TITRE : Module de positionnement angulaire pour banc optique

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un module de positionnement angulaire pour système de positionnement d'un banc optique.

Art antérieur

Un banc optique permet de viser un point de l'espace pour son observation. Par exemple, le banc optique est fixé sur le sol terrestre et est destiné à l'observation de l'espace.

Il existe plusieurs applications possibles pour ce banc optique comme le suivi satellitaire à grande cadence de pointage, le suivi et la surveillance stellaire à grande cadence de pointage (DIMM), la communication sol/espace ou la surveillance de la qualité et de la stabilité du ciel pour les observatoires.

Un axe optique du banc optique doit être aligné avec la point de l'espace visé. Il est ainsi nécessaire que le banc optique comprenne un système de positionnement ayant pour but de déplacer certaines parties du banc optique pour permettre l'alignement de l'axe optique et du point visé.

Notamment, le système de positionnement du banc optique peut comprendre un ou plusieurs modules de positionnement angulaire. Ce type de module de positionnement angulaire présente un arbre tournant mis en mouvement par un moteur du module de positionnement soit dans un sens soit dans l'autre en fonction de la localisation du point visé.

La transmission de la force motrice entre le moteur est l'arbre peut être réalisée par un mécanisme à engrenages ou à roue et vis sans fin. Ce mécanisme donne satisfaction en ce qu'il permet une transmission dans les deux sens de rotation de l'arbre tournant.

L'emploi d'une telle transmission nécessite une maintenance régulière par graissage et par réglage du jeu des pièces pour que la commande corresponde au point visé.

Par ailleurs le contact des pièces l'une avec l'autre de ce type de transmission peut engendrer des taux d'usure important dans le cadre d'utilisation intensive comme le pointage à très grande vitesse par nuit de zones distantes sur la voûte céleste.

La présente invention vise à résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus.

Exposé de l'invention

A cet effet, la présente invention concerne un module de positionnement angulaire pour système de positionnement d'un banc optique, le module de positionnement angulaire comprenant : un bâti fixe, un arbre tournant monté mobile en rotation sur le bâti fixe par rapport à un axe de positionnement angulaire, un moteur rotatif monté sur le bâti fixe, le moteur rotatif incluant une tige de sortie s'étendant selon un axe d'entrainement parallèle à l'axe de positionnement angulaire, la tige de sortie étant configurée pour se déplacer en rotation autour de l'axe d'entrainement dans un sens et dans l'autre, un dispositif de transmission étant pourvu d'une poulie montée solidaire en rotation sur la tige de sortie du moteur rotatif, d'une roue montée solidaire en rotation sur l'arbre tournant, et d'un câble enroulé d'une part autour de la poulie et d'autre part autour de la roue de sorte à ce que la poulie et la roue soient liées par deux brins distincts du câble, la rotation de la poulie engendrant l'enroulement d'un premier brin et le déroulement simultané d'un deuxième brin distinct autour de la poulie et vice versa.

Le fait que deux brins distincts du câble relient la poulie à la roue améliore la fiabilité de la transmission. Cet enroulement et ce déroulement simultanés de deux brins distincts permet une transmission de mouvement de la poulie à la roue dans les deux sens de rotation.

L'arbre tournant est donc adapté pour réaliser un guidage dans un sens de rotation et dans l'autre, autour de l'axe de positionnement angulaire d'une partie du banc optique pour viser un point de l'espace observé.

Contrairement à une transmission par engrenage, il n'est pas nécessaire de graisser régulièrement la transmission par câble. La maintenance de ce type de transmission par câble est ainsi facilitée.

La rotation de la tige de sortie du moteur engendre un enroulement d'un premier brin selon un sens d'enroulement et du déroulement du second brin dans le sens opposé sur la roue. Selon un aspect de l'invention, l'arbre tournant est agencé pour être raccordé à une partie du banc optique mobile pour l'alignement d'un axe optique du banc optique avec un point de l'espace visé.

Un des avantages du guidage par câble est également de pouvoir permettre à l'arbre tournant de pouvoir faire plusieurs tours dans un sens et plusieurs tours dans l'autre sens.

Cela peut s'avérer avantageux lorsque plusieurs modules de positionnement sont utilisés.

Selon un aspect de l'invention, le câble est apte à être graissé à vie lors de la fabrication du module de positionnement angulaire, aucun autre graissage n'étant ensuite nécessaire.

