FR3067419B1 - Dispositif de liaison mecanique et de transmission optique et/ou electrique et/ou fluidique - Google Patents

Dispositif de liaison mecanique et de transmission optique et/ou electrique et/ou fluidique Download PDF

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Abstract

Dispositif (1) de liaison mécanique et de transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique entre un premier élément (E1) et un deuxième élément (E2), comportant : - une première partie de connexion (10) destinée à être fixée au premier élément (E1), - un premier organe de jonction (30) relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le premier élément (E1), et monté sur la première partie de connexion (10), - une deuxième partie de connexion (20) destinée à être fixée au deuxième élément (E2), disposée au moins en partie entre la première partie de connexion (10) et le premier organe de jonction (30) et définissant une liaison rotule entre les premier et deuxième éléments, et - un deuxième organe de jonction (40) relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le deuxième élément (E2), disposé dans la deuxième partie de connexion (20), les premier et deuxième organes de jonction (30, 40) étant configurés pour permettre une transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique de l'un à l'autre.

Description

DISPOSITIF DE LIAISON MECANIQUE ET DE TRANSMISSION OPTIQUE ET/OU ELECTRIQUE ET/OU FLUIDIQUE
La présente invention concerne le domaine de la transmission de mouvement, en particulier celui des liaisons rotule entre un premier élément et un deuxième élément.
Il existe un besoin dans les domaines de la robotique, de la domotique et de l’industrie pour disposer d’une liaison mécanique efficace permettant également une transmission de données.
Il existe également un besoin pour permettre une synchronisation dans la transmission des données en fonction du mouvement de la liaison rotule. L’invention a ainsi pour objet, selon un premier de ses aspects, et dispositif de liaison mécanique et de transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique entre un premier élément et un deuxième élément, comportant : - une première partie de connexion destinée à être fixée au premier élément, - un premier organe de jonction relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le premier élément, et monté sur la première partie de connexion, - une deuxième partie de connexion destinée à être fixée au deuxième élément, disposée au moins en partie entre la première partie de connexion et le premier organe de jonction et définissant une liaison rotule entre les premier et deuxième éléments, et - un deuxième organe de jonction relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le deuxième élément, disposé dans la deuxième partie de connexion, les premier et deuxième organes de jonction étant configurés pour permettre une transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique de l’un à l’autre.
Ainsi, le dispositif conforme à l’invention permet une transmission à la fois mécanique, optique, électrique et fluidique entre les premier et deuxième éléments.
Les contacts optiques, électriques et fluidiques peuvent être synchronisés avec la transmission mécanique de mouvement.
Le premier organe de jonction et le deuxième organe de jonction peuvent être tous deux disposés dans la deuxième partie de connexion.
Liaison mécanique
La deuxième partie de connexion est dans un mode de réalisation mobile par rapport à la première partie de connexion selon trois degrés de liberté.
La deuxième partie de connexion peut être mobile en rotation autour d’un axe Z de la première partie de connexion d’un angle supérieur à 180°, mieux supérieur à 210°, notamment de 360°. Dans un mode de réalisation, La deuxième partie de connexion peut être entièrement libre en rotation autour de l’axe Z de la première partie de connexion. L’axe Z peut être un axe central pour la première partie de connexion, notamment un axe de symétrie de celle-ci.
La deuxième partie de connexion peut être mobile en rotation autour d’au moins un axe X perpendiculaire à l’axe Z d’un angle maximum strictement supérieur à 0°, mieux supérieur à 10°, voire supérieur à 20°, voire autour de plusieurs axes X perpendiculaires à l’axe Z. Les axes X peuvent former un plan P perpendiculaire à l’axe Z. L’angle maximum peut par exemple être de l’ordre de 22,5°, mais la configuration du dispositif pourrait être modifiée pour que cet angle maximum soit différent sans que l’on sorte du cadre de la présente invention. Cet angle maximum est encore appelé angle de débattement pour le dispositif.
