Brevet FR2981139A1 — publié le 20130412

Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs à faible course, en particulier une course micrométrique, et leur fixation sur une pièce telle un miroir. Ces dispositifs peuvent être désignés par le terme actionneur micrométrique et sont utilisés pour la génération et la maîtrise d'un effort bidirectionnel appliqué à un élément ou une pièce, et dans un domaine de déplacement micrométrique en fonctionnement statique ou dynamique. Un tel dispositif de fixation peut être utilisé par exemple afin de déformer un miroir dans une application de correction de surface d'onde d'un faisceau laser ou d'un rayon X et/ou de le positionner. Le problème de la fixation de l'actionneur sur le miroir 15 est résolu actuellement de manière classique par l'intermédiaire d'une pince de serrage sur une interface solidaire du miroir. Ainsi, le brevet FR-2847742 du demandeur décrit une interface de fixation collée au préalable sur le miroir 20 devant recevoir les efforts. La fixation à l'actionneur se fait en introduisant l'interface dans la pince de l'actionneur et en la solidarisant à l'aide de vis de serrage. Cette opération est effectuée depuis l'arrière de l'actionneur en passant un outil approprié dans des trous de 25 passage réalisés dans le corps de l'actionneur pour desserrer les vis. On comprend que lors de la maintenance des actionneurs, il est nécessaire d'intervenir dans un espace limité afin de déconnecter chaque actionneur de la surface du miroir. Ces 30 opérations de maintenance sont très délicates et peuvent conduire à une dégradation de la fixation sur le miroir. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de fixation d'un actionneur sur un miroir ne nécessitant aucune opération manuelle pour déconnecter cet 35 actionneur et faciliter ainsi les opérations de maintenance. L'invention a donc pour objet un dispositif de fixation d'un actionneur sur une pièce par l'intermédiaire d'une interface, caractérisé en ce qu'il comprend un élément mâle solidaire soit de l'interface ou de l'actionneur, un élément femelle solidaire soit respectivement de l'actionneur ou de l'interface et des moyens de verrouillage assurant le maintien en place de ces deux éléments ou leur libération pour leur séparation ultérieure. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément mâle est muni d'une rainure coopérant avec l'élément femelle pour son maintien en place. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément 10 mâle est solidaire de l'interface par l'intermédiaire d'un axe et l'élément femelle est solidaire de l'actionneur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'élément femelle est solidaire de l'interface par l'intermédiaire d'un axe et l'élément mâle est solidaire de 15 l'actionneur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de verrouillage sont constitués par au moins une bague de verrouillage comportant un logement de réception de l'interface et un logement de réception de l'élément mâle, 20 ces deux logements étant séparés l'un de l'autre par une paroi de séparation, ladite bague étant montée coulissante par rapport aux deux éléments mâle et femelle et délimitant des surfaces d'appui de l'élément femelle. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le 25 logement de réception de l'élément mâle délimite trois parties, une première partie tubulaire terminale prolongée par une deuxième partie tronconique elle-même prolongée par une troisième partie cylindrique. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, 30 l'élément femelle se présente sous la forme d'une tige prolongée par des languettes comportant à leur extrémité libre des renflements dont le profil interne correspond à celui de la rainure et le profil externe à celui de la partie tronconique. 35 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, un moyen de rappel est disposé entre la paroi de séparation et l'interface. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le moyen de rappel est un ressort hélicoïdal disposé autour de l'axe. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la bague de verrouillage occupe une première position stable dans laquelle elle maintient les languettes dans la rainure et une seconde position à l'opposée d'une action exercée par le moyen de rappel dans laquelle elle libère les languettes de la tige. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la bague de verrouillage est réalisée en un matériau magnétique et que son déplacement dans la seconde position est assuré à l'aide d'un aimant. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le 15 dispositif de fixation est adapté à la fixation de l'actionneur sur ladite pièce lorsque cette pièce est constituée d'un miroir fixé à l'interface. Un tout premier avantage du dispositif selon la présente invention réside dans le fait que la connexion et la 20 déconnexion de l'actionneur ne nécessite aucun outil particulier. Un autre avantage du dispositif réside dans l'absence d'action mécanique sur l'un quelconque de ses éléments constitutifs. 