L'utilisation d'une poulie et d'une roue engendre un grand ratio de démultiplication, ce qui permet des couples d'entrainement élevés. Le module de positionnement angulaire a ainsi une capacité à entrainer des systèmes optiques fortement déséquilibrés (couple supérieur à 100 Nm).

Selon un aspect de l'invention, le câble présente deux extrémités, chaque extrémité étant montée dans un dispositif de serrage correspondant du module de positionnement angulaire solidaire de la roue.

Cette disposition facilite le montage du câble sur la roue. Egalement, le câble peut être serré par chacune de ses deux extrémités. Ceci facilite la maintenance lorsque le câble se détend.

Le câble ainsi maintenu sous tension par ses deux extrémités, le premier brin et le deuxième brin peuvent être maintenus tendus en resserrant chaque extrémité. Ce serrage homogène assure une bonne précision de la transmission et ainsi du positionnement angulaire de l'arbre tournant.

Par extrémité, on entend une portion terminale du câble présentant une certaine longueur.

Selon un aspect de l'invention, chaque dispositif de serrage est une bobine de tension apte à être raccordée à l'extrémité correspondante du câble, la bobine de tension étant reçue dans un logement correspondant de la roue.

Cette disposition permet de minimiser l'espace pris par les dispositifs de serrage.

Selon un aspect de l'invention, la roue présente une surface externe de révolution autour de laquelle le premier brin du câble est apte à être entouré selon un premier sens de rotation et le deuxième brin du câble est apte à être entouré selon un deuxième sens de rotation opposé, la surface externe de révolution présentant un premier orifice d'accès à une première bobine de tension et un deuxième orifice d'accès à une deuxième bobine de tension.

Cette disposition permet d'insérer les deux extrémités du câble à l'intérieur de la roue de sorte à ce que chacune soit maintenue par la bobine de tension correspondante.

Le premier brin et le deuxième brin sont enroulés dans des sens inverses par rapport à l'axe de positionnement angulaire.

Selon un aspect de l'invention, chaque dispositif de serrage comprend un agencement anti-retour empêchant une détente du câble un fois serré.

Cette disposition améliore la fiabilité du module de positionnement angulaire car le câble ne peut pas être détendu après avoir été tendu. L'agencement anti-retour est configuré pour permettre le serrage du câble c'est à dire la réduction de la longueur de câble enroulé autour de la poulie et autour de la roue en tirant sur l'extrémité correspondante.

Selon un aspect de l'invention, la poulie présente une face tubulaire externe s'étendant autour de l'axe d'entrainement et un canal interne s'étendant parallèlement à l'axe d'entrainement et débouchant à chaque extrémité de la face tubulaire externe, le câble étant apte à être inséré dans le canal interne de sorte à ce que le premier brin sorte à une première extrémité et le deuxième brin à une deuxième extrémité, le premier brin étant enroulé selon un premier sens de rotation par rapport à l'axe d'entrainement autour de la face tubulaire externe et le deuxième brin étant enroulé dans un deuxième sens de rotation opposé autour de la face tubulaire externe.

Cette disposition permet la mise en place du câble de la poulie et l'enroulement de chaque brin selon un sens de rotation propre autour de la poulie. Ces sens de rotation opposés des brins permettent l'enroulement et le déroulement simultanés lors de la rotation de la poulie. Cette disposition permet aussi d'assurer le blocage en translation du câble.

Selon un aspect de l'invention, chaque brin est enroulé de manière hélicoïdale autour de la poulie, chaque enroulement étant distant d'un premier pas constant de l'enroulement contigu.

De préférence, l'enroulement hélicoïdale est maintenu par la tension du câble, aucun guidage n'étant nécessaire. Ainsi, la surface externe de révolution et la face tubulaire externe sont planes. Elles ne présentent pas de nervure ou rainure pour le guidage du câble. Selon un aspect de l'invention, chaque brin est enroulé de manière hélicoïdale autour de la roue, chaque enroulement étant distant d'un deuxième pas constant de l'enroulement contigu.

De manière similaire, l'enroulement hélicoïdale est maintenu par la tension du câble, aucun guidage n'étant nécessaire. Le premier brin s'enroule dans un premier sens selon le même pas mais dans le sens inverse par rapport au deuxième brin.

Selon un aspect de l'invention, le bâti fixe comprend un système à roulement configuré pour maintenir l'arbre tournant le long de l'axe de positionnement angulaire et pour maintenir une direction d'extension de l'arbre tournant confondue avec l'axe de positionnement angulaire.

