Brevet FR3121377A1 — publié le 20221007

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT MECANIQUE DE PRECISION ISOSTATIQUE SANS CONTRAINTES MECANIQUES INDUITES Un aspect de l’invention concerne un ensemble de positionnement (8) d’un miroir (7) comprenant trois dispositifs de positionnement (80), constitué chacun d’un appui (1) comprenant une base (10) d’axe X, destinée à être fixé sur un plateau (6) et surmontée de deux supports d’axes X’ et X’’, parallèles entre eux et une interface sphérique (5) destinée à être fixée sur le miroir et posée sur les deux supports,, caractérisé en ce que chaque support est constitué d‘un rouleau (12, 13) libre en rotation respectivement autour de l’axe X’ ou X’’, que la base (10) comprend un patin (11) supportant les rouleaux (12, 13), ledit patin (11) étant libre en translation selon l’axe X dans une glissière (100) prévue sur ladite base (10) et que les axes X des appuis (1) sont convergeant. En remplaçant le V par des rouleaux et en plaçant ces rouleaux sur un patin libre en translation, on supprime les frottements. Ces degrés de liberté présentant une très faible résistance, le poids du miroir permet d’atteindre dès la pose un positionnement précis sans contrainte sur ledit miroir. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT MECANIQUE DE PRECISION ISOSTATIQUE SANS CONTRAINTES MECANIQUES INDUITES DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui de la fabrication et le polissage de grands miroirs à haute précision et plus particulièrement des dispositifs et ensembles de positionnement desdits miroirs pour leur polissage et leur contrôle dimensionnel et interférométrique. La présente invention concerne également le procédé de positionnement desdits miroirs. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION La fabrication de miroirs de grandes dimensions à haute précision, utilisés en particulier dans les télescopes, est très compliquée car leur poids peut aller jusqu’à plusieurs tonnes, et leurs dimensions font qu’il est très difficile de les positionner sans contraintes lors de la pose sur des supports, préalablement aux opérations de finition et de polissage de la surface optique qui doit être de très grande précision et utilisable dans une salle blanche. Aujourd’hui, il n’est pas possible de fabriquer de tels miroirs à l'échelle industrielle avec cette précision. En effet, si cela ne conduit pas à de la casse ou du rebut, cela nécessite d'avantage d'efforts pour minimiser la déformation, soit en retouchant la finition du miroir afin d’enlever la déformation causée lors du positionnement, soit en modifiant les spécifications de besoin de la surface à obtenir pour tenir compte de cette déformation, mais ce processus est compliqué. En général le support est fixe mais il peut également être en rotation. Les étapes de finition consistent à intégrer le miroir sur son support de fabrication et la surface optique est polie par usinage ionique pour atteindre la performance finale. Toute solution utilisant de la graisse n’étant possible, il est nécessaire de trouver une méthode de pose assurant à la fois un positionnent précis du miroir à polir, sans induire des contraintes mécaniques dans le miroir, celui-ci ayant une masse importante. En effet, les solutions utilisant de la graisse ne sont pas satisfaisantes et ne sont pas compatibles avec les conditions de propretés fortes requises (travail en salle blanche), comme c'est le cas dans pour les optiques de haute précision et le spatial. Une autre solution existe pour le positionnement précis d’objets mécaniques, qui consiste à réaliser trois interfaces sphériques ou boules sur la pièce à positionner et placer ces trois interfaces sur des supports en forme de V disposés sur un plateau. Le positionnement des trois interfaces sphériques dans les trois V constitue un système de positionnement précis. Mais, ce système n’est pas satisfaisant car la position de fabrication atteinte dès que les interfaces sphériques et les supports en V se positionnent l’un sur l’autre et le positionnement n’est pas isostatique, et celui-ci produit une déformation de la pièce positionnée. L’objet de l’invention est de proposer un procédé de positionnement à l’aide d’un dispositif ne présentant pas ces inconvénients. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de supprimer les contraintes dues aux écarts de position entre les interfaces sphériques et les supports en V. Un aspect de l’invention concerne un ensemble de positionnement d’un miroir comprenant trois dispositifs de positionnement constitué chacun d’un appui comprenant une base d’axe X, destinée à être fixée sur un plateau et surmontée de deux supports d’axes X’ et X’’, parallèles entre eux, et une interface sphérique destinée à être fixée sur le miroir et posée sur les deux supports, il est caractérisé en ce que chaque support est constitué d‘un rouleau libre en rotation respectivement autour de l’axe X’ ou X’’, que la base comprend un patin supportant les rouleaux, ledit patin étant libre en translation selon l’axe X dans une glissière prévue sur ladite base et que les axes X des appuis sont convergents. En