Brevet FR2947195A1 — publié le 20101231

Domaine de l'invention La présente invention concerne un translateur ultravide destiné à être monté dans une installation ultravide pour y introduire ou en extraire un outil et déplacer celui-ci selon un axe de translation entre une position active et une position de repos. De tels translateurs ultravides c'est-à-dire destinés à une installation dite ultravide dans laquelle règne un ultravide, permettent de déplacer dans cette installation un outil entre une position de repos et une position active sans rompre le vide. Etat de la technique De façon générale il existe des translateurs ultravides du type défini ci-dessus. Mais ces translateurs ont une structure complexe, leur fonctionnement est relativement peu précis et leur encombrement est important. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un translateur ultravide ayant un fonctionnement très précis pour la mise en place précise de l'outil ou son dégagement en position de repos sans avoir à rompre le vide, avec des moyens simples, de fonctionnement sûr et d'encombrement réduit. Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention concerne un translateur ultravide du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend un châssis fixé à l'installation d'ultravide et portant un chariot muni de l'outil et guidé sur le châssis suivant l'axe de translation en étant entraîné par un moteur entre sa position active et sa position de repos, A- le châssis ayant une bride destinée à être fixée sur l'installation ultra-vide, bordée de chaque côté par un montant portant au moins une colonne de guidage et une vis-mère, parallèles à l'axe, - un des montants portant un moteur d'entraînement dont la sortie est couplée à la tête d'une des vis-mères, - l'autre extrémité de cette vis-mère étant solidaire d'une poulie associée à une poulie de l'extrémité homologue de l'autre vis-mère, les poulies étant reliées par une courroie secondaire pour transmettre de manière synchrone, le mouvement de la première vis-mère à la seconde, 2 B- le chariot a un corps en forme de bride ayant deux écrous fixes installés chacun sur une vis-mère et des paliers coulissants engagés sur les colonnes de guidage, C- un soufflet relie la bride du châssis au chariot pour entourer l'outil et l'isoler par rapport à l'extérieur, D- un porte-outils en forme de couvercle est fixé à la bride du chariot et porte l'outil. Le translateur ultravide c'est-à-dire fonctionnant dans une installation soumise à un ultravide, permet de positionner de manière précise un outil dans l'installation ou de dégager l'outil pour le mettre en position de repos, tout en présentant un encombrement très réduit, limité au débattement maximum de l'outil passant de sa position de travail à sa position de repos. Ce translateur est d'un fonctionnement très simple et le synchronisme des deux colonnes filetées qui assurent le mouvement du 15 translateur entre sa position active et sa position de repos, garantit le bon fonctionnement, évitant l'application d'un couple de sorte que l'usure est globalement réduite. Suivant une autre caractéristique avantageuse, chaque montant porte deux colonnes de guidage de part et d'autre de la vis-mère 20 respective et le chariot est équipé d'un élément coulissant sur les deux paires de colonnes et intégrant un écrou monté sur la vis-mère respective. Cette forme de réalisation est très simple tout en garantissant un excellent guidage du chariot par les deux paires de colonnes de guidage et les deux vis-mères associées chacune à une paire de colonne de guidage. 25 Le synchronisme des deux vis-mères garantit le déplace-ment régulier et uniforme des deux extrémités du chariot évitant tout grippage et permettant d'utiliser grâce à ce guidage régulier et symétrique, un moteur de puissance réduite ce qui réduit d'autant l'encombrement. L'ensemble du translateur s'inscrit dans un volume très ré- 30 duit. Suivant une caractéristique avantageuse, les poulies à l'extrémité de chacune des deux vis-mères sont associées à un dispositif de guidage porté par le châssis et passant librement de part et d'autre du soufflet. 