Dans un mode de réalisation, la deuxième partie de connexion peut être mobile en rotation autour de plusieurs axes X tous perpendiculaires à l’axe Z d’un angle strictement supérieur à 0°, mieux supérieur à 10°, voire supérieur à 20°, voire d’une infinité d’axes X formant le plan P perpendiculaire à l’axe Z.
La première partie de connexion peut comporter une portion concave, et la deuxième partie de connexion peut présenter une concavité extérieure opposée. La deuxième partie de connexion peut ainsi être partiellement disposée dans la première partie de connexion.
La portion concave de la première partie de connexion peut présenter une surface intérieure au moins partiellement sphérique et la deuxième partie de connexion peut comporter une surface extérieure au moins partiellement sphérique.
La surface intérieure de la première partie de connexion peut avoir une forme générale annulaire, qui peut former une portion d’une première sphère s’étendant à 360° autour d’un axe central Z et s’étendre dans une portion angulaire comprise entre deux angles a et β mesurés à partir du centre de la première sphère perpendiculairement par rapport à l’axe central Z. L’angle a peut être compris entre 1 et 45°, mieux entre 2° et 35°, voire entre 3° et 25°. L’angle β peut être compris entre 10 et 90°, 90° valeur exclue, mieux entre 15° et 75°, voire entre 20° et 65°.
La première sphère peut avoir un rayon Ri compris entre 6 et 500 mm, mieux entre 10 et 250 mm, étant par exemple de l’ordre de 20 mm.
La surface extérieure de la deuxième partie de connexion peut avoir une forme générale annulaire, qui peut former une portion de deuxième sphère s’étendant à 360° autour d’un axe central Y de la deuxième partie de connexion et s’étendre dans une portion angulaire comprise entre deux angles γ et δ mesurés à partir du centre de la deuxième sphère perpendiculairement par rapport à l’axe central Y. L’angle γ peut être compris entre 10 et 80, mieux entre 20° et 70°, voire entre 30° et 60°. L’angle δ peut être compris entre -60° et 60°, mieux entre -50° et 50°, voire entre -40° et 40°.
La deuxième sphère peut avoir un rayon R2 compris entre 6 et 500 mm, mieux entre 10 et 250 mm, étant par exemple de l’ordre de 20 mm.
Les première et deuxième sphères peuvent avoir un centre commun. Leurs rayons peuvent différer de quelques centièmes de millimètre. On a par exemple R1-R2 compris entre 0,01 et 2 mm, voire entre 0,02 et 1,5 mm, mieux compris entre 0,03 et 1 mm.
Le premier organe de jonction peut comporter une portion convexe, et la deuxième partie de connexion peut présenter une concavité intérieure opposée. Le premier organe de jonction peut ainsi être partiellement disposé dans la deuxième partie de connexion.
La deuxième partie de connexion peut présenter une surface intérieure au moins partiellement sphérique et le premier organe de jonction peut comporter une surface extérieure au moins partiellement sphérique.
La surface intérieure de la deuxième partie de connexion peut avoir une forme générale annulaire, qui peut former une portion d’une troisième sphère s’étendant à 360° autour de l’axe central Y et s’étendre dans une portion angulaire comprise entre les deux angles γ et δ décrits plus haut. La troisième sphère peut avoir un rayon R3 compris entre 4 et 480 mm, mieux entre 10 et 300 mm, étant par exemple de l’ordre de 18 mm.
La surface extérieure du premier organe de jonction peut avoir une forme générale annulaire, qui peut former une portion de quatrième sphère s’étendant à 360° autour de l’axe central Z et s’étendre dans une portion angulaire comprise entre les deux angles a et β décrits plus haut. La quatrième sphère peut avoir un rayon R4 compris entre 4 et 480 mm, mieux entre 10 et 300 mm, étant par exemple de l’ordre de 18 mm.
