Brevet FR2958695A1 — publié le 20111014

Vérin apte à être utilisé dans une tourelle hexapode et tourelle hexapode comprenant le vérin L'invention concerne un vérin apte à être utilisé dans une tourelle hexapode et une tourelle hexapode comprenant le vérin. Les tourelles hexapodes, également appelées plateformes de Gough-Stewart, sont utilisés pour réaliser un positionnement précis d'objets s dans l'espace. Elles comprennent un socle fixe et un plateau mobile par rapport au socle. Le plateau peut se déplacer selon six degrés de libertés par rapport au socle sur lequel est fixé un objet à positionner. Les utilisations de ce type de tourelles sont multiples. On les retrouve par exemple pour le positionnement de pièces mécaniques destinées à être usinées, pour le io positionnement d'antennes paraboliques ou de télescopes, pour des simulateurs de vol ou encore pour effectuer des tests de comportement de matériels. Une tourelle hexapode comprend généralement six jambes de longueur réglables reliant le plateau mobile au socle. Les jambes sont reliées 15 par paires au plateau mobile et au socle. Les paires sont alternées de façon à ce que les deux jambes d'une même paire associée au plateau mobile appartiennent à deux paires différentes associées au socle. Dans des tourelles hexapodes connues, chaque jambe comprend un vérin linéaire articulé à chacune de ses extrémités sur le socle et sur le plateau mobile au 20 moyen d'une liaison sphérique à trois degrés de liberté en rotation. Le réglage coordonné de la longueur de chacune des six jambes permet de déplacer le plateau mobile selon six degrés de liberté. Lors de déplacements du plateau mobile, les vérins sont tous amenés à se déplacer en rotation autour des rotules les reliant au socle. Les 25 vérins peuvent être hydrauliques ou électriques. Ils sont généralement massifs et embarquent leur propre système de motorisation. Le déplacement des vérins prend une part importante dans l'inertie globale de la tourelle. Cette inertie pénalise les mouvements rapides de celle-ci. 30 L'invention vise à réduire l'inertie d'une tourelle hexapode afin de faciliter des mouvements rapides du plateau mobile. A cet effet, l'invention a pour objet un vérin apte à être utilisé dans une tourelle hexapode, le vérin comprenant un corps, un piston mobile en translation par rapport au corps et une tige reliée au piston pour suivre son mouvement de translation et par l'intermédiaire de laquelle le vérin exerce un effort, caractérisé en ce que la tige est reliée au piston au moyen d'une liaison rotule. L'invention a également pour objet une tourelle hexapode comprenant six vérins selon l'invention, la tourelle comprenant un socle et un plateau mobile, caractérisée en ce que les six vérins sont fixés au socle par leur corps et sont reliés au plateau mobile par l'intermédiaire de leur seconde liaison rotule. i0 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente schématiquement un vérin conforme à 15 l'invention ; la figure 2 représente un schéma cinématique d'une tourelle hexapode conforme à l'invention ; la figure 3 représente un exemple de réalisation d'un vérin tel que schématisé sur la figure 1 : 20 la figure 4 représente un exemple de réalisation d'une tourelle hexapode telle que schématisée sur la figure 2. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. 25 La figure 1 représente un vérin linéaire 10 comprenant un corps 11 et un piston 12 mobile en translation par rapport au corps 11 selon un axe longitudinal 13. Le piston 12 est guidé dans son mouvement de translation au moyen de deux paliers 14 et 15 appartenant au corps 11. Dans l'exemple 30 représenté, le vérin est hydraulique, mais il est bien entendu que l'invention peut être mise en oeuvre pour d'autres modes de motorisation du vérin comme par exemple pour un vérin électrique ou pneumatique. Le vérin 10 est à double effet et comprend deux chambres 16 et 17 réalisées dans le corps 11 et séparées par le piston 12. Les deux chambres 16 et 17 sont 35 alimentées par un fluide hydraulique sous pression. Une différence de pression du fluide hydraulique entre les deux chambres 16 et 17 permet la translation du piston 12 le long de l'axe 13. Il est également possible de mettre en oeuvre l'invention pour un vérin simple effet dans lequel une seule chambre est alimentée en fluide hydraulique. L'autre chambre peut être s remplacée par un ressort permettant de ramener le piston 12 dans une position obtenue pour une pression nulle de fluide hydraulique. Le vérin 10 comprend une tige 18 par l'intermédiaire de laquelle le vérin exerce un effort. Plus précisément, la tige 18 comprend deux extrémités 19 