35 Suivant une autre caractéristique avantageuse, le moteur est muni d'une poulie reliée par une courroie primaire à l'une des vis-mères portant une poulie. 3 Suivant une autre caractéristique avantageuse, la bride du châssis et la bride du chariot comportent des manchons tournés l'un vers l'autre et reliés chacun à l'extrémité respective du soufflet. Le translateur ultravide selon l'invention peut être monté directement sur l'installation ou de préférence sur une pièce en T dont le pied est muni d'une bride reliée à la bride du châssis et s'intégrant dans l'installation ultravide. Suivant une autre caractéristique avantageuse, les paliers des montants sont installés sur les traverses intermédiaires et supérieures des montants au-dessus des traverses inférieures et les vis-mères dépassent vers le bas des blocs-paliers de sorte que la transmission synchrone du mouvement entre les deux côtés du châssis se fait dans l'intervalle entre la bride du châssis et les blocs-paliers des traverses intermédiaires. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la bride du chariot est reliée à ses éléments coulissants par des branches en retrait de sorte que la bride est située au-delà de la position des paliers suivant l'axe. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 20 détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un translateur ultravide représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du translateur, - la figure 2 est une vue de côté partiellement coupée du translateur, - la figure 3 est une vue en perspective coupée du translateur, 25 - la figure 4 montre dans ses différentes parties les vues en perspective des éléments du translateur à savoir : - la figure 4A est une vue d'un montant, - la figure 4B est une vue de la bride inférieure du châssis, - la figure 4C est une vue en perspective de la bride supérieure du châs-30 sis, - la figure 5 est une vue en perspective de dessus de la partie inférieure du châssis 100, - la figure 6 est une vue en demi-coupe axiale du translateur en position de repos, 35 - la figure 7 est une vue en perspective analogue à celle de la figure 6 du translateur en position active. 4 Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention concerne un translateur sous ultravide destiné à être monté dans une installation ultravide telle que par exemple un accélérateur de particules, pour introduire et extraire un ou- til (non représenté à la figure 1), dans une conduite sous ultravide selon la direction de translation ZZ entre une position active et une position de repos, sans rompre le vide. Le translateur se compose d'un châssis 100 avec une bride inférieure 110 fixée directement ou par une pièce intermédiaire à l'installation sous ultravide. La bride 110 porte deux montants 120 en forme de cadre à deux grands côtés 121 reliés par une traverse inférieure 122, une traverse intermédiaire 123 et une traverse supérieure 124. Chaque montant 120 est fixé par sa traverse inférieure 122 à la bride inférieure 110 par des vis 125, notamment dans un épaule- ment 112 servant à l'appui et à la mise en place du montant 120. La traverse intermédiaire 123 et la traverse supérieure 124 portent des blocs-paliers 130, 140 pour une vis-mère 150, 151 et des colonnes de guidage 160 recevant et guidant un chariot 200 portant l'outil, déplacé entre la position active et la position de repos par un moteur ; l'outil est entouré et isolé par un soufflet 180 fixé à la bride 110 du châssis 100 et au chariot 200. Chaque montant 120 porte deux colonnes de guidage 160 et une vis-mère 150, 151 en position intermédiaire. Les colonnes 160 et les vis-mères 150, 151 sont parallèles à l'axe ZZ. Les deux traverses in- termédiaires 123 des deux montants 120 sont situées à la même hauteur au-dessus des traverses inférieures 122 pour créer un espace logeant les moyens de transmission du mouvement entre les deux vis-mères 150, 151 pour entraîner et positionner un chariot 200 de manière symétrique. Un moteur 300 est fixé à une console de support 