CH635192A5

CH635192A5 - Appareil de mise a niveau.

Info

Publication number: CH635192A5
Application number: CH1126179A
Authority: CH
Inventors: J Peter E Kooi
Original assignee: Keuffel & Esser Co
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1983-03-15
Also published as: JPS55112506A; GB2037427A; GB2037427B; DE2950575A1; US4244547A; JPS5756003B2; CA1112860A; MX149996A

Description

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REVENDICATIONS

1. Appareil de mise à niveau comprenant une plate-forme de base qui définit un plan fixe, une plate-forme supérieure montée sur la plate-forme de base avec une assiette réglable, et un mécanisme de réglage permettant de modifier par incréments l'assiette de la plateforme supérieure, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plate-forme intermédiaire (20) définissant un premier plan inclinable et montée sur la plate-forme de base (21) au moyen de deux éléments fixes (35,36) se terminant par des surfaces sphériques reçues dans des portées sphériques (27) complémentaires pour former des articulations à rotule, les centres de courbure de chacun desdits éléments définissant un axe de basculement du premier plan inclinable par rapport au plan de base; un premier mécanisme de réglage (17, 37) par incréments de l'assiette du premier plan inclinable; la plate-forme supérieure (11) étant montée sur la plate-forme intermédiaire (20) au moyen de deux éléments fixes (24, 25) se terminant par des surfaces sphériques reçues dans des portées sphériques complémentaires (27) pour former des articulations à rotule, les centres de courbure des surfaces sphériques de chacun desdits éléments définissant un axe de basculement du second plan inclinable par rapport au premier, les deux axes de basculement étant sensiblement orthogonaux; un second mécanisme de réglage (18,38) par incréments de l'assiette du second plan inclinable; la plate-forme supérieure (14) définissant un plan de référence principal dont l'assiette par rapport au plan de base peut être ajustée en agissant sur les deux mécanismes de réglage.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque mécanisme de réglage d'inclinaison comprend un goujon fileté (37,38) et une molette (17,18) dont le moyeu comporte un trou taraudé en prise sur le goujon fileté, chaque paire goujon-molette agissant entre deux plates-formes pour régler leur assiette relative.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parties des plates-formes qui servent de portée aux paires goujon-molette sont les sommets (47,48) de triangles isocèles dont les bases sont définies par les paires d'éléments fixes et coïncident avec les axes de basculement orthogonaux.

Les instruments de géodésie, notamment les théodolites et les théodolites-boussoles, sont normalement montés sur des trépieds ou des supports analogues pendant leur utilisation sur le terrain. Pour assurer une mise à la verticale rigoureuse de l'axe de rotation de l'alidade, un dispositif de réglage est incorporé soit dans la base du théodolite, soit dans une monture séparée, et agit dans deux plans orthogonaux. Ce dispositif de réglage, généralement interposé entre la tête du trépied et la plaque de base de l'instrument, comprend plusieurs branches munies de vis de réglage qui permettent de corriger la position de l'instrument dans deux plans pour amener son axe à la verticale.

Les dispositifs de réglage de verticale utilisés jusqu'ici étaient basés soit sur un dispositif à quatre vis, comme décrit par exemple dans le brevet des E.U. A. N° 2746155, soit sur un dispositif à trois vis, comme décrit par exemple dans le brevet des E.U.A. N° 3417394. Une variante du dispositif à trois vis n'utilise que deux vis coopérant avec un point fixe.