Cette disposition assure un bon maintien en position de l'arbre tournant tout en permettant une rotation rapide autour de l'axe de positionnement angulaire dans un sens ou dans l'autre.

Selon un aspect de l'invention, le système à roulement comprend au moins un roulement conique avec une première partie solidaire de l'arbre tournant et une deuxième partie solidaire du bâti fixe.

Cette disposition facilite la maintenance de l'arbre tournant, le système à roulement limitant les frottements. Par ailleurs, le système à roulement est facilement accessible pour un graissage.

Selon un aspect de l'invention, le bâti fixe comprend un plateau haut et un plateau bas s'étendant transversalement à l'axe de positionnement angulaire, et, des colonnes de maintien solidarisant le plateau haut et le plateau bas et s'étendant parallèlement à l'axe de positionnement angulaire.

Cette disposition allège le montage. Selon un aspect de l'invention, une première partie d'un premier roulement conique est solidaire du plateau haut et une première partie d'un deuxième roulement conique est solidaire du plateau bas.

Une deuxième partie du premier roulement conique et une deuxième partie du deuxième roulement conique sont solidaires de l'arbre tournant.

Le module de positionnement est donc à la fois léger et solide grâce aux roulements coniques et à la présence de colonnes.

Selon un aspect de l'invention, le module de positionnement angulaire comprend une entretoise solidaire des colonnes de maintien et du moteur rotatif. Cette disposition permet de maintenir le moteur rotatif en position sans pour autant alourdir le bâti fixe. L'ensemble des composants sont réalisés sur des machines-outils d'usinage traditionnel et ne nécessite pas d'outillage coûteux ou difficilement accessible. Les composants sont issus des standards mécaniques et peuvent facilement et de manière durable être remplacés.

La présente invention concerne également un système de positionnement pour un banc optique comprenant deux modules de positionnement angulaire tel que décrit ci-dessus, le bâti fixe d'un premier module de positionnement angulaire étant fixe et le bâti fixe d'un deuxième module de positionnement angulaire étant solidaire en rotation avec l'arbre tournant du premier module de positionnement angulaire.

Un tel système de positionnement permet un pointage aisé d'un point de l'espace en combinant deux modules de positionnement angulaire. Selon un aspect de l'invention, le système de positionnement comprend un contrepoids apte à être fixé sur le deuxième module de positionnement angulaire.

De préférence, l'arbre tournant du deuxième module de positionnement angulaire est apte à être monté solidaire en rotation avec un élément mobile du banc optique.

Selon un aspect de l'invention, le système de positionnement comprend un dispositif de commande agencé pour commander le moteur rotatif de chaque module de positionnement angulaire, la commande correspondant à une demande de rotation selon un angle défini dans un sens ou dans l'autre par rapport à l'axe de positionnement angulaire de l'arbre tournant commandé.

La présente invention concerne également un banc optique comprenant un système de positionnement tel que décrit ci-dessus.

Les différents aspects définis ci-dessus non incompatibles peuvent être combinés.

Brève description des figures

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard des dessins annexés.

[Fig. 1] est une vue schématique d'un module de positionnement angulaire.

[Fig. 2] est une vue en perspective d'une roue montée sur arbre tournant et d'une poulie du module de positionnement angulaire.

[Fig. 3a] est une vue en perspective avec une coupe de la roue et de l'arbre tournant. [Fig. 3b] est une vue en perspective d'un dispositif de serrage destiné à être reçu dans un logement correspondant de la roue.

[Fig. 4] est une vue en perspective de la poulie et du câble avant enroulement.

[Fig. 5] est une vue schématique de la roue, de la poulie et du câble.

[Fig. 6] est une vue en perspective d'un système de positionnement comprenant deux modules de positionnement angulaire et un contrepoids.

Description en référence aux figures

Dans la description détaillée qui va suivre des figures définies ci-dessus, les mêmes éléments ou les éléments remplissant des fonctions identiques pourront conserver les mêmes références de manière à simplifier la compréhension de l'invention.

Comme illustré aux figures 1 à 6, un schéma détaille un module de positionnement angulaire 1 pour système de positionnement 3 d'un banc optique.

Le module de positionnement angulaire 1 comprend un bâti fixe 5, un arbre tournant 7 monté mobile en rotation sur le bâti fixe 5 par rapport à un axe de positionnement angulaire 9.

Le module de positionnement angulaire 1 comprend également un moteur rotatif 11 monté sur le bâti fixe 5. Le moteur rotatif 11 inclut une tige de sortie 13 s'étendant selon un axe d'entrainement 15 parallèle à l'axe de positionnement angulaire 9, la tige de sortie 13 étant configurée pour se déplacer en rotation autour de l'axe d'entrainement 15 dans un sens et dans l'autre.