126 de l'un des montants 120. La poulie de sortie 302 portée par l'axe 301 du moteur 300 est reliée par une courroie primaire 303 à une autre pou-lie 152, solidaire de la première vis-mère 150. Le moteur 300 est, de préférence, un moteur pas à pas. Un capteur de rotation 304 est relié à la poulie 152 de la vis-mère 150 pour contrôler le mouvement et commander le moteur 300 par un circuit de commande non représenté. La première vis-mère 150 est munie d'une poulie 154 à son extrémité 153 dépassant du bloc-palier 130 porté par la traverse intermédiaire 123. L'extrémité inférieure de la se- conde vis-mère 151 au-delà de son bloc-palier 130 porté par l'autre traverse intermédiaire 123 de l'autre montant, est, elle aussi, munie d'une poulie 155, homologue à celle (154) de la première vis-mère 150. Les deux poulies 154, 155 sont reliées par une courroie secondaire 156 qui trans- 5 met le mouvement de rotation de la première vis-mère 150 à la seconde vis-mère 151. Un dispositif de guidage 170 en forme de lunette, également fixé aux deux traverses intermédiaires 123, permet d'écarter la courroie 156 de la partie centrale du translateur pour éviter tout contact et io frottement. Le dispositif 170 forme un chemin de guidage 171 à section en U, couché, recevant et retenant latéralement la courroie 156. La courroie de transmission 156 est une courroie crantée qui assure la synchronisation de la rotation des deux vis-mères en étant prises avec leurs poulies 154, 155, elles aussi crantées. Cette synchronisation liée au mou- 15 vement de vissage des vis-mères 150, 151 dans les écrous du chariot 200, assure son entraînement et son guidage sur les colonnes 160. Le chariot 200 a un corps en forme de bride 210 relié par des branches 220 à deux éléments coulissants 230 guidés par des paliers lisses 231 sur les colonnes de guidage 160 ; chaque élément est équipé 20 d'un écrou 232 dans lequel se vissent les vis-mères 150, 151. Pour réduire l'encombrement du translateur dans la direction axiale (ZZ), les branches 220 du chariot sont inclinées en retrait par rapport à la bride supérieure 124 pour qu'en position de repos du chariot 200, celui-ci soit pratiquement au niveau des poulies 302, 152 du moteur 300 et de la vis- 25 mère 150. Pour les même raisons de réduction de l'encombrement, le moteur 300 est installé sous sa console 126. La course utile du chariot 200 est la longueur des vis-mères 150, 151 entre les blocs-paliers bas 130 et les blocs-paliers hauts 140 des montants 120. La course est 3o adaptable à chaque application par le simple changement des montants 120 avec leurs colonnes de guidage 160 et les vis-mères 150, 151. La bride 210 du chariot 200 est munie d'un manchon 211 relié à la partie supérieure 181 du soufflet 180 dont la partie inférieure 182 est reliée à un manchon 111 porté par la bride 110 du châs- 35 sis 100. Le soufflet 180 permet de maintenir l'ultravide dans l'équipement lors du coulissement du chariot 200 et de la bride supérieure 210 pour introduire ou extraire un outil dans la conduite ultravide. Le soufflet 180 est, de préférence, du type à coupelles soudées. 6 La structure symétrique du dispositif d'entraînement à deux vis-mères 150, 151 bordées chacune par deux colonnes de guidage 160, stabilise la position du chariot 200 évitant tout couple de basculement à l'entraînement ; elle permet une très grande précision dans la commande du mouvement du translateur, parallèlement à la direction ZZ. L'outil est ainsi introduit et positionné de manière précise dans la conduite ultravide. La coupe des montants 120 au niveau de la vis-mère 151 selon la figure 2 permet de voir plus en détails l'interaction entre les différents éléments d'entraînement. Les extrémités de la vis-mère 150, (151) sont montées libre en rotation dans des paliers lisses 141, 131 des blocs-paliers 130, 140. Ces derniers sont munis d'une fente 133, 143 sur les deux côtés traversant les logements 132, 142 des extrémités des colonnes 160 de manière à pincer ces extrémités par le serrage des vis 125 fixant les blocs 130, 140 aux montants 120. L'un des