Dans le dispositif à quatre vis, chaque réglage dans l'un des plans de mobilité nécessite la manipulation simultanée de deux vis diamétralement opposées. Dans ces conditions, il n'est pas rare qu'un opérateur force une ou plusieurs vis en la faisant tourner dans le mauvais sens et endommage le mécanisme de mise à la verticale. Le dispositif à trois vis élimine ce risque, mais présente l'inconvénient d'être moins stable en azimut, à moins de n'utiliser que des vis de très haute précision. De plus, dans un dispositif à trois vis comportant une seule plate-forme mobile, il y a couplage entre les deux plans de réglage,

c'est-à-dire qu'un réglage volontaire dans l'un des deux plans se traduit par un mouvement involontaire dans le plan orthogonal. Cet effet entraîne des erreurs appréciables, à moins que l'opérateur ne s'astreigne à une procédure de réglage longue et minutieuse. 5 La présente invention a donc pour objet un appareil de mise à niveau d'un instrument comprenant deux plates-formes mobiles indépendantes et deux vis de réglage de l'assiette des plates-formes. La liberté de mouvement des plates-formes et leurs mobilités indépendantes éliminent l'inconvénient majeur du couplage qui affecte les dispo-io sitifs connus. De plus, l'appareil de l'invention présente une hauteur minimale, ce qui réduit les erreurs de lecture fréquemment causés par l'action du vent sur les instruments géodésiques de haute précision.

L'appareil de l'invention se compose essentiellement de trois plates-formes superposées mobiles les unes par rapport aux autres, îs mais dont les déplacements relatifs sont limités à des mouvements de basculements indépendants autour de deux axes orthogonaux.

La plate-forme inférieure comporte des moyens de fixation rigide sur la tête d'un trépied. La plate-forme intermédiaire est montée sur la plate-forme inférieure au moyen de deux éléments d'appui qui dé-20 finissent le premier axe de basculement, et d'une vis de réglage associée définissant le troisième point d'appui. La plate-forme supérieure est montée sur la plate-forme intermédiaire au moyen de deux éléments d'appui qui définissent le second axe de basculement, et d'une vis de réglage associée définissant le troisième point d'appui. 25 La plate-forme supérieure comporte des moyens de montage rigide d'un théodolite ou d'un autre instrument de géodésie qui est facilement interchangeable. La monture est maintenue assemblée par un ou plusieurs ressorts qui appliquent les éléments d'appui fixes et mobiles contre leurs sièges respectifs.

30 Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple un mode de réalisation de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une vue en plan de la monture à réglage de verticale de la présente invention.

La fig. 2 est une coupe dans le plan mixte-2-2 de la fig. 1. 35 La fig. 3 est une coupe dans le plan 3-3 de la fig. 1.

La fig. 4 est un diagramme schématique correspondant à la fig. 1 qui représente les plans de réglage de l'appareil de l'invention.

On voit sur la fig. 2 que l'appareil de l'invention comprend une plate-forme inférieure 21, une plate-forme intermédiaire 20 et une 40 plate-forme supérieure 11. Les plates-formes inférieure 21 et supérieure 11 peuvent être des pièces de fonte classique. La plate-forme intermédiaire 20 est constituée d'une plaque circulaire supérieure 12 et d'une plaque circulaire inférieure 22 séparées par une entretoise annulaire 23 et par une entretoise centrale 28, les deux plaques étant 45 maintenues assemblées par des goujons filetés 26 qui relient des rotules 25,35.

On voit sur la fig. 3 que la plaque inférieure 22 de la plate-forme intermédiaire porte des rotules sphériques 35, 36 dont les centres géométriques sont représentés par les points 45,46 sur la fig. 4. Ces rotu-50 les forment les appuis fixes de la plate-forme intermédiaire 20. Un goujon fileté 37 articulé sur la plate-forme inférieure 21 par un axe 29 constitue le troisième point d'appui de la plate-forme intermédiaire.

Dans le plan de la fig. 4, l'axe du goujon 37 est représenté par un point 47 qui forme un triangle avec les centres géométriques 45 et 46 55 des rotules de la plate-forme intermédiaire 20. Cette plate-forme est donc réglable en inclinaison autour de l'axe 45-46.

