Brevet FR2986815A1 — publié le 20130816

La présente invention concerne un dispositif d'alignement de deux poutres, longitudinalement suivant un axe de référence, et un système d'alignement d'une pluralité de poutres, dans lequel deux poutres successives sont à chaque fois reliées ensemble par un tel dispositif d'alignement. Bien que non exclusivement, ledit dispositif d'alignement peut être utilisé plus particulièrement dans le but d'aligner de façon précise deux faisceaux laser de sens opposés. Dans ce cas, chaque faisceau est transmis par des moyens qui sont agencés respectivement sur l'une des deux poutres à aligner. Dans cette application, le dispositif d'alignement doit donc être apte à assurer le maintien en position et l'alignement angulaire précis des poutres servant de support. A titre d'illustration, la sensibilité du dispositif doit permettre l'alignement du faisceau dans 1 Opm. De plus, les moyens utilisés pour transmettre un faisceau laser sont lourds de sorte que chaque poutre doit pouvoir porter une charge importante, parfois de plusieurs kilogrammes, ce qui requiert des capacités particulières pour le système d'alignement. La présente invention a pour objet de satisfaire ces exigences. Elle concerne tout d'abord un dispositif d'alignement de deux poutres, longitudinalement suivant une direction de référence, et de maintien en position des deux poutres alignées, dispositif qui est susceptible d'être utilisé dans une application telle que précitée. A cet effet, selon l'invention, ledit dispositif d'alignement de deux poutres, longitudinalement suivant une direction de référence, et de maintien en position des deux poutres, est remarquable en ce qu'il comporte : - un bâti, qui est destiné à être monté à poste fixe ou qui peut faire partie d'un poste fixe ; - une pièce de support qui est mobile par rapport audit bâti et qui présente un côté maître pourvu d'une lame rigide, sur laquelle est susceptible d'être fixée une première desdites poutres, et un côté esclave pourvu de deux galets, sur lesquels est susceptible de reposer un élément de maintien de la seconde desdites poutres ; et - un ensemble d'actionneurs commandables, montés en parallèle entre le bâti et la pièce de support mobile, qui sont susceptibles de positionner ladite pièce de support mobile en translation suivant deux axes, dits respectivement axe vertical et axe transversal, qui sont perpendiculaires entre eux et à un axe longitudinal, et en rotation autour dudit axe longitudinal, de manière à régler la position de ladite première poutre du côté maître, la seconde poutre du côté esclave suivant le mouvement en translation selon lesdits deux axes vertical et transversal lors d'un tel réglage de la position. De plus, selon l'invention, ce dispositif autorise un découplage suivant l'axe longitudinal et autour des axes vertical et transversal. Par conséquent, le dispositif d'alignement conforme à l'invention est tel que : - côté maître, il transmet le déplacement dans les directions verticale et transversale et autour de la direction longitudinale, et il autorise un découplage suivant la direction longitudinale et autour des directions verticale et transversale ; et - côté esclave, il contraint la poutre à suivre les mouvements dans les directions verticale et transversale, et il autorise un découplage suivant la direction longitudinale et autour des directions longitudinale, verticale et transversale. Ainsi, grâce à l'invention, et comme précisé ci-dessous, on obtient un dispositif simple et facile à réaliser qui permet de mettre en oeuvre un alignement précis de deux poutres susceptibles d'être lourdes. Ce dispositif, de type robot parallèle, permet d'optimiser la rigidité et la fréquence sur la pièce de support mobile, tout en évitant d'utiliser des systèmes de guidage. Il présente de nombreux autres avantages précisés ci-dessous. Dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif d'alignement comporte trois actionneurs linéaires, qui sont identiques et montés de manière à pouvoir réaliser le positionnement de la pièce de support mobile. Le fait d'utiliser des actionneurs identiques (charge, précision, course, interface) présente de nombreux avantages, notamment en termes de coût, de réalisation, de maintenance,... Dans ce cas, avantageusement, deux actionneurs linéaires sont agencés de part et d'autre de l'axe longitudinal, selon une direction parallèle à l'axe vertical, et le troisième actionneur linéaire est agencé selon une direction parallèle à l'axe transversal, l'agencement étant tel qu'il génère une combinaison de mouvement qui aboutit à une rotation