Brevet FR2883065A1 — publié le 20060915

La présente invention a pour objet un système articulé destiné à permettre l'orientation dans l'espace d'un objet qui y est lié. On connaît de nombreux systèmes articulés permettant de réaliser une telle orientation, et cela dans de nombreux domaines tels que, par exemple et non limitativement, la constitution et l'architecture des robots, des grues et autres engins de terrassement, l'orientation d'un objet comme une antenne etc..., ou bien des dispositifs de commande de type joystick ou manche à balai Ces systèmes articulés sont plus ou moins complexes, selon le nombre souhaité d'axes de déplacement. Cependant plus le nombre d'axes de déplacement est élevé, plus l'architecture est complexe, ce qui présente des inconvénients notamment du point de vue rigidité et encombrement. Le but de la présente invention est de proposer un système articulé permettant d'orienter un objet dans l'espace tout en étant d'une grande rigidité du système et d'un encombrement réduit. Le système articulé objet la présente invention se caractérise essentiellement en ce qu'il consiste en une structure déformable comprenant une première et une seconde platines ou analogues reliées l'une à l'autre au travers d'au moins deux bielles qui se croisent et qui sont articulées en pivotement sur lesdites platines selon des axes tous parallèles. Selon une première variante du système articulé selon l'invention, il est associé en série à un système articulé analogue, en sorte que l'une des deux première ou seconde platines est reliée à une troisième platine par l'intermédiaire d'au moins deux bielles qui se croisent et qui sont articulées en pivotement selon des axes tous parallèles mais perpendiculaires aux axes selon lesquels s'articulent les bielles reliant lesdites première et seconde platines. Selon une seconde variante du système articulé selon l'invention, l'une des deux bielles qui relient les première et seconde platines s'articule sur l'une desdites première et seconde platines au travers d'un second système articulé analogue, comprenant une première platine ou analogue et une seconde platine ou analogue reliées par deux bielles qui se croisent et qui s'y articulent sur des paliers d'axe orientés perpendiculairement aux axes d'articulation de ladite bielle sur lesdites première et seconde platines, et en ce que l'autre bielle s'articule sur ladite seconde platine au travers d'une articulation multi-axes. Quel que soit le mode de réalisation du système articulé selon l'invention, les bielles ne sont pas nécessairement rectilignes, et elles peuvent ainsi comporter un évidemment apte à permettre le passage et l'évolution d'une autre bielle, ou bien être conformées pour contourner une autre bielle ou plusieurs, au travers d'une déformation par exemple. Le système articulé peut être associé à au moins un moyen moteur, un vérin par exemple, apte à agir entre deux points de la structure déformable, entre la première platine et une bielle par exemple, ou au niveau de l'axe de pivotement d'une bielle. Les avantages et les caractéristiques du système articulé selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs. Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue schématique en perspective 25 d'un système articulé selon l'invention. - les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f et 2g représentent des vues schématiques en élévation du même système articulé dans différentes positions. - la figure 3 représente une vue schématique en perspective 30 d'une variante du système articulé selon l'invention. - la figure 4 représente une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'une autre variante du système articulé selon l'invention. - la figure 5 représente une vue schématique en perspective 35 d'un second mode de réalisation de la même autre variante du système articulé selon l'invention. En référence à la figure 1, on peut voir un système articulé selon l'invention, il comporte, dans ce mode de réalisation, une première platine 1, ou platine fixe, et une seconde platine 2, ou platine mobile, reliées par deux bielles qui se croisent, à savoir une bielle principale 3 et une bielle secondaire 4, au travers de paliers 10 et 20 que comportent les platines respectivement 1 et 2. Ainsi la bielle principale 3 s'articule d'une part sur un palier 10 de la platine 1 par l'intermédiaire d'un pivot A et d'autre part sur un palier 20 de la platine 2 par l'intermédiaire d'un pivot C, tandis que la bielle secondaire 4 s'articule d'une part sur un autre palier 10 de la platine 1 par l'intermédiaire d'un pivot D et d'autre part sur un autre palier 20 de la platine 2 par l'intermédiaire d'un pivot B. Les axes des pivots A, B, C et D sont tous parallèles, ce qui permet une déformation de la structure. On notera que, du point de vue construction, la