25 Un autre avantage encore du dispositif réside dans la maintenance facilitée des actionneurs et par suite du miroir. Un autre avantage encore du dispositif réside dans l'augmentation de la densification des actionneurs qui peuvent être très proches les uns des autres. 30 Un autre avantage encore du dispositif réside dans le fait que le verrouillage est sans jeu et ne crée pas d'hystérésis notamment au changement du sens de l'effort produit par l'actionneur. Un autre avantage encore du dispositif réside dans 35 l'alignement précis entre l'actionneur et l'interface lors du verrouillage. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemple et parmi lesquels : - la figure 1 est une vue montrant un miroir équipé d'actionneurs, - la figure 2 est une coupe longitudinale des éléments mâle et femelle constituant le dispositif selon l'invention désassemblé, - la figure 3 est une coupe longitudinale du dispositif avec les éléments assemblés, - la figure 4 est une coupe longitudinale montrant une phase d'assemblage ou de désassemblage du dispositif selon l'invention, - la figure 5 est une coupe d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, et - la figure 6 est une coupe d'un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un miroir classique 1 équipé d'un maillage d'actionneurs 2 disposés selon les cercles concentriques 3, 4, 5 et 6. Ce miroir 1 est par exemple un miroir plan de 150 mm de diamètre équipé de 52 actionneurs, chacun de diamètre 8 mm. On comprend qu'un tel maillage rend l'espace d'intervention entre deux actionneurs très faible et rend difficile les interventions au niveau de chaque actionneur lorsqu'on souhaite soit les désaccoupler du miroir soit les fixer à celui-ci. Les actionneurs utilisés ici sont des actionneurs mécaniques d'application d'effort pour la correction de forme du miroir de haute résolution dans le domaine de l'optique adaptative. Selon le cas, le dispositif de connexion peut être compatible en utilisation sous vide. Le dispositif de fixation d'un actionneur objet de la présente invention doit permettre la transmission des efforts entre un actionneur 2 et le miroir 1 sans aucun jeu axial. Le dispositif selon l'invention doit encore permettre un effort 35 d'accouplement ou de désaccouplement de l'ordre de 30% de celui engendré par l'actionneur pour séparer l'actionneur du miroir comme cela va être expliqué ci-après. Sur la figure 2, on a représenté une coupe longitudinale du dispositif 7 selon l'invention comprenant un élément mâle 8 solidaire de l'interface 9 fixé au miroir (non représenté), un élément femelle 10 solidaire de l'actionneur 2 et des moyens de verrouillage 11 assurant le maintien en place de ces deux éléments et leur séparation ultérieure comme indiqué ci-après. Sur la figure, on a représenté les éléments 8 et 10 séparés l'un de l'autre, ce qui correspond à la phase de 10 désaccouplement d'un actionneur du miroir. L'élément mâle 8 est muni d'une rainure 12 et est solidaire de l'interface 9 par l'intermédiaire d'un axe 13. La rainure 12 est réalisée autour de l'axe de symétrie de l'élément mâle 8. L'interface 9 et l'élément mâle 8 sont 15 notamment des pièces de révolution. La rainure comprend un fond délimité par un bord droit perpendiculaire à l'axe de révolution de la rainure et un bord évasé en biais par rapport à cet axe. Le bord droit est disposé vers l'interface, le bord évasé étant disposé du côté opposé. 20 Les moyens de verrouillage 11 sont constitués par une bague de verrouillage 14 comportant un logement 15 de réception de l'interface 9 et un logement 16 de réception de l'élément mâle 8, ladite bague étant montée coulissante par rapport à l'élément mâle et délimitant des surfaces d'appui 25 de l'élément femelle 10, dont le rôle sera expliqué ci-après. Le logement 16 de la bague de verrouillage 14 délimite trois parties, une première partie tubulaire 17 terminale prolongée par une partie tronconique 18 et elle-même prolongée par une partie cylindrique 19. Ces trois parties 30 délimitent côté interne au moins une surface d'appui de l'élément femelle 10 en position d'accouplement. La bague de verrouillage 14 est notamment une pièce de révolution. La bague de verrouillage 14 est munie d'une paroi de 35 séparation 20 des deux logements 15 et 16 (de réception de l'interface 9 et de réception de l'élément mâle 8) et un moyen de rappel 21 est disposé entre ladite paroi 20 et l'interface 9. L'élément mâle 8 prend appui contre cette paroi 20 d'un côté lorsqu'il est solidarisé avec l'axe 13 et de l'autre côté le moyen de rappel 21 s'applique sur cette paroi 20. Avantageusement, ce moyen de rappel 21 peut être un 5 ressort hélicoïdal disposé autour de l'axe 13. Le rôle de ce ressort est de maintenir constamment la bague 14 par l'intermédiaire de sa paroi 20 contre l'élément mâle 8 en position de désassemblage ou d'assemblage et de permettre par sa compression la translation de la bague 14 par rapport à 10 cet élément mâle. Il va de soi que l'élément mâle 2, l'axe 13, accompagnés de la bague 14 restent solidaires