autour d'un point pivot. De plus, de préférence, chaque actionneur comprend : - une chaîne cinématique simple et rigide ; et - à chaque extrémité de la chaîne cinématique, un découplage comme par exemple un pivot à lame flexible, qui permet d'assurer un montage isostatique et une grande rigidité de l'ensemble. Par ailleurs, de façon avantageuse, ladite lame rigide présente une forme générale en losange. De plus, elle est fixée sur la pièce de support au niveau de deux sommets opposés suivant la direction transversale, et elle présente deux zones de fixation au niveau des deux autres sommets opposés permettant une fixation de la poutre selon une direction verticale. La présente invention concerne également un module de construction pourvu de deux poutres alignées longitudinalement suivant un axe de référence. Selon l'invention, ce module de construction comporte un dispositif d'alignement tel que celui précité, et deux poutres, dont une première est fixée à la lame rigide du côté maître dudit dispositif d'alignement, et dont la seconde comprend un élément de maintien, de préférence une piste cylindrique qui est concentrique à l'axe de référence de la poutre, qui repose sur les deux galets du côté esclave dudit dispositif d'alignement. En outre, avantageusement, ledit module de construction comporte également au moins une barre de reprise axiale, qui est liée par une extrémité à une poutre et par l'autre extrémité au dispositif d'alignement. La présente invention concerne également un système d'alignement d'une pluralité de poutres successives. Selon l'invention, ce système d'alignement est remarquable en ce qu'il comporte, en plus desdites poutres, une pluralité de dispositifs d'alignement, tels que celui précité, et en ce que, entre deux poutres directement successives, est agencé à chaque fois un dispositif d'alignement de ce type. En outre, avantageusement, ledit système comporte, de plus, une pluralité de barres de reprise axiale, dont chacune est liée par une extrémité à une poutre et par l'autre extrémité à un dispositif d'alignement adjacent, à l'aide de moyens d'articulation. Le système d'alignement conforme à l'invention est donc un système modulaire composé de poutres et de dispositifs d'alignement. Chaque dispositif d'alignement permet de régler angulairement, puis de maintenir alignés, les axes de référence de deux poutres successives. Ledit système permet un alignement très précis. La présente invention telle que décrite ci-dessus présente, notamment, les avantages suivants : - une simplicité du design (cinématique) ; - une facilité de réalisation et d'assemblage des pièces mécaniques ; - des performances accrues (sensibilité, rigidité) ; et - de bonnes capacités de maintien. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre, dans une vue schématique en perspective, un système conforme à l'invention. La figure 2 montre, dans une vue schématique en perspective, des éléments d'un système conforme à l'invention. La figure 3 est une vue schématique en plan d'un dispositif d'alignement conforme à l'invention. La figure 4 est une vue éclatée en perspective d'un dispositif d'alignement conforme à l'invention. Les figures 5 et 6 sont des vues en perspective d'un dispositif d'alignement conforme à l'invention, prises respectivement d'un côté maître et d'un côté esclave. La figure 7 montre, dans une vue schématique en perspective, un actionneur d'un dispositif conforme à l'invention. Le système 1 conforme à l'invention et représenté schématiquement sur la figure 1 est un système d'alignement et de maintien en position d'au moins deux poutres 2 successives, de préférence identiques. Dans le cadre de la présente invention, chaque poutre 2 est réalisée sous forme d'un parallélépipède rectangle (hexaèdre dont les faces sont des rectangles et sont parallèles deux à deux), comme représenté sur la figure 2. A titre d'illustration, la longueur L d'une poutre 2 peut valoir deux mètres, l'épaisseur ,e une dizaine de centimètres et la hauteur H plusieurs dizaines de centimètres. Chaque poutre 2 est fabriquée en un matériau rigide de manière à pouvoir supporter des charges élevées agissant verticalement, sans se déformer ou avec une déformation contenue dans des limites très faibles. Bien que non exclusivement, ce système d'alignement 1 peut être utilisé plus particulièrement dans le but d'aligner de façon précise deux faisceaux laser 5A et 5B de sens opposés. Le système d'alignement 1 doit assurer le maintien en position et l'alignement angulaire précis des poutres 2 de support. Comme représenté sur la figure 1, sur le système 1, deux poutres 