Les troisième et quatrième sphères peuvent avoir un centre commun. Leurs rayons peuvent différer de quelques dixièmes de millimètre. On a par exemple R3-R4 compris entre 0,01 et 2 mm, voire entre 0,02 et 1,5 mm, mieux compris entre 0,03 et 1 mm. Une telle configuration permet d’assurer la possibilité de rotation de la deuxième partie de connexion entre la première partie de connexion et le premier organe de jonction.
La deuxième partie de connexion peut comporter une surface intérieure présentant une gorge radiale s’étendant sur une partie au moins de la hauteur de la surface intérieure. La gorge radiale s’étend dans un mode de réalisation dans un plan contenant l’axe central Y de la deuxième partie de connexion.
Le deuxième organe de jonction peut comporter une plaque rotative équipée d’un ergot destiné à être reçu dans la gorge radiale de la deuxième partie de connexion. La plaque rotative peut être de forme générale discoïde, s’étendant de manière sensiblement plane, selon le plan P précité. Elle peut être mobile en rotation autour de l’axe Z précité de la première partie de connexion d’un angle supérieur à 180°, mieux supérieur à 210°, notamment de 360°.
Le mouvement de rotation de la plaque rotative autour de l’axe Z peut se transmettre à la deuxième partie de connexion, et réciproquement, grâce à la coopération de l’ergot dans la gorge radiale. En outre, la plaque rotative reste parallèle au plan P, l’ergot de la plaque rotative se déplaçant dans la gorge radiale lors d’un déplacement de la deuxième partie de connexion autour des axes X et du plan P.
Le dispositif selon l’invention peut être utilisé comme joint de Cardan entre deux axes rotatifs non alignés. Un tel joint permet également des jonctions électrique et/ou optique internes étanches.
Dans une variante de réalisation, la deuxième partie de connexion peut être dépourvue de la gorge radiale précitée, et le deuxième organe de jonction être dépourvu de l’ergot précité.
La deuxième partie de connexion et le deuxième organe de jonction peuvent être reliés entre eux par une bielle de synchronisation permettant d’assurer la transmission du mouvement de rotation de la plaque rotative du deuxième organe de jonction autour de l’axe Z à la deuxième partie de connexion, et réciproquement.
La bielle peut être fixée par une liaison rotule d’une part à la deuxième partie de connexion et d’autre part au deuxième organe de jonction. La jonction rotule peut être étanche, de manière à permettre également une liaison fluidique dans la bielle, comme on le verra plus loin. La bielle peut être creuse. Elle peut comporter dans ce cas une première partie de bielle et une deuxième partie de bielle reliées en jonction translation, limitée en course et étanche, de manière permettre la liaison fluidique dans la bielle.
Transmission électrique
Les deux premier et deuxième organes de jonction peuvent comporter chacun un collecteur de transmission de courant électrique. Chacun des collecteurs de transmission peut comporter au moins deux pistes pour la transmission électrique. L’une des pistes permet la transmission de la masse et l’autre du courant électrique. Chacun des collecteurs peut par exemple comporter entre 2 et 20 pistes, voire entre 4 et 12 pistes, par exemple 6 pistes ou 8 pistes.
Les collecteurs de transmission peuvent être configurés pour permettre d’atteindre une haute vitesse de transmission de données.
Dans un mode de réalisation, les pistes de chacun des deux collecteurs de transmission peuvent être circulaires et concentriques. Dans ce cas, chacun des deux collecteurs de transmission peut avoir une forme générale plane et discoïde. Les deux collecteurs de transmission peuvent comporter le même nombre de pistes avec le même dessin. Ils sont symétriques l’un de l’autre par rapport au plan P. Les deux collecteurs de transmission sont mobile en rotation l’un par rapport à l’autre autour de l’axe Z, mais fixes par rapport au plan P. Ils peuvent être de forme générale discoïde et s’étendre de manière sensiblement plane, parallèlement l’un à l’autre selon le plan P.