montants 120 est équipé de capteurs de position 191, 192, 193 coopérant avec l'élément coulissant 230 du chariot 200 pour détecter les fins de course et, le cas échéant, une position intermédiaire. La détection peut se faire par des contacts mécaniques, par une barrière optique ou par une détection magnétique. La figure 3 montre une vue en coupe en perspective du translateur avec les différents paliers et les écrous. La première vis-mère n'est pas représentée. Des détails du châssis 100 et du chariot 200 apparaissent 25 aux figures 4A-4C. Selon la figure 4A, les montants 120 sont en forme de cadre découpé dans une tôle épaisse en aluminium. La figure 4B montre la bride inférieure 110 dont les parties latérales découpées se terminent par des épaulements 112 recevant les 30 traverses inférieures 122. Selon la figure 4C, la bride 210 du chariot 200 comporte des parties 212 en saillies auxquelles se vissent les deux branches 220 reliées de chaque côté à l'élément coulissant 230. La figure 5 est une vue en perspective de dessus de la partie 35 inférieure du châssis 100 montrant au-dessus de la bride 110 et des deux montants 120 coupés, la pièce formant le dispositif de guidage 170 de la courroie secondaire de transmission 156. Les deux poulies 154, 155 des vis-mères sont crantées de même que la courroie 156 (cette dernière est 7 représentée lisse pour simplifier le dessin), ce qui évite le patinage et qui permet d'entraîner les deux vis-mères 150, 151 exactement à la même vitesse. Le dispositif d'écartement et de guidage 170 permet d'écarter suffisamment la courroie 156 pour contourner le manchon 111 recevant le soufflet qui est de diamètre important. On peut être amené à utiliser des soufflets de diamètre important lorsque l'outil est de type cage de Faraday refroidi par eau nécessitant à la fois, le passage de la cage de Faraday et celui de son circuit de refroidissement. Le chemin de guidage 171 est équipé d'un dispositif d'écartement 172 permettant de tendre plus ou moins la courroie 156, le réglage de ce dispositif se fait au moyen d'une vis qui vient écarter l'extrémité libre des branches du dispositif de guidage 170. Le dispositif de guidage a une forme de lentille dont les extrémités ont une découpe per- mettant d'entourer, sans contact, approximativement la moitié de la périphérie des poulies 154, 155. Le translateur est monté sur la conduite ultravide au moyen d'une pièce intermédiaire 400 en forme de T comme le montre la figure 6. La bride inférieure 110 du translateur est fixée par vissage à la partie supérieure 401 de cette pièce intermédiaire 400. Selon les figures 6 et 7, l'outil 420 est porté par un couvercle 421 fixé à la bride supérieure 210 du translateur. Le translateur est en position relevée dans laquelle l'outil 420 se trouve au-dessus du tube 402 dans lequel passe le faisceau. La figure 7 montre le translateur en position abaissée, le soufflet 180 étant alors compressé et l'outil 420 se trouvant dans la tubulure de circulation du faisceau. L'outil peut être un dispositif d'arrêt du faisceau ou un quelconque dispositif de mesure. Selon des variantes non représentées, la motorisation du translateur peut utiliser un moteur électrique asynchrone ou sans collecteur. L'entraînement peut également se faire manuellement à l'aide d'une manivelle. Selon d'autres variantes, la détection de la position de l'outil 35 dans l'installation peut se faire également avec des micro-rupteurs, une règle linéaire ou un codeur rotatif. Mais ce ne sont que quelques exemples de variantes possibles dans le cadre de la présente invention. NOMENCLATURE 100 châssis 110 bride inférieure 111 manchon 112 épaulement 120 montant 121 coté 122 traverse inférieure 123 traverse intérieure 124 traverse supérieure 125 vis 126 console 130 blocs-paliers 131 palier lisse 132 logement 133 fente 140 blocs-paliers 141 palier lisse 142 logement 143 fente 150, 151 vis-mère 152 poulie 153 extrémité de la vis-mère 150 154 poulie 155 poulie 156 courroie secondaire 160 colonne de guidage 170 dispositif de guidage 171 chemin de guidage 180 soufflet 