D'une manière analogue, la plate-forme supérieure 11 est supportée par des rotules 24,25 (fig. 2) et par un goujon fileté 38 qui est articulé dans le corps de la plate-forme supérieure par un axe 39 (fig. 3). 60 Sur la fig. 4, l'axe géométrique du goujon 38 est représenté par le point 48 qui forme un triangle avec les centres géométriques 44 et 45 des deux rotules. La plate-forme supérieure est donc réglable en inclinaison autour de l'axe fixe 44-45 qui est rigoureusement orthogonal à l'axe de réglage 45-46 de la plate-forme intermédiaire. 65 En revenant à la fig. 1, on voit que la partie centrale de la plateforme supérieure 11 forme une cuvette centrale 13 destinée à recevoir la base d'un théodolite ou autre instrument. Le fond de la cuvette 13 est muni de trois saillies 14 formant des points d'appui en triangle

pour définir avec précision le plan de référence de la base du théodolite. C'est ce plan (représenté par un triangle en pointillé sur la fig. 4) qui est amené à l'horizontale par un réglage précis de l'inclinaison des plates-formes intermédiaire et supérieure.

On voit sur la coupe de la fig. 2 que les surfaces sphériques des rotules 25, 35 sont reçues dans des sièges rapportés 2-7 des plates-formes supérieure 11 et inférieure 21. Ces sièges sont en métal dur, par exemple en acier inoxydable. Les centres géométriques des rotules 25 et 35 sont alignés verticalement et sont représentés par le même point 45 sur le diagramme de la fig. 4. Les alvéoles des sièges 27 sont des surfaces coniques de révolution assurant un positionnement précis des sphères des rotules 25 et 35. Dans ces conditions, les trois plates-formes sont liées à un point fixe, dont la projection verticale est le point 45 de la fig. 4, ce qui empêche toute translation horizontale.

Les rotules 24 et 36 sont également reçues dans des sièges rapportés des plates-formes supérieure 11 et inférieure 21. Cependant, comme illustré sur la fig. 4, les sièges 41 et 43 sont ovalisés dans le sens des axes de basculement 44-45 et 45-46. Cette configuration ovale des sièges 41,43 permet de simplifier la construction du mécanisme tout en évitant les déplacements des points 44 et 46 autour du point 45. Grâce à l'ovalisation des sièges, on peut admettre une certaine imprécision entre les distances des rotules et celles des sièges parallèlement aux axes de basculement. Cependant, la combinaison des sièges circulaire et ovales assure la fixité des axes 44-45 et 45-46 autour du point 45, tant du point de vue des mouvements axiaux que du point de vue des rotations. Les axes de basculement des plates-formes intermédiaire et supérieure sont donc rigoureusement liés à la plateforme inférieure qui est elle-même solidaire de la tête du trépied.

L'appareil de l'invention est réglable sur une plage d'environ ± 7° pour chaque axe au moyen de molettes 17,18 qui sont vissées sur les goujons filetés 37,38. Chaque molette comporte un moyeu sphérique qui coopère avec des alvéoles sphériques de la plate-forme intermédiaire 20. Ces alvéoles sont délimités par des empreintes opposées 62, 63 respectivement formées dans les plaques 12,22. Chaque molette de réglage est de préférence moulée en une matière plastique à faible coefficient de frottement et son moyeu sphérique forme une articulation à rotule qui permet non seulement une rotation sans effort, mais aussi une inclinaison de la molette par rapport à la plate-forme.

De plus, le fait que la force verticale supportée par le goujon fileté 37 est appliquée à l'interface sphérique du moyeu de la molette 17 et de l'empreinte 62, et que les deux lignes de contact formées par un méplat de l'axe d'articulation 29 (voir fig. 2), assure que le plan de symétrie de la plate-forme intermédiaire est toujours maintenu au point le plus bas permis par la position verticale de la molette 17. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des usinages précis et coûteux, notamment pour le filetage des goujons, car le positionnement de la plate-forme n'est pas fonction de la précision des pièces, mais plutôt de la manière dont elles recherchent en permanence à prendre l'assiette la plus basse possible.