Le deuxième collecteur de transmission est dans un mode de réalisation fixé à la plaque rotative.
Le dispositif peut comporter une pluralité de billes disposées entre le premier collecteur de transmission du premier organe de jonction et le deuxième collecteur de transmission du deuxième organe de jonction afin de permettre une transmission électrique entre les premier et deuxième collecteurs.
Les billes comportent au moins un revêtement électriquement conducteur. Elles peuvent notamment être réalisées dans un matériau électriquement conducteur, par exemple de l’acier inoxydable ou du laiton ou du cuivre, cette liste n’étant pas limitative. L’utilisation de billes permet de réduire voire de supprimer avantageusement les frottements. Le dispositif peut comporter entre 6 et 200 billes, mieux entre 8 et 120 billes, voire entre 12 et 36 billes. Chaque piste d’un connecteur peut être en contact avec entre 3 et 36 billes, mieux entre 5 et 8 billes, voire entre 9 et 18 billes.
Les billes peuvent être notamment retenues dans une pièce de maintien. La pièce de maintien peut prendre la forme d’une plaque de forme générale discoïde, laquelle est percée d’orifices dans lesquels peuvent être disposées les billes. Dans un mode de réalisation, la pièce de maintien est fixée au deuxième organe de jonction, par exemple par encliquetage.
Dans une variante de réalisation, les collecteurs de transmission et les billes pourraient être disposées de manière tubulaire plutôt que de manière planaire. L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, selon un autre de ses aspects, un dispositif de liaison mécanique et de transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique entre un premier élément et un deuxième élément, comportant : - une première partie de connexion destinée à être fixée au premier élément, - un premier organe de jonction relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le premier élément, et monté sur la première partie de connexion, - une deuxième partie de connexion destinée à être fixée au deuxième élément, disposée au moins en partie entre la première partie de connexion et le premier organe de jonction et pouvant définir une liaison rotule entre les premier et deuxième éléments, et - un deuxième organe de jonction relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le deuxième élément, disposé dans la deuxième partie de connexion, les premier et deuxième organes de jonction pouvant être configurés pour permettre une transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique de l’un à l’autre, les deux premier et deuxième organes de jonction comportant chacun un collecteur de transmission de courant électrique, une pluralité de billes étant disposées entre le premier collecteur de transmission du premier organe de jonction et le deuxième collecteur de transmission du deuxième organe de jonction afin de permettre une transmission électrique entre les premier et deuxième collecteurs.
Dans une variante de réalisation, la transmission électrique entre les deux connecteurs de transmission pourrait être effectuée sans billes, mais par exemple au moyen de lames ayant un effet ressort, avec notamment une lame par piste, ou encore de balais.
La première partie de connexion peut comporter un premier connecteur électrique de réception recevant les données électriques du premier élément.
Le premier connecteur électrique de réception peut être de forme générale discoïde et s’étendre de manière sensiblement plane, selon le plan P.
La deuxième partie de connexion peut comporter un deuxième connecteur électrique de réception recevant les données électriques du deuxième élément.
Le deuxième connecteur électrique de réception peut comporter des flexibles de jonction électrique le reliant au deuxième connecteur de transmission. Le deuxième connecteur électrique de réception peut être de forme générale discoïde et s’étendre de manière sensiblement plane, selon un plan Q perpendiculaire à l’axe central Y.
Une piste électrique peut être configurée pour permettre le passage d’un courant de l’ordre de quelques Ampères, par exemple compris entre 0,5 et 10 A, mieux entre 1 et 6 A, voire entre 1,5 et 4 A, étant par exemple de l’ordre de 2 A.
Transmission optique
Le dispositif peut être configuré pour permettre une transmission optique entre les premier et deuxième éléments.