bielle 3 présente dans sa région médiane un évidement longitudinal 31 par lequel passe et peut évoluer la bielle 4. En référence maintenant aux figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f et 2g, on peut voir différentes positions susceptibles d'être prises par la platine secondaire 2 alors que la platine principale 1 est fixe. On peut constater qu'il permet par sa déformation de générer principalement une rotation de la platine mobile 2 en limitant sa translation. On peut constater le non-alignement des bielles 3 et 4 avec les platines 1 et 2, notamment des angles de rotation élevés, ainsi que le nonalignement, lié à cette construction particulière du système, des pivots A, B, C et D, ce qui assure une grande rigidité de la structure. La modification de l'angle d'inclinaison d'une bielle par rapport à une platine, entraîne la déformation du système articulé. Chaque angle que fait une bielle avec une platine détermine une position bien précise de l'autre platine. On peut ainsi commander un déplacement précis d'une platine par rapport à l'autre, en agissant sur l'angle que fait une bielle par rapport à cette dernière. Le système articulé tel que représenté, peut être motorisé, dans ce cas il est possible de disposer un moyen moteur susceptible de faire pivoter la bielle 3 ou la bielle 4 par rapport à l'une des deux platines 1 ou 2. Ce moyen moteur peut consister en un vérin ou analogue disposé entre une bielle et une platine, en sorte que son allongement ou son raccourcissement fasse pivoter cette bielle par rapport à cette platine. Un tel pivotement peut bien entendu être obtenu différemment, au travers par exemple de la mise en rotation de l'un des pivots, lié fixement à sa bielle, il est aussi possible de combiner les deux moyens. En référence maintenant à la figure 3, on peut voir une variante du système articulé selon l'invention, qui consiste en une association de deux systèmes articulés tel que celui décrit précédemment, disposés en série avec un pivotement de 90 l'un par rapport à l'autre. Ainsi, on retrouve une première platine 1, une seconde platine 2, une bielle principale 3 et une bielle secondaire 4, articulées sur des paliers 10 et 20 au travers de pivots A, B, C et D. Par ailleurs, la platine 2 est reliée à une troisième platine 5 par l'intermédiaire d'une bielle principale 30 et d'une bielle secondaire 40 qui se croisent, et s'articulent sur les platines 2 et 5 au travers de paliers, respectivement 21 et 50. Ainsi la bielle principale 30 s'articule d'une part sur un palier 21 de la platine 2 par l'intermédiaire d'un pivot E et d'autre part sur un palier 50 de la platine 5 par l'intermédiaire d'un pivot G, tandis que la bielle secondaire 40 s'articule d'une part sur un autre palier 21 de la platine 2 par l'intermédiaire d'un pivot H et d'autre part sur un autre palier 50 de la platine 5 par l'intermédiaire d'un pivot F, les axes des pivots E, F, G et H étant perpendiculaires aux axes des pivots A, B, C et D. Une telle structure permet, par la combinaison du mouvement de la platine 2 par rapport à la platine 1, et de celui de la platine 5 par rapport à la platine 2, que la platine 5 décrive toutes les directions dans l'espace. Les figures 4 et 5 montrent une autre variante du système articulé objet de l'invention, selon deux modes de réalisation différents, et qui consiste en une association de deux systèmes articulés tel que celui décrit à la figure 1, disposés en parallèle avec un pivotement de 90 l'un par rapport à l'autre. En référence plus particulièrement à la figure 4, on peut voir que le système articulé comprend une première platine 1, fixe, reliée à une platine mobile 6 au travers de deux bielles 7 et 8 qui se croisent et s'articulent sur les platines 1 et 6, au travers de paliers, respectivement 10 et 60, au travers de pivots A, B, C et D d'axes parallèles. La bielle 8 est articulée sur les paliers 10 et 60, par l'intermédiaire de traverses, respectivement une traverse inférieure 80 et une traverse supérieure 81, lesquelles traverses 80 et 81 sont reliées par deux bielles qui se croisent, à savoir une bielle principale 82 et une bielle secondaire 83, ces bielles 82 et 83 s'articulant sur les traverses 80 et 81 au travers de paliers 84 et 85, que comportent respectivement les traverses 80 et 81. La bielle secondaire 83 est ainsi articulée sur un palier 84 au travers d'un pivot I et sur un palier 85 au travers d'un pivot K, tandis que la bielle 82 est articulé sur un palier 85 au travers d'un pivot J et sur un palier 84 au travers d'un pivot L, les pivots I, J, K et L étant d'axes perpendiculaires à ceux des pivots A, B, C et D. La traverse inférieure 80 est conformée en forme de U créant ainsi un évidement médian 86 en sorte que la bielle 7, qui présente un profil adéquat, puisse passer au travers de cet évidement 