[0001] La présente invention est relative à un dispositif de déplacement curviligne d'un
objet, parallèlement à la courbure d'une surface de profil déterminé pouvant être
convexe, concave ou complexe.
[0002] L'invention s'applique plus particulièrement quoique non exclusivement, à un dispositif
de déplacement d'un outil de travail, amené et maintenu au contact de la surface convexe,
ou encore d'une nacelle de support d'un personnel, ayant à intervenir sur ladite surface.
[0003] On connaît déjà de nombreux systèmes d'échaffaudage ou à nacelle mobile, propres
à être montés au voisinage de la surface d'une pièce de grande dimension ou d'une
installation analogue, permettant de suivre le profil de cette surface pour y procéder
à des interventions d'usinage, de finition ou de contrôle. Or, ces ensembles sont
généralement difficiles à construire et à mettre en place, sont relativement coûteux
et surtout sont mal adaptés pour suivre le profil convexe ou même plus complexe de
la pièce, surtout lorsque celle-ci présente des dimensions importantes.
[0004] On connaît également des dispositifs qui, à partir d'une référence fixe donnée, permettent
de faire se déplacer, selon deux directions perpendiculaires, un objet ou outil donné.
Le FR-A- 2 384 437 fait ainsi appel à un pantographe expansible selon une direction
transversale et porté par un support déplaçable dans une direction perpendiculaire
au moyen d'un vérin de commande. Un tel appareil est plus spécialement adapté à la
mise en position d'une nacelle à l'arrière d'un tracteur agricole et, en tout état
de cause, ne saurait être adapté tel quel à la réalisation d'un ensemble capable de
suivre de manière régulière le profil d'une surface convexe de grandes dimensions.
[0005] De façon plus sophistiquée, on connaît enfin des dispositifs qui autorisent le suivi
du profil d'une surface quelconque, en reproduisant à chaque instant les coordonnées
en X et en y des points successifs de cette dernière. Toutefois, un tel dispositif
exige une mise en mémoire de ces coordonnées et une restitution appropriée dans le
temps des données mémorisées, ce qui entraîne généralement la mise en oeuvre d'un
appareillage électronique, complexe et coûteux.
[0006] La présente invention a pour objet un dispositif de conception très simple qui permet
de suivre le profil de la surface notamment convexe, concave ou complexe, d'une pièce
fragile et précieuse de grande dimension, sans déréglage possible et donc sans risque
de choc, sans aucune mise en mémoire des coordonnées de cette surface, grâce à un
ensemble totalement mécanique, assurant le maintien à bonne distance et sans contact
avec la surface d'un objet porté par le dispositif, quelles que soient les variations
du profil de cette dernière.
[0007] A cet effet, le dispositif considéré, comportant un bâti de support vertical, disposé
au voisinage de la surface et un bras d'appui constitué par au moins un pantographe
dont une extrémité, solidaire du bâti de support vertical, est déplaçable à la demande
selon la hauteur de celui-ci et dont l'autre extrémité porte l'objet à déplacer au
contact de la surface, se caractérise en ce que l'un au moins des axes d'articulation
du bras de pantographe se déplace, avec le mouvement du bras vis-à-vis du bâti, dans
une rainure dont le profil est homothétique de celui de la surface et située dans
un plan vertical contenant le bras de pantographe.
[0008] Selon une caractéristique particulière du dispositif considéré, le pantographe est
formé d'au moins deux ciseaux adjacents, deux extrémités des branches croisées des
premiers ciseaux étant librement articulées sur deux extrémités des branches également
croisées des seconds, les premiers ciseaux ayant leurs extrémités opposées portées
par le bâti, tandis que les extrémités opposées des seconds supportent l'objet à déplacer.
[0009] Avantageusement, l'une des extrémités des premiers ciseaux, portée par le bâti, comprend
un écrou mobile, libre en translation et immobilisé en rotation, coopérant avec une
vis-mère axiale dont la rotation provoque le déplacement de l'écrou sur la vis qui
s'étend verticalement selon la hauteur de ce bâti. De préférence également, la deuxième
extrémité opposée des premiers ciseaux comprend un manchon de guidage, coulissant
librement sur ou par rapport à la vis-mère.