du miroir par l'intermédiaire de l'interface 9. Sur la figure 2, on voit que l'élément femelle 2 se 15 présente sous la forme d'une tige tubulaire ou non 22 munie de languettes 23 comportant à leur extrémité libre des renflements 24 dont le profil interne correspond à celui de la rainure 12 et le profil externe à celui de la partie tronconique 18 de la bague 14. Cet élément femelle 2 est bien 20 entendu solidaire de l'extrémité d'un actionneur 2. Sur la figure 3, on a représenté la position assemblée des éléments mâle 8 et femelle 10. Sur cette vue, l'élément mâle 8 occupe la position représentée à la figure 2, c'est-à-dire qu'il est en appui contre la paroi 20 à l'aide du 25 ressort 21 en extension, les renflements étant engagés dans la rainure 22. L'élément femelle 10 est alors en position de blocage par l'application de la partie tronconique 18 de la bague 14 sur le profil extérieur correspondant des languettes. 30 Sur la figure 4, on a représenté une phase intermédiaire de l'assemblage ou du désassemblage des éléments 8 et 10. Dans cette position, le ressort 21 est comprimé par translation de la bague 14 qui n'est plus en appui sur les renflements des languettes 23. La translation de la bague 14 35 est réalisée suivant la flèche F et vers la droite dans le plan de la figure. La translation de la bague peut être obtenue de différentes manières. On pourrait par exemple repousser manuellement la bague 14 mais on préfère prévoir une bague en matériau magnétique qui sera attirée par un aimant 25 que l'on présente du côté du miroir. Cette opération est réalisée si on souhaite désaccoupler ou accoupler l'actionneur et le miroir. Ainsi, les actionneurs peuvent être positionnés à une distance très faible les uns des autres, ce qui permet d'augmenter leur nombre pour une surface donnée du miroir. Lors de la phase de désaccouplement, il suffit d'actionner la traction de l'actionneur 2 qui va provoquer l'écartement des languettes 23 et donc la séparation des éléments 8 et 10. Le bord évasé de la rainure favorise notamment cet écartement. Lors de la phase d'accouplement, on actionne la poussée de l'actionneur qui va provoquer l'écartement des languettes et l'engagement des renflements dans la rainure. L'élément mâle 8 présente notamment une extrémité tronconique qui favorise cet écartement. Après cet engagement, on libère la bague 14 qui vient occuper la position représentée sur la figure 2. On s'arrange bien entendu pour que la force de traction nécessaire à l'engagement des languettes ou leur libération soit de l'ordre de 30% de celle de l'actionneur. Il suffit pour cela de dimensionner convenablement les languettes 23. On voit que la bague de verrouillage 14 occupe une première position stable dans laquelle elle maintient les languettes 23 dans la rainure 12 et une seconde position dans laquelle elle libère ces languettes qui sont ensuite décrochées par l'actionneur correspondant. Sur la figure 5, on a représenté un premier mode de réalisation conformément à l'invention où l'actionneur 2 est 30 relié à l'élément femelle 10 dont les languettes 23 sont en prise sur l'élément mâle 8 et maintenues contre celui-ci par l'intermédiaire de la bague de verrouillage 14. Dans la position représentée, le ressort 21 maintient la bague 14 en contact avec les renflements des languettes 23. Comme indiqué 35 précédemment, pour libérer l'actionneur 2, on dispose un aimant au niveau de l'interface 9, ce qui provoque la translation de la bague 14 qui dégage alors les renflements 24. Cette bague est bien entendu réalisée en un matériau magnétique et l'action de l'aimant peut être réalisée à plusieurs millimètres de distance du miroir suivant sa puissance. Cela permet d'effectuer le déverrouillage à travers le miroir et de simplifier grandement les opérations de maintenance. L'actionneur 2 est alors activé dans sa position de retrait pour extraire les renflements 23 de la rainure 12. Etant donné l'élasticité des languettes, il suffit que l'actionneur exerce une force de désaccouplement de l'ordre de 30% de la valeur nominale de l'effort à transmettre. Lors de cette translation les languettes 23 s'ouvrent légèrement en tirant sur l'élément mâle 8 puis se referment une fois dégagées de l'élément mâle 8. Pour la fixation de l'élément femelle 10 à l'élément mâle 8, les languettes sont translatées vers l'élément mâle 8, l'élément femelle étant centré autour de l'axe de l'élément mâle 8. Lors de cette translation les languettes 23 s'ouvrent légèrement, poussent la bague de verrouillage 14 et se referment sur l'embout mâle. Les renflements et la rainure étant de forme complémentaire, avec notamment un bord droit perpendiculaire à l'axe de symétrie de la rainure et un bord évasé en biais par rapport à cet axe, l'emboîtement est sans jeu. Le bord évasé est par exemple incliné d'un angle, référencé A32, d'environ 60 degrés comme représenté à la figure 3 mais d'autres angles pourraient convenir, notamment en fonction des matériaux utilisés. La bague 14 est alors repoussée par le ressort 21 et vient ensuite