercle. Ainsi, on comprend facilement que la poignée 11 sert, non seulement de mettre en place et de retirer le barillet, mais également pour verrouiller sa 30 position dans le dispositif optique. La mise en place et le verrouillage se font d'un geste continu, sans B 14256. 3 JB avoir à lâcher la poignée 11, sans avoir recours à des outils et avec un gain de temps très important. Il est possible de donner à la poignée d'autres formes que semicirculaire pour rendre la 5 préhension plus commode ou plus sre, en relation avec l'espace disponible dans la zone autour du barillet, par exemple en forme de U. Il est également envisagé de faire en sorte que la position déployée de la poignée Il soit stable. 10 On peut également utiliser un ressort ou tout autre système de blocage temporaire. Le barillet 5 comporte également deux encoches latérales 9 qui permettent le passage de l'ensemble du crochet 3 (non représenté sur cette 15 figure) et solidaire de la base, pour qu'il puisse être mis en regard des deux extrémités proximales 12 de la poignée 11. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. En situation de manutention, la poignée 11 est en position relevée, c'està-dire détachée du barillet 5 qui est tenue à la main au moyen de celleci. L'opérateur déplace ensuite le barillet 5 devant la base 1 du dispositif optique dans laquelle il 25 doit être placé et pour le précentrer et le mettre en place. Ensuite, d'un geste continu, l'opérateur rabat la poignée 11 sur le côté du barillet 5, ce qui a pour effet de mettre en contact les deux extrémités proximales 12 de la poignée 11 avec les extrémités 4 30 des deux crochets 3 de la base 1. A la fin de ce mouvement, l'extrémité distale 13 de la poignée 11 B 14256.3 JB arrive au niveau du verrou constitué par le cran 15 et son pied flexible 14 o elle se bloque. Dans cet état, le barillet 5 se trouve verrouillé correctement sur sa base 1, sans avoir eu recours à aucun outil, ni avoir eu besoin de lâcher la poignée 11 de la main. Pour le retrait du barillet 5 de la base 1, l'opérateur saisit d'une main la poignée 11 et de l'autre il actionne le verrou de fin de course élastique constitué par l'encoche 15 et son pied 10 flexible 14. La poignée 11 peut alors être relevée. Lorsque celle-ci arrive en position et complètement relevée, les deux extrémités proximales 12 ont quitté les crochets 3 et leurs extrémités 4, et le barillet est de nouveau libre. L'opérateur peut alors extraire, 15 pour poursuivre ses opérations d'échange de composants. Là encore, le système présente l'avantage que l'opérateur n'a pas à lâcher la poignée 11 pendant son intervention et qu'il n'a pas eu besoin d'utiliser d'autres outils pour intervenir. On signale qu'il est possible d'équiper l'extrémité proximale 12 de la poignée 11 d'une forme spéciale permettant de favoriser l'extraction du barillet 5 par rapport à la base 1. Cette disposition est particulièrement utile lorsque le barillet 5 25 comporte un joint d'étanchéité susceptible de coller sur la base 1 du dispositif optique. En référence aux figures 3A, 3B, 4A, 4B, le fonctionnement du système est susceptible d'être amélioré par des détails constructifs concernant la 30 force d'appui du crochet 3 sur la poignée 11. B 14256.3 JB On pense, en particulier, à des moyens élastiques d'application de la force d'appui exercée par l'extrémité proximale 12 de la poignée 11 sur les crochets 3. Une réalisation non limitative est la 5 suivante, d'autres moyens élastiques pouvant être utilisés. En effet, il est possible de monter le crochet 3 coulissant sur une tige 20, qui elle-même est solidaire de la base 1. La tige 20 est alors complétée 10 d'un ressort de compression 21 comprimé par un écrou 22 placé à l'extrémité de la tige 20. Ainsi, le crochet 3 est sollicité pour rester plaqué vers la base 1. On comprend que l'extrémité proximale 12 de la poignée 11 puisse être sollicitée de façon élastique 15 lorsque la poignée 11 est rabattue. De plus, le réglage de la force de maintien peut être obtenu par la compression plus ou moins accrue du ressort de compression 21 au moyen de l'écrou 22. Il est ainsi possible de calibrer l'effort de 20 plaquage du barillet sur l'embase 1. Ceci permet également de répartir l'effort de plaquage du barillet sur l'ensemble du montage. La figure 3B montre la poignée 11 en position repliée, l'extrémité proximale 12 étant pressée par 25 l'extrémité 4 du crochet 3, le ressort de compression 21 étant comprimé. Une deuxième variante de ces moyens élastiques de l'application de l'effort de serrage est représentée par les figures 4A, 4B. Dans cette deuxième variante, le crochet 3 est de nouveau solidaire de la base 1. Par contre, B 14256.3 JB l'axe de pivotement 10 de la poignée 11 est monté déplaçable en translation, parallèlement à l'axe optique, c'està-dire perpendiculairement par rapport à la surface du barillet 5 en face duquel il se trouve. 