[0010] Selon une autre caractéristique également, l'extrémité opposée des seconds ciseaux,
fixée à l'objet à déplacer selon la surface, est munie d'une tige verticale parallèle
au bâti et sur laquelle coulisse un guide, porté par la deuxième extrémité de ces
seconds ciseaux.
[0011] Selon encore une autre caractéristique, la rainure dans laquelle coulisse l'axe d'articulation
des branches des premiers ou des seconds ciseaux est usinée dans une plaque plane,
portée par le bâti et disposée dans le plan vertical contenant le bras du pantographe.
[0012] Enfin et dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'objet à déplacer
est constitué par une nacelle, adaptée à porter du personnel pour intervention sur
la surface, ou bien un outillage quelconque permettant de réaliser cette intervention.
[0013] D'autres caractéristiques d'un dispositif de commande en déplacement curviligne d'un
objet au contact d'une surface, notamment convexe, apparaîtront encore à travers la
description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif,
en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement les moyens mis en oeuvre dans le dispositif
de l'invention, représenté en deux positions différentes au contact d'une surface
convexe, permettant de bien comprendre le principe de la commande du déplacement réalisé
selon le profil de cette surface.
- La figure 3 est une vue en élévation plus détaillée, d'un mode de réalisation particulier
du dispositif.
- La figure 4 est une vue schématique de dessus du dispositif illustré sur la figure
3.
[0014] Le dispositif schématiquement illustré sur les figures 1 et 2 se compose d'un bras
de pantographe 1 lui-même formé de deux ciseaux successifs 2 et 3, dont les branches
sont croisées et articulées mutuellement, respectivement autour d'axes horizontaux
4 et 5, perpendiculaires au plan de la figure. Les deux ciseaux sont en outre articulés
l'un avec l'autre par leurs extrémités communes, réunies par des axes 6 et 7, parallèles
aux axes 4 et 5.
[0015] Les extrémités opposées aux axes 6 et 7 des premiers ciseaux 2 sont à leur tour articulées
autour d'axes 8 et 9, parallèles aux précédents, portés par un bâti 10. L'axe 8 est
solidaire d'un écrou 11, comprenant un taraudage interne en prise avec le filetage
externe d'une vis mère 12, s'étendant verticalement et supportée par le bâti 10 de
telle sorte que la libre rotation de cette vis commandée par un motoréducteur 13,
permette à l'écrou 11, lui-même immobilisé en rotation mais libre en translation de
se déplacer sur le bâti de haut en bas ou vice versa en entraînant avec lui le bras
de pantographe 1. L'axe 9 est solidarisé d'un manchon 14, apte à coulisser selon la
direction de la vis 12, en fonction des débattements des branches croisées des premiers
ciseaux 2. En variante, on peut intervertir le manchon 14 et l'écrou 11.
[0016] Les deux extrémités des seconds ciseaux 3, opposées aux axes 6 et 7, comportent de
façon analogue deux axes parallèles 15 et 16, l'axe 15 étant, sur le schéma de principe
de la figure 1, représenté associé à un objet 17, à déplacer au voisinage de la surface
extérieure 18 d'un matériel ou d'une installation quelconque, cette surface présentant
de préférence un profil convexe mais pouvant éventuellement être concave ou complexe.
L'axe 16 comporte un guide 19, pouvant librement coulisser sur une tige 20 portée
par l'objet 17, cette tige s'étendant parallèlement à la vis 12.
[0017] Conformément à l'invention, l'un au moins des axes du bras de pantographe 1, par
exemple l'axe 4 autour duquel s'articulent les deux branches des premiers ciseaux
2, est monté à coulissement dans une rainure 21, ménagée dans une plaque 22 portée
par le bâti 10 et s'étendant verticalement dans le plan du bras 1. La rainure 21 est
une rainure continue, dont le profil est homothétique de celui de la surface 18 le
long de laquelle doit se déplacer l'objet 17, ce déplacement étant réalisé consécutivement
à celui de l'écrou 11 le long de la vis mère 12, d'une extrémité à l'autre de la rainure
21.