coiffer les renflements comme cela est représenté sur la figure 5. La bague 14 et les renflements ont notamment chacun une surface d'appui tronconique de même inclinaison par rapport à l'axe centrale de l'élément mâle 8. Dans la position représentée sur la figure 5, l'actionneur 2 peut transmettre 100% de l'effort en traction ou en poussée, sans aucun jeu axial. Le seul mouvement 35 possible est une rotation autour de l'axe de poussée. Le dispositif selon l'invention est particulièrement utile, voire indispensable, lorsque la concentration d'actionneurs est importante ou bien lorsque aucun outil ne peut être inséré pour accoupler ou désaccoupler l'actionneur et le miroir. A titre d'exemple, l'axe 13, l'interface 9 et l'embout mâle 8 sont réalisés en inox très peu magnétique, par exemple l'inox 303 et sont assemblés par collage. L'élément femelle 10 est réalisé en matériau plastique. La bague 14 est réalisée en acier ou inox magnétique (S300Pb ou inox 406 par exemple). Sur la figure 6, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention consistant à inverser les éléments mâle et femelle. On retrouve le miroir 26, l'interface 9 solidaire du miroir, la bague 14, l'axe 13 autour duquel est disposé le ressort 21. Dans cette configuration, l'élément femelle 27 solidaire de l'axe 13 est prolongé par les lamelles 28 munies des renflements 29 d'extrémité. L'élément mâle 30 est dans ce cas relié à l'actionneur (non représenté) et comporte une rainure 31 conformée aux renflements 29. Le fonctionnement est identique à celui du mode de réalisation selon la figure 5 où la bague appuie sur des renflements des languettes pour verrouiller celles-ci dans la rainure de l'élément mâle. REVENDICATIONS1. Dispositif de fixation (7) d'un actionneur (2) sur une pièce par l'intermédiaire d'une interface (9), caractérisé en ce qu'il comprend un élément mâle (8, 30) solidaire soit de 5 l'interface (9) ou de l'actionneur (2), un élément femelle (10, 27) solidaire soit respectivement de l'actionneur (2) ou de l'interface (9) et des moyens de verrouillage (14) assurant le maintien en place de ces deux éléments ou leur libération pour leur séparation ultérieure. 10 2. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mâle (8, 30) est muni d'une rainure (12, 31) coopérant avec l'élément femelle pour son maintien en place. 3. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 1 15 ou 2, caractérisé en ce que l'élément mâle (8) est solidaire de l'interface (9) par l'intermédiaire d'un axe (13) et l'élément femelle (10) est solidaire de l'actionneur (2). 4. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément femelle (27) est 20 solidaire de l'interface (9) par l'intermédiaire d'un axe (13) et l'élément mâle (30) est solidaire de l'actionneur (2). 5. Dispositif de fixation (7) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de 25 verrouillage (11) sont constitués par au moins une bague de verrouillage (14) comportant un logement (15) de réception de l'interface (9) et un logement (16) de réception de l'élément mâle (8), ces deux logements étant séparés l'un de l'autre par une paroi de séparation (20), ladite bague étant montée 30 coulissante par rapport aux deux éléments (8, 10) mâle et femelle et délimitant des surfaces d'appui (17-19) de l'élément femelle (10). 6. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le logement (16) de réception de 35 l'élément mâle (8) délimite trois parties, une première partie tubulaire (17) terminale prolongée par une deuxième partie tronconique (18) elle-même prolongée par une troisième partie cylindrique (19). 7. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément femelle (10) se présente sous la forme d'une tige (22) prolongée par des languettes (23) comportant à leur extrémité libre des renflements (24) dont 5 le profil interne correspond à celui de la rainure (12) et le profil externe à celui de la partie tronconique (18). 8. Dispositif de fixation (7) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'un moyen de rappel (21) est disposé entre la paroi de séparation (20) et 10 l'interface (9). 9. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de rappel (21) est un ressort hélicoïdal disposé autour de l'axe (13). 10. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 8 15 ou 9, caractérisé en ce que la bague de verrouillage (14) occupe une première position stable dans laquelle elle maintient les languettes (23) dans la rainure (12) et une seconde position à l'opposée d'une action exercée par le moyen de rappel dans laquelle elle libère les languettes (23) 20 de la tige (22). 11. Dispositif de fixation (7) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bague de verrouillage (14) est réalisée en un matériau magnétique et que son déplacement dans la seconde position est assuré à l'aide d'un aimant 25 (25) . 12. Dispositif de fixation (7) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est adapté à la fixation de l'actionneur sur ladite pièce lorsque cette pièce est constituée d'un miroir (26) fixé à 30 l'interface (9).