2 sont reliées entre elles par un dispositif d'alignement 3 conforme à l'invention, tel que décrit ci-dessous. Le dispositif d'alignement 3 porte ainsi une extrémité de deux poutres 2 successives et permet de régler angulairement, puis de maintenir alignés, des axes de référence 5A et 5B de ces deux poutres 2 successives. Un tel axe de référence 5, qui est représenté en traits mixtes sur la figure 2, est positionné de manière à être confondu avec l'axe du faisceau de laser correspondant dans le cas d'un alignement de faisceaux. Pour ce faire, le dispositif d'alignement 3 comporte, selon l'invention, comme montré sur la figure 3 : - un bâti 6, de préférence métallique, qui est destiné à être monté à poste fixe, sur une surface horizontale plane, notamment sur le sol. Ce bâti 6 peut également faire partie directement d'un poste fixe ; - une pièce de support 7, de préférence métallique, qui est montée mobile par rapport audit bâti 6 et qui présente un côté maître 8 (figure 5) pourvu d'une lame rigide 9, sur laquelle est susceptible d'être fixée une première desdites poutres 2, et un côté esclave 10 (figure 6) pourvu de deux galets 11, sur lesquels est susceptible de reposer un élément de maintien 12 de la seconde desdites poutres 2 ; et - un ensemble d'actionneurs 13 commandables, montés en parallèle entre le bâti 6 et la pièce de support 7 mobile, qui sont susceptibles de positionner ladite pièce de support 7 mobile de la manière décrite ci-dessous. Pour préciser ce positionnement, on définit tout d'abord des axes qui interviennent dans le réglage de la position, comme représenté sur les figures 2 et 3, à savoir : - un axe longitudinal X qui est défini dans la direction de l'axe de référence 5 ; - un axe transversal Y qui est perpendiculaire audit axe longitudinal X, lesdits axes X et Y définissant un plan horizontal ; et - un axe vertical Z qui est perpendiculaire audit axe longitudinal X et audit axe transversal Y. Les rotations autour desdits axes X, Y, et Z sont notées respectivement 0 X, 0 Y, et 0 Z. Selon l'invention, les actionneurs 13 sont susceptibles de positionner ladite pièce de support 7 mobile (par rapport audit bâti 6), de manière à régler la position de ladite première poutre 2 du côté maître 8 : - en translation suivant l'axe vertical Z et suivant l'axe transversal Y ; et - en rotation 0 X autour de l'axe longitudinal X. Lors d'un tel réglage de la position du côté maître 8, grâce aux caractéristiques du dispositif 3, la seconde poutre 2 du côté esclave 10 est contrainte à suivre le mouvement en translation selon lesdits deux axes transversal et vertical Y et Z. De plus, ledit dispositif 3 autorise : - côté maître 8, un découplage suivant l'axe longitudinal X, et autour des axes transversal et vertical, c'est-à-dire suivant 0 Y et OZ ; et - côté esclave 10, un découplage suivant l'axe longitudinal X, et autour des axes longitudinal, transversal et vertical, c'est-à-dire suivant 0 X, 0 Y, et OZ. Par conséquent, le dispositif d'alignement 3 conforme à l'invention est tel que: - côté maître 8, la poutre 2 est fixée sur la lame rigide 9 qui transmet le déplacement dans les directions Y, Z, et 0 X et autorise un découplage suivant les directions X, OY et OZ ; et - côté esclave 10, l'agencement de l'élément de maintien 12, précisé ci- dessous, contraint la poutre 2 à suivre les mouvements dans les directions Y et Z et autorise un découplage suivant les directions X, OX, OY, et 0 Z. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un dispositif 3 simple et facile à réaliser qui permet de mettre en oeuvre un alignement précis de deux poutres 2 telles que décrites ci-dessus, susceptibles d'être lourdes. Ce dispositif 3, de type robot parallèle, permet d'optimiser la rigidité et la fréquence sur la pièce de support 7 mobile, tout en évitant d'utiliser des systèmes de guidage. Il présente de nombreux autres avantages précisés ci-dessous. Un dispositif d'alignement 3 conforme à l'invention forme avec les deux poutres adjacentes 2 un module de construction 15. Dans un mode de réalisation préféré, comme représenté sur la vue éclatée de la figure 4, le bâti 6 qui est destiné à être monté à poste fixe, comporte par exemple deux pieds 16, de forme plane, susceptibles de reposer sur une surface horizontale plane, notamment sur le sol. Ce bâti 6 comprend deux plaques 17A, 17B planes, de forme générale en U, qui sont montées verticalement de façon symétrique et sont fixées ensemble par l'intermédiaire notamment des pieds 16 et d'une plaque inférieure horizontale 18. Ceci permet notamment d'obtenir un bâti 6 particulièrement rigide. En