181 partie supérieure 182 partie inférieure 191 capteur de position 192 capteur de position 193 capteur de position 200 chariot REVENDICATIONS1 °) Translateur ultravide destiné à être monté dans une installation ultra-vide pour y introduire ou en extraire un outil et déplacer celui-ci selon un axe de translation entre une position active et une position de repos, caractérisé en ce qu' il comprend un châssis (100) fixé à l'installation d'ultravide et portant un chariot (200) muni de l'outil (420) et guidé sur le châssis suivant l'axe de translation (ZZ) en étant entraîné par un moteur (300) entre sa position active et sa position de repos, A- le châssis (100) ayant une bride (110) destinée à être fixée sur l'installation ultravide, bordée de chaque côté par un montant (120) portant au moins une colonne de guidage (160) et une vis-mère (150, 151), parallèles à l'axe (ZZ), - un des montants (120) portant un moteur d'entraînement (300) dont la 15 sortie (301) est couplée à la tête d'une des vis-mères (150), - l'autre extrémité (153) de cette vis-mère (150) étant solidaire d'une pou-lie (154) associée à une poulie (155) de l'extrémité homologue de l'autre vis-mère (151), les poulies (154, 155) étant reliées par une courroie secondaire (156) pour transmettre de manière synchrone, le mouvement 20 de la première vis-mère (150) à la seconde (151), B- le chariot (200) a un corps en forme de bride (210) ayant deux écrous fixes (232) installés chacun sur une vis-mère (150, 151) et des paliers coulissants (231) engagés sur les colonnes de guidage (160), C- un soufflet (180) relie la bride (110) du châssis (100) au chariot (200) 25 pour entourer l'outil et l'isoler par rapport à l'extérieur, D- un porte-outils en forme de couvercle (421) est fixé à la bride (211) du chariot (200) et porte l'outil (420). 2°) Translateur ultravide selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que chaque montant (120) porte deux colonnes de guidage (160) de part et d'autre de la vis-mère (150, 151) respective et le chariot (200) est équipé d'un élément coulissant (230) sur les deux paires de colonnes (160) et intégrant un écrou (232) monté sur la vis-mère respective (150, 151). 35 3°) Translateur ultravide selon la revendication 1, caractérisé en ce que 11 les poulies (154, 155) à l'extrémité de chacune des deux vis-mères (150, 151) sont associées à un dispositif de guidage (170) porté par le châssis (100) et passant librement de part et d'autre du soufflet (180). 4°) Translateur ultravide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (300) est muni d'une poulie (302) reliée par une courroie primaire (303) à l'une des vis-mères (150) portant une poulie (152). 5°) Translateur ultravide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride (110) du châssis (100) et la bride (210) du chariot (200) comportent des manchons (111, 211) tournés l'un vers l'autre et reliés chacun à l'extrémité respective (181, 182) du soufflet (180). 6°) Translateur ultravide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation ultravide est combinée à une pièce en T (400) dont le pied est muni d'une bride reliée à la bride du châssis et le manchon transversal est bordé de deux brides pour être monté dans une conduite de l'installation ultravide. 7°) Translateur ultravide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paliers (130, 140) des montants (120) sont installés sur les traverses intermédiaires (123) et supérieures (140) des montants (120) au-dessus des traverses inférieures (122) et les vis-mères (150, 151) dépassent vers le bas des blocs-paliers (130) de sorte que la transmission synchrone du mouvement entre les deux côtés du châssis se fait dans l'intervalle entre la bride (110) du châssis (100) et les blocs-paliers (130) des traverses intermédiaires (123). 8°) Translateur ultravide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride (110) du chariot (200) est reliée à ses éléments coulissants (230) par des branches (220) en retrait de sorte que la bride (211) est située au-delà de la position des paliers (140) suivant l'axe (ZZ).