remplaçant le V par deux rouleaux et en plaçant ces rouleaux sur un patin libre en translation, on facilite la pose en permettant aux interfaces sphériques de rouler sur les rouleaux jusqu’à la position de fabrication ou de contrôle. Ces degrés de liberté présentant un très faible frottement, le poids du miroir permet d’atteindre dès la pose un positionnement précis sans contrainte sur ledit miroir. L’interface sphérique permet une liaison rotule entre les rouleaux et le miroir. La convergence des dispositifs de positionnement permet de centrer aisément le miroir au centre de l’ensemble de positionnement. Les interfaces sphériques sont placées à une distance du bord du miroir de 30% environ de la dimension considérée. Suivant la géométrie du miroir (hexagonale pour un miroir du ELT -Extra Large Télescope-, par exemple), la position optimale est de placer les dispositifs de positionnement à une distance correspondant à environ 70% de la distance au centre du miroir. Ainsi, pour un miroir circulaire, les trois dispositifs de positionnement sont situés environ à 70% du rayon pour minimiser la déformation sous gravité. L’invention permet de positionner rapidement et précisément un miroir de grande taille et de masse importante sur son support sans précaution particulière, ce qui est critique pour une cadence de fabrication importante pour ce type de miroir, soit par exemple, un miroir par jour. Avantageusement, le patin est relié à un moyen de rappel. De préférence, le patin est relié à deux moyens de rappel disposé de part et d’autre du patin selon l’axe X. Ils ont pour but de maintenir le patin en position moyenne, cette position peut être réglée grâce à des œillets oblongs prévus dans les équerres qui tiennent les moyens de rappel à leur deuxième extrémité. Ils sont suffisamment souples pour permettre le déplacement du patin sans effort. Avantageusement, le moyen de rappel est un ressort. Les ressorts sont suffisamment souples pour autoriser un déplacement sur la glissière sans effort, par exemple des ressorts de tractions. Avantageusement, les axes X’ et X’’ des rouleaux sont parallèles à l’axe X de la base. Le patin se déplace ainsi dans l’axe des rouleaux. L’invention concerne également un plateau de positionnement sur lequel est fixé un ensemble de positionnement avec au moins une des caractéristiques précédentes. L’utilisation de trois dispositifs de positionnement, définissent le plan de pose du miroir et permettent sa stabilité. Ces dispositifs ont un axe horizontal de fonctionnent, parallèle au plan de pose correspondant au plan du plateau. Avantageusement, le patin est relié au plateau par le moyen de rappel. Les dispositifs de positionnement peuvent ainsi bouger sans effort par rapport à la base et ainsi limiter les contraintes sur le miroir. L’invention concerne également un procédé de positionnement d’un miroir sur un ensemble de positionnement selon l’invention, il est caractérisé en ce qu’il comprend la pose d’un miroir d’une centaine de kilo sur l’ensemble de positionnement. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. est une perspective d’un appui d’un dispositif de positionnement selon l’invention ; est une vue de dessus de la ; est une coupe selon III-III ; montre la partie basse du patin sur la base ; est une perspective d’une partie centrée sur un dispositif de positionnement d’un ensemble de positionnement selon l’invention ; est une vue de côté de la montre l’ensemble de positionnement selon l’invention. Ensemble de positionnement (8) d’un miroir (7) comprenant trois dispositifs de positionnement (80), constitué chacun d’un appui (1) comprenant une base (10) d’axe X, destinée à être fixée sur un plateau (6) et surmontée de deux supports d’axes X’ et X’’, parallèles entre eux, et une interface sphérique (5) destinée à être fixée sur le miroir et posée sur les deux supports, caractérisé en ce que chaque support est constitué d‘un rouleau (12, 13) libre en rotation respectivement autour de l’axe X’ ou X’’, que la base (10) comprend un patin (11) supportant les rouleaux (12, 13), ledit patin (11) étant libre en translation selon l’axe X dans une glissière (100) prévue sur ladite base (10) et que les axes X des appuis (1) sont convergents. Ensemble de positionnement (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le patin (11) est relié à un moyen de rappel. Ensemble de positionnement (8) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de rappel est un ressort (3). Ensemble de positionnement (8) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes X’ et X’’ des rouleaux (12, 13) sont parallèles à l’axe X de la base (10). Plateau de positionnement (6) sur lequel est fixé un ensemble de positionnement (8) selon une des revendications précédentes. Plateau de positionnement (6) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le patin (11) est relié au plateau (6) par le moyen de rappel. Procédé de positionnement d’un miroir (7) sur un plateau de positionnement (6) selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu’il comprend la pose d’un miroir (7) d’une centaine de kilo sur l’ensemble de positionnement (8).