86, sous la région de croisement des bielles 82 et 83, sans risque d'interférence avec la bielle 8. On notera que le palier 60 par lequel s'articule la bielle 7, est luimême articulé à la platine 6 au travers d'un pivot 61 d'axe qui lui est perpendiculaire, formant une liaison multi- axe, de type rotule par exemple, il peut également être articulé en sorte que le palier 60 puisse pivoter selon l'axe de la bielle 7. En référence maintenant à la figure 5, on retrouve une même architecture d'ensemble. Ce mode de réalisation comprend ainsi une première platine 1 fixe et une platine mobile 6, deux bielles 7 et 8 qui se croisent et s'articulent sur des paliers, respectivement 10 et 60, au travers de pivots A, B, C et D d'axes parallèles. La bielle 8 comprend une traverse inférieure 80 et une traverse supérieure 81, une bielle principale 82 et une bielle secondaire 83 qui se croisent et s'articulent sur les traverses 80 et 81 au travers de paliers 84 et 85 au travers de pivots I, J, K et L d'axes perpendiculaires à ceux des pivots A, B, C et D. Dans ce mode de réalisation, plutôt que de traverser la bielle 8, la bielle 7 est traversée par la bielle 8, et à cet effet, la bielle 7 comprend deux éléments 70 et 71 qui forme une sorte d'anneau pour ménager un évidemment central 72 par lequel passe et peut évoluer la bielle 8. La bielle 7 est liée aux paliers 10 et donc à la platine 1 au travers d'une traverse 73, tandis que le palier 60 sur lequel s'articule la bielle 7, est monté pivotant sur la platine 6 par l'intermédiaire d'un pivot 74 d'axe perpendiculaire à celui du pivot B. On notera par ailleurs que dans ce mode de réalisation, l'articulation au niveau du pivot B est réalisée par l'intermédiaire d'une pièce 75 sur laquelle s'articule la bielle 7 au travers d'un pivot 76 d'axe perpendiculaire à celui du pivot B, formant ainsi, là aussi, une articulation multi-axe de type rotule. On notera également qu'il est possible que la bielle 7 ne comporte qu'un seul élément 70 ou 71. Ces deux modes de réalisation permettent d'orienter la platine 6 dans toutes les directions de l'espace en azimut et en élévation, tout en étant d'une grande rigidité. De plus, ces deux modes de réalisation peuvent aussi être associés à des moyens moteurs. 7 REVENDICATIONS 1) Système articulé destiné à permettre l'orientation dans l'espace d'un objet qui y est lié caractérisé en ce qu'il consiste en une structure déformable comprenant une première (1; 80) et une seconde (2; 5; 6; 81) platines ou analogues reliées l'une à l'autre au travers d'au moins deux bielles (3, 4; 30, 40; 7, 8) qui se croisent et qui sont articulées en pivotement sur lesdites platines (1; 2; 82; 5; 6; 81) selon des axes (A, B, C, D; E, F, G, H; I, J, K, L) tous parallèles. 2) Système articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est associé en série à un système articulé analogue, en sorte que l'une des deux première ou seconde platines (1, 2) est reliée à une troisième platine (5) par l'intermédiaire d'au moins deux bielles (30, 40) qui se croisent et qui sont articulées en pivotement selon des axes (E, F, G, H) tous parallèles mais perpendiculaires aux axes (A, B, C, D) selon lesquels s'articulent les bielles (3, 4) reliant lesdites première et seconde platines (1, 2). 3) Système articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une (8) des deux bielles (7, 8) qui relient les première et seconde platines (1, 6) s'articule sur l'une (6) desdites première et seconde platines (1, 6) au travers d'un second système articulé analogue, comprenant une première platine ou analogue (80) et une seconde platine ou analogue (81) reliées par deux bielles (82, 83) qui se croisent et qui s'y articulent sur des paliers d'axe (I, J, K, L) orientés perpendiculairement aux axes d'articulation (A, B, C, D) de ladite bielle (8) sur lesdites première et seconde platines (1, 6), et en ce que l'autre bielle (7) s'articule sur ladite seconde platine (6) au travers d'une articulation multi-axes. 4) Système articulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une (1; 30, 8; 7) des bielles est conformée pour présenter un évidement (31; 86; 72) ou une déformation apte à permettre le passage et l'évolution d'une autre bielle (2; 7; 8). 5) Système articulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à au moins un moyen moteur apte à agir entre deux points de la structure déformable. 6) Système articulé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen moteur consiste en un vérin ou analogue disposé entre une bielle et une platine, en sorte que son allongement ou son raccourcissement fasse pivoter ladite bielle par rapport à ladite platine. 7) Système articulé selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen moteur consiste en un moyen apte à agir sur le pivotement d'un pivot lié fixement à une bielle.