5 Pour ce faire, l'axe de pivotement 10 est monté tournant sur un coulisseau 32 qui coulisse sur deux rails 33 solidaires du barillet 5. Un ressort de compression 31 est placé entre les rails 33 et a tendance à repousser le coulisseau 32 le plus loin 10 possible du barillet 5. En effet, comme le montre la figure 4B, lorsque la poignée 11 est rabattue, son extrémité proximale 12 prend appui contre l'extrémité 4 du crochet 3 et force l'axe de pivotement 10 à se 15 rapprocher du barillet 5. Ainsi, le ressort de compression 31 applique une force progressive contre le barillet 5. On précise que l'encoche constituée par le cran 15 et son pied flexible 14 peuvent être munis 20 d'une poignée ou d'un levier de commande, en vue de faciliter la manoeuvre de libération de la poignée 11 par l'opérateur. Une deuxième réalisation du système selon l'invention est représentée par les figures 5A, 5B, 5C. 25 La figure 5A représente un support 45 du système ayant une forme rectangulaire. Le rond central 46 représente la surface réservée au dispositif optique. Ce support 45 possède deux poignées 51 dont le mécanisme est le même que celui de la poignée dans le 30 système décrit précédemment. Chaque poignée 51 est placée de part et d'autre du trajet optique 46 et est B 14256.3 JB montée pivotante autour d'un axe 50, de façon analogue au système précédent, les deux axes 50 étant placés de part et d'autre du trajet optique 46. La figure 5B représente la base 41 sur 5 laquelle le support 45 doit être fixé. Cette base 41 possède des crochets 43 analogues aux crochets 3 du système précédent, deux par poignée 51. Par contre, il possède trois plots de positionnement 42, de manière à définir un plan pour permettre un positionnement 10 isostatique du support 45 par rapport à la base 41. La figure 5C montre l'ensemble une fois que le support 45 est fixé sur la base 41. Comme dans le système précédent, les poignées 51 sont rabattues, de préférence à l'extérieur par rapport au trajet optique 15 46. Dans cette réalisation, les poignées affectent une forme de U plus ou moins large, cette forme n'étant qu'un exemple de réalisation. Les zones de frottement, en particulier au niveau de la zone de verrouillage de la poignée 11 sur 20 les crochets 3 peuvent être munis de dispositifs roulants, en vue de diminuer les efforts de manoeuvre et la pollution de l'air ambiant par les particules liées à l'usure des pièces en contact. Le présent système trouve son application 25 principale dans les opérations d'échange des composants optiques pour lesquelles la précision du repositionnement et la facilité de mise en oeuvre son prépondérantes. Néanmoins, il est utilisable pour tout autre domaine que l'optique, dès lors que la précision 30 mécanique de remise en position, la rapidité et la facilité de mise en oeuvre son des critères importants. B 14256.3 JB Enfin, on précise que ce système n'est pas applicable uniquement aux assemblages isostatiques. En effet, on pourrait l'appliquer à des montages hypostatiques, pour lesquels certains degrés de liberté 5 sont définis avec un jeu mécanique, la position finale des éléments en présence n'étant plus unique. Dans le cas des montages hyperstatiques, les degrés de liberté sont définis par des contacts multiples, la position finale des éléments en présence dépendant alors des 10 paramètres d'assemblage, tels que la raideurs, le serrage, etc. B 14256.3 JB REVENDICATIONS 1. Système de mise en place et de fixation d'un support (5, 45) de composant optique dans un 5 dispositif optique de façon précise et centrée par rapport à un axe optique dans un emplacement déterminé, le dispositif optique comprenant des moyens de centrage du support (5, 45), le support (5, 45) possédant au moins une poignée (11, 51), le système étant caractérisé en ce que la au moins une poignée (11) est montée pivotante autour d'un axe perpendiculaire à la direction de l'axe optique du dispositif, lorsque le support (5, 45) est positionné dans l'emplacement déterminé, et possède une première 15 extrémité proximale (12) par rapport à l'axe de pivotement (10, 50) avec une excroissance pour qu'elle prenne appui sur l'intérieur d'un crochet (3) solidaire du dispositif optique et faisant saillie sensiblement parallèlement à l'axe optique, et par rapport à 20 l'emplacement déterminé, au-delà de l'axe de pivotement (10, 50) de la au moins une poignée (11, 51), de façon à maintenir plaqué le support (5, 45) dans sa position sur le dispositif optique, lorsque la au moins une poignée (11, 51) est rabattue contre le support (5, 25 45). 2. Système de mise en place et de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de maintien de la au moins une poignée (11, 51) dans sa position rabattue. 3. Système de mise en place et de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les B 14256.3 JB moyens de maintien de la au moins une poignée (11, 51) dans sa position rabattue sont constitués d'une encoche (15) montée sur un pied flexible (14). 4. Système de mise en place et de fixation 5 selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques d'application de la force d'appui sur le support (5, 45). 5. Système de mise en place et de fixation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les 10 moyens élastiques comprennent un ressort (21) monté autour d'une tige fixe (20) sur laquelle coulisse le crochet (3) et poussant ce dernier, vers l'emplacement déterminé du dispositif optique. 6. Système de mise en place et de fixation 15 selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un écrou de serrage (22) vissé sur la tige (20) pour régler la compression du ressort (21). 7. Système de mise en place et de fixation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les 20 moyens élastiques sont constitués par le fait que l'axe de pivotement (10, 50) est monté coulissant parallèlement à la direction de l'axe optique, lorsque le support (5, 45) est en place, pour comprimer un ressort de compression (31) qui a tendance à écarter 25 l'axe de pivotement (10) par rapport au support (5, 45). 8. Système de mise en place et de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le support étant un barillet (5), la au moins une poignée 30 (11) est unique et semi-circulaire et l'axe autour duquel elle pivote est central. B 14256.3 JB 9. Système de mise en place et de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (45) étant rectangulaire, il comprend deux poignées (51) en forme de U placées de façon opposée de part et d'autre de l'axe optique. B 14256.3 JB