Le module de positionnement angulaire 1 comprend un dispositif de transmission 17 étant pourvu d'une poulie 19 montée solidaire en rotation sur la tige de sortie 13 du moteur rotatif 11, d'une roue 21 montée solidaire en rotation sur l'arbre tournant 7, et d'un câble 23 enroulé d'une part autour de la poulie 19 et d'autre part autour de la roue 21 de sorte à ce que la poulie 19 et la roue 21 soient liées par deux brins distincts du câble 23.

La rotation de la poulie 19 engendre l'enroulement d'un premier brin 25 et le déroulement simultané d'un deuxième brin Tl distinct autour de la poulie 19 et vice versa. Le moteur rotatif 11 est apte à tourner dans les deux sens, le déroulement du premier brin 25 impliquant l'enroulement du deuxième brin 27.

Cet enroulement et ce déroulement simultanés de deux brins distincts permet une transmission de mouvement de la poulie 19 à la roue 21 dans les deux sens de rotation. L'arbre tournant 7 est donc adapté pour réaliser un guidage dans un sens de rotation et dans l'autre autour de l'axe de positionnement angulaire 9 d'une partie du banc optique qui doit être déplacée pour viser un point de l'espace observé.

La rotation engendre également la rotation du premier brin 25 selon un sens de rotation et du deuxième brin Tl selon un sens de rotation opposé autour de la roue.

L'arbre tournant 7 est agencé pour être raccordé à une partie du banc optique ou un élément de liaison au banc optique mobile pour l'alignement d'un axe optique du banc optique avec un point de l'espace visé.

Le câble 23 est apte à être graissé à vie lors de la fabrication du module de positionnement angulaire 1, aucun autre graissage n'étant ensuite nécessaire.

L'utilisation d'une poulie 19 et d'une roue 21 engendre un grand ratio de démultiplication, ce qui permet des couples d'entrainement élevés. Le module de positionnement angulaire 1 a ainsi une capacité à entrainer des bancs optiques fortement déséquilibrés (couple supérieur à 100 Nm).

Le câble 23 présente deux extrémités, chaque extrémité étant montée dans un dispositif de serrage 29 correspondant solidaire de la roue 21.

Le câble 23 ainsi maintenu sous tension par ses deux extrémités, le premier brin 25 et le deuxième brin Tl peuvent être maintenus tendus en resserrant chaque extrémité. Ce serrage homogène assure une bonne précision de la transmission et ainsi du positionnement angulaire de l'arbre tournant 7.

Par extrémité, on entend une portion terminale du câble 23 présentant une certaine longueur.

Comme illustré aux figures 3a et 3b, chaque dispositif de serrage 29 est une bobine de tension apte à être raccordée à l'extrémité correspondante du câble 23, la bobine de tension étant reçue dans un logement 31 correspondant de la roue 21.

Pour la fixation de l'extrémité du câble 23, le dispositif de serrage 29 peut être sorti d'une dizaine de centimètres de son logement 31.

L'extrémité correspondante du câble 23 est ensuite fixée en passant par le trou a, en ressortant par le trou b, puis en faisant un tour c autour de la bobine de tension pour rentrer à nouveau par le trou b pour ressortir par le trou a.

Le premier enroulement obtenu en faisant le tour c est serré en tirant sur le câble et une vis de pression 32 du dispositif de serrage est ensuite serrée.

L'extrémité du câble 23 ressortant du trou a peut être coupée et le dispositif de serrage 29 peut être remis dans son logement 31. La roue 21 présente une surface externe de révolution 33 autour de laquelle le premier brin 25 du câble 23 est apte à être entouré selon un premier sens de rotation et le deuxième brin Tl du câble 23 est apte à être entouré selon un deuxième sens de rotation opposé.

La surface externe de révolution 33 présente un premier orifice d'accès 35 à une première bobine de tension et un deuxième orifice d'accès 37 à une deuxième bobine de tension.

Le premier brin 25 et le deuxième brin Tl sont enroulés dans des sens inverses par rapport à l'axe de positionnement angulaire 9.

Chaque dispositif de serrage 29 comprend un agencement anti-retour empêchant une détente du câble 23 un fois serré.

L'agencement anti-retour est configuré pour permettre le serrage du câble 23 c'est à dire la réduction de la longueur de câble 23 enroulé autour de la poulie 19 et autour de la roue 21 en tirant sur l'extrémité correspondante.