[0018] Selon la position de l'écrou 11 sur la hauteur du bâti 10, on comprend en effet que
la distance transversale qui sépare l'axe 4 de la vis 12 va varier, en ouvrant ou
fermant progressivement les branches des premiers ciseaux 2 et, du fait de leur liaison
articulée autour des axes 6 et 7, simultanément les branches des seconds ciseaux,
en rapprochant ou écartant corrélativement l'objet 17 vis-à-vis de la référence fixe
que constitue la vis 12 portée par le bâti 10. Le profil de la rainure 21 étant directement
déduit de celui de la surface 18 par une homothétie selon un vecteur horizontal, l'objet
17 à déplacer peut ainsi être maintenu en permanence au contact de cette dernière,
quelle que soit sa position par rapport à cette surface.
[0019] Au cours du déplacement de l'écrou 11, le manchon 14 d'une part, le guide 19 d'autre
part, coulissent librement sur la vis mère 12 et la tige 20, en accommodant de façon
permanente les variations des angles d'ouverture ou de fermeture des branches des
ciseaux 2 et 3 autour de leurs axes 4 et 5 et en assurant une stabilité satisfaisante
du bras de pantographe 1 et de l'objet à déplacer 17 monté en bout de celui-ci, tout
en conservant à ce bras une orientation constante dans son plan confondu avec celui
de la plaque 22 dans laquelle est ménagée la rainure 21.
[0020] On notera par ailleurs que la position relative des axes 15 et 16 aux extrémités
des seconds ciseaux 3 peut être inversée, comme le montre la figure 2 par comparaison
avec la figure 1. De même, l'objet 17 à déplacer au contact de la surface 18 n'est
pas nécessairement disposé au droit de l'axe 15 mais peut être décalé pour se situer
en un point quelconque de la tige 20, comme également illustré sur la figure 2.
[0021] Dans l'exemple de réalisation plus particulièrement illustré sur les figures 3 et
4, on retrouve les moyens essentiels décrits précédemment, affectés des mêmes chiffres
de référence. La surface 18 est supposée ici être celle d'un cylindre 23 d'axe horizontal,
constituant une pièce de grande dimension du genre notamment de celle que l'on peut
rencontrer dans des unités de fabrication de matériels aéronautiques ou de matériels
roulants, ou encore du type réservoir, citerne ou autres. L'objet 17 est constitué
par une nacelle 24, dont est solidaire la tige 20 sur laquelle coulisse le guide 19,
cette nacelle permettant d'assurer le déplacement d'un ouvrier 25 en tout point de
la surface 18 pour intervenir sur celle-ci en procédant à n'importe quelle opération
souhaitée d'usinage, de rectification, de finition, de maintenance ou de nettoyage.
Bien entendu, il va de soi que la nacelle 24 pourrait de la même manière servir de
support à un outil d'intervention, télécommandé ou non, pour la mise en oeuvre d'une
opération quelconque sur la surface 18 de la pièce 23.
[0022] Le bâti 10 portant la vis 12 est monté sur un support horizontal 26 comprenant des
étais 27, propres à maintenir le bâti et la plaque 22 dans un plan vertical. Le support
peut, par exemple, comporter des roues 28 permettant de le déplacer sur le sol 29
pour amener l'ensemble au plus près de la pièce 23 avant que la nacelle 24 ne soit
déplacée au voisinage de cette dernière. Bien entendu, le support peut être fixe,
sans sortir du cadre de l'invention. Sur le dessin de la figure 3, le motoréducteur
13 a été représenté disposé sur le support 25, son arbre de sortie 30 entraînant un
engrenage à pignons coniques 31 pour l'entraînement en rotation de la vis 12.
[0023] Bien que la nacelle 24 puisse être supportée par un bras de pantographe 1 unique,
on conçoit aisément que la stabilité du dispositif soit largement améliorée en disposant
la nacelle en porte-à-faux sur deux bras de pantographe identiques et parallèles,
respectivent 1a et 1b, schématiquement représentés sur la figure 4, les axes 4, 5,
6, 7, 8, 9, 15 et 16 étant communs à ces bras qui comportent deux écrous 11a et 11b
coopérant avec deux vis d'entraînement 12a et l2b parallèles, portées par le bâti
et entraînées en synchronisme à partir du motoréducteur 13.