D'une manière analogue, la pièce constituant la plate-forme supérieure 11 est supportée par la rotule principale 25 qui est reçue dans un siège conique circulaire 42 (fig. 4). L'autre rotule 24 est reçue dans le siège conique ovalisé 41 et définit avec la rotule 25 l'axe de basculement 44-45 de la plate-forme supérieure. L'inclinaison de la plateforme autour de cet axe est réglée par la seconde molette 18 dont le

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moyeu sphérique est reçu entre des alvéoles 72, 73 des plaques 12,22 de la plate-forme intermédiaire 20. La force verticale exercée le long de l'axe du bouchon 38 est appliquée à l'interface sphérique de l'empreinte 73 et du moyeu de la molette 18, ainsi qu'aux lignes de contact formées par le méplat de l'axe d'articulation 39. Comme décrit plus haut, sous l'effet de la force verticale due au poids du théodolite, le goujon 38 et le moyeu de la molette 18 prennent en permanence une position stable et centrée dans l'empreinte 73. Ainsi, la position du sommet 48 du triangle d'appui reste invariable dans le diagramme de la fig. 4.

En service, le poids du théodolite ou autre instrument sur la monture de l'invention suffit largement à maintenir en contact les éléments des diverses articulations. Il est cependant préférable de prévoir une paire de ressorts 74 tendus entre des axes d'accrochage 75, 76 qui sont reçus dans des logements respectifs des plates-formes supérieure 11 et inférieure 21. Ces ressorts évitent la séparation des plates-formes lorsque la monture n'est pas chargée par le théodolite et lorsqu'elle est enlevée du trépied. Pour améliorer la cohésion de l'ensemble, on peut ajouter des disques de rétention 33 qui viennent entourer les cols des rotules et qui sont fixés aux plates-formes 11,21 par des vis 34. Il est en outre important de protéger les articulations à rotule contre la poussière et les particules étrangères. A cet effet, les périphéries des plaques circulaires 12,22 de la plate-forme intermédiaire sont repliées vers le haut et vers le bas pour former des rebords s'étendant aussi près que possible de la périphérie des plates-formes 11 et 21. La protection des rotules des molettes 17,18 est assurée par des bagues 71 formant des joints à labyrinthe autour de leurs moyeux sphériques, comme illustré sur la fig. 3, et par la présence de l'entre-toise annulaire centrale 28 qui ferme le trou central des plaques 12,22.

La base du théodolite (77 sur la fig. 3) est reçue dans la cuvette centrale 13 sur les patins d'appui 14. Sa fixation est assurée par deux blocs 15 qui s'étendent en porte-à-faux au-dessus de deux patins 14, et par un verrou de blocage mobile 16 associé au troisième patin 14. En position avancée, le verrou 16 vient s'appliquer sur le côté de la base à contre-dépouille 77 du théodolite. Un ressort de torsion (non représenté) rappelle le verrou 16 vers sa position rétractée pour faciliter la mise en place du théodolite. Le verrou 16 est poussé vers sa position de blocage par le bout arrondi d'une tige filetée 31 qui se visse dans un trou taraudé horizontal de la plate-forme 11. La tige 31 est manœuvrée par un bouton de blocage extérieur 19 pour faire pivoter le verrou 16 autour de son axe 32. On peut ainsi monter et démonter aisément le théodolite sur la plate-forme supérieure.

La plate-forme inférieure 21 est fixée à la tête du trépied par un système classique comprenant des saillies de contact 78 formées sous la plate-forme, et par un trou vertical taraudé 79 formé dans un bossage central. Le trépied comporte un ergot fileté qui vient se visser dans le trou 79. Pour que l'on puisse adapter différents instruments sur la même monture, il est avantageux de prévoir des accessoires amovibles qui se montent dans la cuvette centrale 13 à la place du système illustré sur la fig. 3. Les instruments de géodésie comportent généralement des niveaux à bulle de précision qui sont utilisés pour la mise à la verticale. Cependant, la monture peut être employée comme plate-forme de mise à niveau de mires, de jalons, de prismes, de réflecteurs, de dispositifs de télémétrie, etc., et comporte un niveau à bulle circulaire 10 (fig. 1) qui est calé selon le plan de référence principal 14-14-14 de la fig. 4.

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