La poulie 19 présente une face tubulaire externe 38 s'étendant autour de l'axe d'entrainement 15 et un canal interne 39 s'étendant parallèlement à l'axe d'entrainement 15 et débouchant à chaque extrémité de la face tubulaire externe 38.

Le câble 23 est apte à être inséré dans le canal interne 39 de sorte à ce que le premier brin 25 sorte à une première extrémité et le deuxième brin Tl à une deuxième extrémité.

Le premier brin 25 est enroulé selon un premier sens de rotation par rapport à l'axe d'entrainement 15 autour de la face tubulaire externe 38 et le deuxième brin Tl étant enroulé dans un deuxième sens de rotation opposé autour de la face tubulaire externe 38.

Ces sens de rotation opposés des brins permettent l'enroulement et le déroulement simultanés lors de la rotation de la poulie 19.

Chaque brin est enroulé de manière hélicoïdale autour de la poulie 19, chaque enroulement étant distant d'un premier pas constant de l'enroulement contigu.

Chaque brin est enroulé de manière hélicoïdale autour de la roue 21, chaque enroulement étant distant d'un deuxième pas constant de l'enroulement contigu.

De manière similaire, l'enroulement hélicoïdale est maintenu par la tension du câble, aucun guidage n'étant nécessaire. Ainsi, la surface externe de révolution 33 et la face tubulaire externe 38 sont planes. Elles ne présentent pas de nervure ou rainure pour le guidage du câble 23. Le bâti fixe 5 comprend un système à roulement 41 configuré pour maintenir l'arbre tournant ? le long de l'axe de positionnement angulaire 9 et pour maintenir une direction d'extension de l'arbre tournant ? confondue avec l'axe de positionnement angulaire 9.

Le système à roulement 41 comprend au moins un roulement conique 43 avec une première partie solidaire de l'arbre tournant ? et une deuxième partie solidaire du bâti fixe 5.

Le bâti fixe 5 comprend un plateau haut 45 et un plateau bas s'étendant transversalement à l'axe de positionnement angulaire, et, des colonnes de maintien 48 solidarisant le plateau haut 45 et le plateau bas 47 et s'étendant parallèlement à l'axe de positionnement angulaire 9.

Une première partie d'un premier roulement conique est solidaire du plateau haut 45 et une première partie d'un deuxième roulement conique est solidaire du plateau bas 47.

Une deuxième partie du premier roulement conique et une deuxième partie du deuxième roulement conique sont solidaires de l'arbre tournant 7.

Le module de positionnement angulaire 1 comprend une entretoise 49 solidaire des colonnes de maintien 48 et du moteur rotatif 11. Cette disposition permet de maintenir le moteur rotatif 11 en position sans pour autant alourdir le bâti fixe 5.

Comme illustré à la figure 6, le système de positionnement 3 pour un banc optique comprend deux modules de positionnement angulaire 1.

Le bâti fixe 5 d'un premier module de positionnement angulaire 1 est fixe et le bâti fixe 5 d'un deuxième module de positionnement angulaire 1 est solidaire en rotation avec l'arbre tournant 7 du premier module de positionnement angulaire 1.

Le système de positionnement 3 comprend un contrepoids 51 apte à être fixé sur le deuxième module de positionnement angulaire 1.

L'arbre tournant 7 du deuxième module de positionnement angulaire 1 est apte à être monté solidaire en rotation avec un élément mobile du banc optique.

Le système de positionnement 3 comprend un dispositif de commande 53 agencé pour commander le moteur rotatif 11 de chaque module de positionnement angulaire 1.

La commande correspond à une demande de rotation selon un angle défini dans un sens ou dans l'autre par rapport à l'axe de positionnement angulaire 9 de l'arbre tournant 7 commandé.

Un banc optique peut ainsi comprendre un tel système de positionnement 3 pour faciliter le pointage tout en ayant une bonne fiabilité. Le fait que deux brins distincts du câble 23 relient la poulie 19 à la roue 21 améliore la fiabilité de la transmission. Contrairement à une transmission par engrenages, il n'est pas nécessaire de graisser régulièrement la transmission par câble 23. La maintenance de ce type de transmission par câble 23 est ainsi facilitée. Un des avantages du guidage par câble 23 est également de pouvoir permettre à l'arbre tournant 7 de pouvoir faire plusieurs tours dans un sens et plusieurs tours dans l'autre sens.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.