Le dispositif peut comporter à cet effet un anneau optique disposé sur l’un des organes de jonction, l’anneau optique pouvant avoir un état de surface permettant de garder la même intensité et la même vitesse de lumière en rotation lorsque l’un des organes de jonction est en rotation par rapport à l’autre. A cet effet, l’anneau optique peut avoir subi un traitement de surface évolutif dégradé approprié, avec une variation d’opacité. Une telle configuration permet de s'affranchir de la périodicité en réception. Le traitement optique de l’anneau optique peut être choisi pour obtenir un signal continu en sortie. En variante, on peut procéder à un enregistrement électronique de cette courbe afin de lisser le signal en sortie. L’état de la surface, la forme de celle-ci et la densité du matériau de l’anneau optique sont choisis pour permettre la transmission de la lumière avec une synchronisation suffisante. L’anneau optique peut être de forme générale annulaire et s’étendre de manière sensiblement plane, parallèlement au plan P.
Dans un mode de réalisation, le dispositif peut comporter deux anneaux optiques disposés l’un en face de l’autre, parallèlement au plan P, un sur chacun des deux organes de jonction.
La transmission peut être entièrement effectuée de manière optique uniquement, à savoir que la lumière peut être transmise directement d’une première fibre optique l’amenant depuis le premier élément, puis à travers l’anneau optique puis transmise directement à une deuxième fibre optique l’amenant au deuxième élément, ou réciproquement. Les première et deuxième fibres optiques peuvent être souples, de manière à ne pas empêcher la rotation relative des organes de jonction. Dans un mode de réalisation l’une peut être fixe et l’autre peut être souple.
En variante, la transmission peut être effectuée à la fois de manière optique et électrique. Dans ce cas, le dispositif peut comporter au moins un émetteur et un récepteur optique pour la transmission optique-électrique ou électrique-optique ou électrique-optique-électrique ou encore optique-électronique-optique entre les deux collecteurs de transmission.
Dans un mode de réalisation, chaque collecteur de transmission peut comporter un émetteur-récepteur optique, lesquels peuvent être chacun disposés face à l’anneau optique précité.
Transmission fluidique
Le dispositif peut être configuré pour permettre une transmission fluidique entre les premier et deuxième éléments. Le fluide transmis peut être gazeux, par exemple de l’air, ou liquide, par exemple de l’eau ou de l’huile.
Le fluide peut circuler en un seul endroit ou en variante en deux endroits différents. Le fluide peut circuler par exemple au centre du dispositif, la circulation fluidique étant alors axiale, ou sur le côté, la circulation fluidique étant alors excentrée.
Dans le cas d’une circulation fluidique axiale, le dispositif peut comporter un arbre central creux permettant le passage du fluide.
Dans le cas d’une circulation fluidique périphérique, le dispositif peut comporter un passage de fluide excentré, équipé des joints d’étanchéité appropriés.
Dans tous les cas, la jonction fluidique est configurée de manière à être étanche.
Le dispositif peut comporter une bielle fixée par une liaison rotule d’une part à la deuxième partie de connexion et d’autre part au deuxième organe de jonction, comme mentionné ci-dessus, configurée pour permettre la liaison fluidique. La bielle est creuse, comportant une première partie de bielle creuse et une deuxième partie de bielle creuse lesquelles sont reliées en jonction translation, limitée en course et étanche, de manière à permettre la circulation du fluide dans la bielle. La première partie de bielle peut être configurée pour glisser en partie dans la deuxième partie de bielle.
Le dispositif selon l’invention peut être configuré pour être suffisamment étanche. Par « étanchéité suffisante », on entend que l’étanchéité doit être telle que les connexions électriques et/ou optiques peuvent avoir lieu dans le dispositif de manière satisfaisante.
Le dispositif selon l’invention peut encore avoir une étanchéité permettant une transmission fluidique, de manière à assurer une relation fluidique entre les premier et deuxième éléments, comme décrit ci-dessus. L’étanchéité du dispositif peut par exemple avoir un indice de protection suffisant, par exemple IP67.