[0024] On réalise ainsi un dispositif de déplacement curviligne d'un objet au contact d'une
surface notamment convexe, concave ou complexe, de conception très simple et dans
lequel l'objet conserve une orientation constante, quel que soit le profil de cette
surface, la rainure du guidage du bâti provoquant les mouvements de déplacement latéraux
du bras de pantographe, sans nécessiter l'intervention d'ensembles électroniques complexes
mémorisant les coordonnées de ce profil d'une extrémité à l'autre de la surface correspondante.
Ce dispositif peut en outre facilement s'adapter à des profils de surface différents,
par simple remplacement de la plaque portant la rainure image de chaque profil souhaité.
[0025] Bien entendu et comme il résulte déjà de ce qui précède, il va de soi que l'invention
ne se limite pas au seul exemple de réalisation décrit et représenté ci-dessus ; elle
en embrasse au contraire toutes les variantes susceptibles d'entrer dans le cadre
des revendications qui suivent. Notamment, et selon la distance qui sépare le bâti
de la surface contre laquelle l'objet est à déplacer, le bras de pantographe peut
comporter un nombre de ciseaux articulés de proche en proche supérieur à deux pour
autant qu'il présente une résistance mécanique suffisante pour permettre le support
en porte à faux de l'objet à l'extrémité du bras.
1 - Dispositif de déplacement curviligne d'un objet au contact d'une surface notamment
convexe, concave ou complexe, comportant un bâti de support vertical (10), disposé
au voisinage de la surface (18) et un bras d'appui constitué par au moins un pantographe
(1) dont une extrémité (8), solidaire du bâti de support vertical, est déplaçable
à la demande selon la hauteur de celui-ci et dont l'autre extrémité porte l'objet
(17) à déplacer à bonne distance de la surface sans contact, caractérisé en ce que
l'un au moins des axes (4) d'articulation du bras du pantographe (1) se déplace, avec
le mouvement du bras vis-à-vis du bâti (10), dans une rainure (21) dont le profil
est homothétique de celui de la surface et située dans un plan vertical contenant
le bras de pantographe.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras de pantographe
(1) est formé d'au moins deux ciseaux adjacents (2, 3), deux extrémités (6, 7) des
branches croisées des premiers ciseaux étant librement articulées sur deux extrémités
des branches également croisées des seconds, les premiers ciseaux (2) ayant leurs
extrémités opposées (8, 9) portées par le bâti (10), tandis que les extrémités opposées
(15, 16) des seconds ciseaux (3) supportent l'objet (17).
3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités
(8) des premiers ciseaux (2), portée par le bâti (10), comprend un écrou mobile (11),
libre en translation et immobilisé en rotation, coopérant avec une vis mère axiale
(12) dont la rotation provoque le déplacement de l'écrou sur la vis qui s'étend verticalement
selon la hauteur de ce bâti.
4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième extrémité
opposée (9) des premiers ciseaux (2) comprend un manchon de guidage (14), coulissant
librement sur ou par rapport à la vis mère (12).
5 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité
opposée (15) des seconds ciseaux (3), supportant l'objet (17) à déplacer selon la
surface, est munie d'une tige verticale (20) parallèle au bâti et sur laquelle coulisse
un guide (19), porté par la deuxième extrémité (16) de ces seconds ciseaux.
6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce
que la rainure (21) dans laquelle coulisse l'axe d'articulation (4) des branches des
premiers ou des seconds ciseaux (2, 3) est usinée dans une plaque plane (22), portée
par le bâti (10) et disposée dans le plan vertical contenant le bras du pantographe
(1).
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce
que l'objet à déplacer (17) est constitué par une nacelle (24) adaptée à porter du
personnel (25) pour intervention sur la surface, ou bien un outillage quelconque permettant
de réaliser cette intervention.