et 20. L'extrémité 19 est reliée au piston 12 et l'extrémité 20 io prend appui sur un élément extérieur sur lequel s'exerce l'effort produit par le vérin 10. Dans un vérin de l'art antérieur la tige 18 est solidaire du piston 12 au niveau de l'extrémité 19. Selon l'invention, la tige 18 est reliée au piston au moyen d'une liaison rotule 21 située au niveau de l'extrémité 19. Cette liaison permet à la tige 18 de se déplacer angulairement par rapport à l'axe is 13. En utilisant un vérin hydraulique, la liaison rotule 21 est avantageusement, hydrostatique et est alimentée en fluide par prélèvement du fluide mis en oeuvre pour manoeuvrer le vérin 10. Le prélèvement peut se faire par un ou plusieurs canaux 22 et 23 reliant chacune des chambres 16 et 20 17 et la liaison rotule 21. Le vérin 10 peut comprendre une seconde liaison rotule 24 située à la seconde extrémité 20 de la tige 18. Cette seconde liaison rotule 24 permet de relier un objet au vérin 10. L'effort exercé par le vérin 10 transite par la première liaison rotule 21, la tige 18 et la seconde liaison rotule 24. 25 Avantageusement, la seconde liaison rotule 24 est également hydrostatique et est alimentée en fluide par prélèvement du fluide mis en oeuvre pour manoeuvrer le vérin 10. Le prélèvement peut se faire par un canal 25 situé à l'intérieur de la tige 18 et reliant les deux liaisons rotule 21 et 24. Le vérin peut comprendre un capteur 26 de position du piston 12 30 par rapport au corps 11 dans son mouvement de translation le long de l'axe 13. Le capteur 26 est par exemple magnétostrictif. Il comprend un boitier 27 solidaire du corps 11 et pouvant émettre une onde ultrasonore le long d'un barreau ferromagnétique 28. Un aimant 29 solidaire du piston 12 coulisse le long du barreau 29 lors du déplacement du piston 12 et modifie l'onde ultrasonore. Une mesure de cette onde effectuée dans le boitier 27 permet de déterminer la position du piston 12. La figure 2 représente un schéma cinématique d'une tourelle hexapode 30 comprenant un socle 31, un plateau mobile 32 et six vérins 10 tels que décrits à l'aide de la figure 1. Le corps 11 de chacun des vérins 10 est fixé au socle 31 et les directions des mouvements de translation des pistons 12 sont représentées par six doubles flèches 33-1 à 33-6. Du fait de la fixation des corps 11 sur le socle 31, les directions 33-1 à 33-6 sont fixes io dans l'espace dans un référentiel lié au socle 31. Les six tiges 18 et leurs liaisons rotules 21 et 24 portent des repères indicés correspondant aux directions : 18-1 à 18-6 pour les tiges, 21-1 à 21-6 pour les premières liaisons rotules et 24-1 à 24-6 pour les secondes liaisons rotules. 15 La figure 3 représente un exemple de réalisation d'un vérin 10. Sur cette figure, on retrouve le piston 12 pouvant se déplacer en translation le long de l'axe 13 dans le corps 11, la tige 18 dont les extrémités portent les liaisons rotules 21 et 24 ainsi qu'une partie du plateau mobile 32. Sur la figure 3 apparait un organe de commande hydraulique 35 du vérin 10. 20 L'organe 35 comprend par exemple une servovalve permettant d'alimenter en fluide les deux chambres 16 et 17. Dans l'art antérieur où le corps du vérin est susceptible de se déplacer lors des mouvements du plateau mobile, il est préférable de fixer un tel organe de commande sur le socle et non sur le corps du vérin. Pour 25 limiter l'inertie du corps du vérin. La possibilité de déplacement relatif de l'organe de commande par rapport au corps du vérin impose l'utilisation de tuyaux souples alimentant les chambres du vérin en fluide hydraulique à partir de l'organe de commande. Le fait de fixer le corps 11 du vérin 10 au socle 31 permet de mettre en place des canalisations rigides entre l'organe 30 35 et le corps 11. Avantageusement l'organe de commande hydraulique 35 du vérin est fixé sur le corps 11. Le corps 11 étant fixe par rapport au socle 31, aucune inertie supplémentaire n'est générée par l'organe 35. Cette fixation sur le corps 11 permet de réduire la longueur des canalisations reliant 35 l'organe 35 et le corps 11. Ceci permet de réduire les pertes de charge dans ces canalisations. Cet avantage prend de l'importance lorsque les déplacements du plateau mobile 32 doivent être rapides ce qui entraine des vitesses importantes de fluide hydraulique entre l'organe 35 et les chambres 16 et 17. Le piston 12 a une forme tubulaire et comprend une ouverture 36 permettant de laisser passer la tige 18. L'ouverture 36 est par exemple circulaire autour de l'axe 13 et son diamètre doit être suffisant pour permettre un débattement angulaire de la tige 18 autour de l'axe 13 compatible avec le débattement