Les première et deuxième parties de connexion sont configurées pour assurer l’étanchéité interne du dispositif. Le dispositif peut comporter un joint d’étanchéité disposé entre les première et deuxième parties de connexion. Il peut être réalisé dans une matière thermoplastique, par exemple en EPDM ou PTFE. Sa dureté peut être par exemple de l’ordre de 30 à 70 Shore A ou 40 à 60 Shore D. L’une au moins des première et deuxième parties de connexion, voir les deux, peuvent être réalisée dans une matière thermoplastique, par exemple en POM (Polyoxyméthylène).
Les contacts électriques et optiques sont de préférence synchronisés en entrée et sortie du dispositif.
Le dispositif peut avoir une forme générale circulaire. Il peut avoir une plus grande dimension transversale, notamment un diamètre, comprise par exemple entre 50 et 1000 mm, mieux entre 60 et 800 mm, voire entre 80 et 500 mm, mieux encore entre 100 et 140 mm , étant par exemple de l’ordre de 120 mm.
Le dispositif peut encore comporter un ou plusieurs capteurs, par exemple un ou plusieurs capteurs à ultrasons, ou encore un ou plusieurs capteurs à infrarouge. De tels capteurs peuvent permettre de jouer un rôle d’anticollision, ou encore de repérage dans l’espace.
Ensemble L’invention a encore pour objet un ensemble comportant une pluralité de dispositif tels que décrit ci-dessus, couplés les uns aux autres, l’un de la première partie de connexion ou de la deuxième partie de connexion d’un premier dispositif formant le premier élément pour un deuxième dispositif adjacent.
Deux dispositifs adjacent peuvent être reliés entre eux chacun par leur première partie de connexion, ou en variante chacun par leur deuxième partie de connexion, ou encore en variante l’un par sa première partie de connexion et l’autre par sa deuxième partie de connexion. Autrement dit, dans l’assemblage de l’ensemble, les dispositifs peuvent être disposés dans n’importe quel sens.
Un tel ensemble permet d’augmenter l’angle possible de débattement, dans la mesure où les angles de débattement de chaque dispositif s’ajoutent les uns aux autres.
Deux dispositifs adjacents peuvent être accouplés entre eux par une bague d’assemblage, afin d’assurer le maintien des deux parties de connexion consécutives de l’un et de l’autre des dispositifs.
Chacune des première et deuxième partie de connexion peuvent comporter des pattes d’encliquetage pour permette la fixation d’une partie de connexion à une autre.
Les pattes d’encliquetage peuvent être toutes identiques, sauf à prévoir un système de détrompage pour assurer la bonne orientation des parties de connexions par rapport à l’axe Z. Toutes les pattes d’encliquetage peuvent être de forme identique, sauf une, à cet effet. L’ensemble peut encore comporter un ou des accessoires couplés à un dispositif. Il peut s’agir d’accessoires mécaniques ou électriques, tel que par exemple une prise Ethernet, une prise USB, une fibre optique, un bras télescopique motorisé, cette liste n’étant pas limitative.
Un ensemble et un dispositif selon l’invention peuvent être utilisés dans tous les domaines techniques dans lesquels un dispositif de transmission électrique et/ou optique et/ou fluidique articulé sans limite de rotation peut être utile, et notamment dans le domaine industriel, pour une chaîne de production ou d’assemblage, dans le domaine de la robotique, pour un bras articulé, ou encre dans le domaine de la domotique pour le transfert de données et l’éclairage, cette liste n’étant pas limitative.