outre, la pièce mobile 7 est réalisée sous forme d'une pièce massive, de forme générale parallélépipédique. Elle est montée entre les deux plaques 17A et 17B du bâti 6, par l'intermédiaire des actionneurs 13. Dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif d'alignement 3 comporte trois actionneurs 13 de type linéaire, c'est-à-dire qui génèrent uniquement une action axiale. Ces trois actionneurs 13 sont identiques et sont montés de manière à pouvoir réaliser le positionnement tel que décrit ci- dessus de la pièce de support mobile 7 par rapport au bâti 6. Dans ce cas, deux actionneurs linéaires 13 sont agencés de part et d'autre d'un plan formé par l'axe longitudinal X et l'axe vertical Z et sont montés de façon verticale de manière à agir chacun selon une direction parallèle à l'axe vertical Z. De plus, chacun de ces actionneurs 13 est fixé : - par l'intermédiaire d'une première lame flexible 19 aux faces externes 20A et 20B des deux plaques 17A et 17B, de préférence par des vis ; et - par l'intermédiaire d'une seconde lame flexible 21 à la face externe 22A, 22B de la pièce mobile 7, de préférence également par l'intermédiaire de vis. En outre, le troisième actionneur linéaire 13 est agencé de manière à agir selon une direction parallèle à l'axe transversal Y. Pour ce faire, cet actionneur 13 est fixé : - par l'intermédiaire d'une première lame flexible 19 aux faces supérieures 23A et 23B d'extensions 24A et 24B des deux plaques 17A et 17B, de préférence par des vis ; et - par l'intermédiaire d'une seconde lame flexible 21 sur la face supérieure 22C de la pièce mobile 7, de préférence également par des vis. Par ailleurs, comme représenté notamment sur la figure 5 qui est une vue en perspective du dispositif 3 prise du côté maître 8, ladite lame rigide 9 présente une forme générale en losange, avec une découpe centrale 25. Cette lame rigide 9 est fixée sur la pièce de support 7 au niveau de deux sommets opposés 9A et 9B suivant la direction transversale Y, par un ensemble de vis. De plus, elle présente deux zones de fixation Z1 et Z2 au niveau des deux autres sommets opposés 9C et 9D permettant une fixation de la poutre 2 selon la direction verticale Z. Cette lame rigide 9 présente une certaine souplesse selon des directions verticale et transversale, comme illustré respectivement par des doubles flèches 26 et 27 sur la figure 4. En outre, comme représenté notamment sur la figure 6 qui est une vue en perspective du dispositif 3 prise du côté esclave 10, ledit élément de maintien 12 (qui est fixé sur la poutre 2, de préférence par des vis) comprend une piste cylindrique 33 qui est concentrique à l'axe de référence et qui repose sur les deux galets 11 de la pièce de support 7 pour contraindre la poutre 2 à suivre les mouvements dans les directions Y et Z et autoriser un découplage suivant les directions X, 0 X, 0 Y, et 0 Z. Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, chaque actionneur 13 comprend, comme représenté sur la figure 7 : - une chaîne cinématique 28 simple et rigide, en particulier avec des vis à rouleaux et une butée à rouleaux ; et - à une extrémité 28A de cette chaîne cinématique 28, un pivot à lame flexible 19 et à l'autre extrémité 28B de la chaîne cinématique 28, un pivot à lame flexible 21, qui permettent d'assurer un montage isostatique et une grande rigidité de l'ensemble. Les lames flexibles 19 et 21 sont telles qu'elles peuvent être maintenues en traction afin de garantir la stabilité de l'ensemble. On obtient ainsi un actionneur 13 particulièrement rigide qui permet notamment de satisfaire les capacités requises pour l'application précitée. De plus, le fait d'utiliser des actionneurs 13 identiques (charge, précision, course, interface) présente de nombreux avantages, notamment en termes de coût, de réalisation, de maintenance, ... Par ailleurs, ledit système 1 de type modulaire peut être utilisé pour aligner un nombre élevé de poutres 2 successives. Dans le cas de l'alignement de plus de deux poutres 2 successives, lors du montage du système modulaire 1, on commence le réglage de la position à une extrémité du système 1, et on réalise des alignements successifs des poutres 2, poutre 2 après poutre 2, jusqu'à l'autre extrémité du système 1. Sur le système 1, chaque poutre 2 est ainsi fixée entre deux dispositifs d'alignement 3 par un côté maître et un côté esclave, à savoir : - côté maître, la poutre 2 est fixée sur une lame rigide 9 qui transmet le déplacement dans les directions Y, Z, et 0X et autorise un découplage suivant les directions X, 0Y et 0Z ; et - côté esclave, l'élément de maintien 12 contraint