maximum du plateau mobile 32. i0 La figure 4 représente en perspective un exemple de réalisation d'une tourelle hexapode 30 telle que schématisée sur la figure 2. Les six vérins portent les repères 10-1 à 10-6. Ils sont tous identiques au vérin 10 décrit précédemment. Les corps 11 des différents vérins sont fixés sur le 15 socle 31 par paire par l'intermédiaire de supports. Plus précisément, les vérins 10-1 et 10-2 sont fixés sur un support 40, les vérins 10-3 et 10-4 sont fixés sur un support 41 et les vérins 10-5 et 10-6 sont fixés sur un support 42. Les tiges 18-1 à 18-6 sont reliées au plateau mobile 32 par l'intermédiaire des liaisons rotules 24-1 à 24-6. Ces liaisons rotules sont regroupées par 20 paires. Les paires de liaisons rotules 24-1 à 24-6 sont alternées par rapport aux paires de vérins regroupées par support. Plus précisément, les liaisons rotules 24-2 et 24-3 forment une première paire, les liaisons rotules 24-4 et 24-5 forment une deuxième paire et les liaisons rotules 24-6 et 24-1 forment une troisième paire. 25 La tourelle hexapode 30 comprend des réservoirs accumulateurs de fluide hydrauliques. Ces réservoirs contiennent du fluide hydraulique soit à haute pression soit à basse pression. L'organe de commande 35 associé à chaque vérin 10-1 à 10-6 permet de connecter les chambres de chaque vérin 10-1 à 10-6 soit au fluide à haute pression soit au fluide à basse pression. 30 Tous ces réservoirs sont fixes par rapport au socle 31 et sont donc fixes par rapport au corps 11 de chacun des vérins 10-1 à 10-6. La tourelle hexapode 30 comprend par exemple un réservoir basse pression 44-1 à 44-6 associé respectivement à chaque vérin 10-1 à 10-6 et un réservoir haute pression 45, 46 et 47 commun à deux vérins. Plus précisément, un réservoir haute 35 pression 45 est associé aux vérins 10-1 et 10-2, un réservoir haute pression 46 est associé aux vérins 10-3 et 10-4 et un réservoir haute pression 47 est associé aux vérins 10-5 et 10-6. Les réservoirs haute et basse pression peuvent être associés aux vérins 10-1 à 10-6 par l'intermédiaire des supports 40 à 42 sur lesquels les réservoirs sont fixés. Des canalisations rigides s relient les réservoirs aux organes de commande 35 de chaque vérin 10-1 à 10-6. Un groupe hydraulique central peut fournir le fluide hydraulique sous pression aux différents réservoirs. Ce groupe peut être connecté aux différents supports 40 à 42. REVENDICATIONS1. Vérin apte à être utilisé dans une tourelle hexapode (30), le vérin (10) comprenant un corps (11), un piston (12) mobile en translation par rapport au corps (11) et une tige (18) reliée au piston (12) pour suivre son mouvement de translation et par l'intermédiaire de laquelle le vérin (10) exerce un effort, caractérisé en ce que la tige (18) est reliée au piston (12) au moyen d'une liaison rotule (21). 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est hydraulique, en ce que la liaison rotule (21) est hydrostatique et est io alimentée en fluide par prélèvement d'un fluide mis en oeuvre pour manoeuvrer le vérin (10). 3. Vérin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige (18) est reliée au piston (12) à une première (19) de ses 15 extrémités (19, 20) et en ce que le vérin (10) comprend une seconde liaison rotule (24) située à une seconde extrémité (20) de la tige (18). 4. Vérin selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la seconde liaison rotule (24) est hydrostatique et est alimentée en fluide par 20 prélèvement du fluide mis en oeuvre pour manoeuvrer le vérin (10). 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alimentation en fluide de la seconde liaison rotule est réalisée au moyen d'un canal (25) situé dans la tige (18) et reliant les deux liaisons rotules (21, 25 24). 6. Vérin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de commande hydraulique (35) du vérin (10) et en ce que l'organe (35) est fixé sur le corps (11) du vérin (10). 7. Tourelle hexapode comprenant six vérins (10-1 à 10-6) selon l'une des revendications 3 à 5, la tourelle (30) comprenant un socle (31) et un plateau mobile (32), caractérisée en ce que les six vérins (10-1 à 10-6) 30sont fixés au socle (31) par leur corps (11) et sont reliés au plateau mobile (32) par l'intermédiaire de leur seconde liaison rotule (24-1 à 24-6). 8. Tourelle hexapode selon la revendication 7, caractérisée en ce s qu'elle comprend des supports (40, 41, 42) fixés au socle (31) et sur lesquels sont fixés les corps (11) des vérins (10-1 à 10-6) par paires, des réservoirs (44-1 à 44-6, 45, 46 et 47) accumulateurs de fluide hydrauliques associés aux vérins (10-1 à 10-6) et fixés sur les supports (40, 41, 42). io