la poutre 2 à suivre les mouvements dans les directions Y et Z et autorise un découplage suivant les directions X, 0 X, 0 Y, et 0 Z. Dans ce cas, le système 1 comporte alors également une pluralité de barres 30 de reprise axiale, dont chacune est montée entre une poutre 2 et un dispositif d'alignement 3 adjacents, respectivement par l'intermédiaire de moyens d'articulation 31 et 32 usuels. Chaque barre 30 permet d'assurer le maintien en position et la rigidité axiale de la poutre 2 (à laquelle elle est fixée) suivant la direction longitudinale X. Le système 1 conforme à l'invention, tel que décrit ci-dessus dans un mode de réalisation préféré, présente notamment les avantages suivants : - une simplicité du design (cinématique) ; - une facilité de réalisation et d'assemblage des pièces mécaniques ; - des performances accrues (sensibilité, rigidité) ; et - un maintien performant. REVENDICATIONS1. Dispositif d'alignement de deux poutres, longitudinalement, suivant une direction de référence, et de maintien en position des deux poutres (2), caractérisé en ce qu'il comporte : - un bâti (6) ; - une pièce de support (7) qui est mobile par rapport audit bâti (6) et qui présente un côté maître (8) pourvu d'une lame rigide (9), sur laquelle est susceptible d'être fixée une première desdites poutres (2), et un côté esclave (10) pourvu de deux galets (11), sur lesquels est susceptible de reposer un élément de maintien (12) de la seconde desdites poutres (2) ; et - un ensemble d'actionneurs (13) commandables, montés en parallèle entre le bâti (6) et la pièce de support mobile (7), qui sont susceptibles de positionner ladite pièce de support mobile (7) en translation suivant deux axes, dits respectivement axe vertical et axe transversal, qui sont perpendiculaires entre eux et à un axe longitudinal, et en rotation autour dudit axe longitudinal, de manière à régler la position de ladite première poutre (2) du côté maître (8), la seconde poutre (2) du côté esclave (10) suivant le mouvement en translation selon lesdits deux axes vertical et transversal lors d'un tel réglage de la position. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il autorise un découplage suivant l'axe longitudinal et autour des axes vertical et transversal. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte trois actionneurs linéaires (13) qui sont montés de manière à pouvoir réaliser le positionnement de la pièce de support mobile (7). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits actionneurs (13) sont identiques. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que chaque actionneur (13) comprend : - une chaîne cinématique (28) ; et - à chaque extrémité (28A, 28B) de la chaîne cinématique (28), un découplage (19, 21). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite lame rigide (9) présente une forme générale en losange, en ce qu'elle est fixée sur la pièce de support (7) au niveau de deux sommets opposés (9A, 9B) suivant la direction transversale, et en ce qu'elle présente deux zones de fixation (Z1, Z2) au niveau des deux autres sommets opposés (9C, 9D) permettant une fixation de la poutre (2) selon la direction verticale. 7. Module de construction pourvu de deux poutres alignées longitudinalement suivant un axe de référence, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alignement (3) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 6, et deux poutres (2), dont une première est fixée à la lame rigide (9) du côté maître (8) dudit dispositif d'alignement (3) et dont une seconde comprend un élément de maintien (12) qui repose sur les deux galets (11) du côté esclave (10) dudit dispositif d'alignement (3). 8. Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément de maintien (12) comprend une piste cylindrique (33) qui est concentrique à l'axe de référence. 9. Module selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, au moins une barre de reprise axiale (30), qui est liée par une extrémité à une poutre (2) et par l'autre extrémité au dispositif d'alignement (3). 10. Système d'alignement d'une pluralité de poutres successives, caractérisé en ce qu'il comporte, en plus desdites poutres (2), une pluralité de dispositifs d'alignement (3), tels que celui spécifié sous l'une quelconque des 1 à 6, et en ce que, entre deux poutres successives (2), est agencé à chaque fois l'un desdits dispositifs d'alignement (3). 11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, une pluralité de barres de reprise axiale (30), dont chacune est liée par une extrémité à une poutre (2) et par l'autre extrémité à un dispositif d'alignement (3) adjacent.5