Description des figures D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’un dispositif conforme à l’invention, - la figure 2 en est une vue en éclaté, - les figures 3a et 3b sont des vues selon les flèches A et B des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV, schématique et partielle, du dispositif des figures 1, 2, 3a et 3b, - les figures 4a à 4c sont des vues de détails de la figure 4, - la figure 5 est une vue en perspective, schématique et partielle, de la première partie de connexion du dispositif des figures 1 à 4, - la figure 6 en est une vue en éclaté, - la figure 7 est une vue selon la flèche VII des figures 5 et 6, - la figure 8 en est une vue en coupe transversale selon VIII-VIII, - la figure 9 en est une vue en éclaté, schématique et partielle, de la deuxième partie de connexion du dispositif des figures 1 à 4, - la figure 10 est une vue selon la flèche X de la figure 9, - la figure 11 en est une vue en coupe transversale selon XI-XI, - la figure 12 est une vue en perspective, schématique et partielle, du premier organe de jonction du dispositif des figures 1 à 4, - la figure 13 en est une vue en éclaté, - les figures 14a et 14b sont des vues selon les flèches A et B des figures 12 et 13, - la figure 15 est une vue en coupe transversale selon XV-XV, schématique et partielle, du dispositif des figures 12, 13, 14a et 14b, - les figures 16a et 16b sont des vues en perspective, schématiques et partielles, du deuxième organe de jonction du dispositif des figures 1 à 4, - les figures 17a et 17b sont des vues selon les flèches A et B des figures 16a et 16b, - la figure 18 est une vue en coupe transversale selon XVIII-XVIII, schématique et partielle, du dispositif des figures 16a, 16b, 17a et 17b, - la figure 19 en est une vue en éclaté, - la figure 20 est une vue en perspective, schématique et partielle, de la transmission optique du dispositif des figures 1 à 4, - la figure 20a en est une vue selon la flèche A, la figure 20b en est une coupe transversale selon B-B, - les figures 20c et 20d sont des vues de détails de la figure 20b, - les figures 21a et 21b sont des vues en perspectives de dessus et de dessous de l’un des organes de jonction, - les figures 22a et 22b sont des vues en perspectives de dessus et de dessous de l’autre des organes de jonction, - la figure 23 a est une vue - la figure 23b en est une coupe transversale selon B-B, - les figures 23c et 23d sont des vues de détails de la figure 23b, - la figure 24 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’un ensemble conforme à l’invention, - la figure 25 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une variante de réalisation, - la figure 26 en est une vue en éclaté, - la figure 27 est une vue selon la flèche XXVII des figures 25 et 26, - la figure 28 en est une vue en coupe transversale selon XXVIII-XXVIII, - la figure 29a est une vue de dessus, analogue à la figure 4, d’une variante de réalisation, - la figure 29b en est une vue en coupe transversale selon B-B, - la figure 30 est une vue en perspective d’une variante de réalisation, - la figure 3 la en est une vue de dessus, - la figure 3 lb en est une vue en coupe transversale selon B-B, - les figures 3 le et 3 ld en sont des vues de détails, - la figure 32a est une vue en perspective de la bielle de la figure 30, et - la figure 32b en est une vue en coupe transversale selon B-B.
On a illustré aux figures 1 à 19 un dispositif 1 de liaison mécanique et de transmission optique et électrique et entre un premier élément El et un deuxième élément E2, lesquels sont indiqués en pointillés sur la figure 1.
Le dispositif comporte une première partie de connexion 10 destinée à être fixée au premier élément El, et une deuxième partie de connexion 20 destinée à être fixée au deuxième élément E2.
Le dispositif comporte en outre un premier organe de jonction 30 relié optiquement et électriquement avec le premier élément, et monté sur la première partie de connexion, comme on peut le voir sur la figure 2, et un deuxième organe de jonction 40 relié optiquement et électriquement avec le deuxième élément E2, disposé dans la deuxième partie de connexion 20.
La deuxième partie de connexion 20 est disposée au moins en partie entre la première partie de connexion 10 et le premier organe de jonction 30, comme on peut le voir sur la figure 4. Les deux parties de connexion 10 et 20 définissent une liaison rotule entre les premier et deuxième éléments El et E2, grâce à leur forme spécifique qui sera décrite ci-après.
En outre, les premier et deuxième organes de jonction 30 et 40 sont configurés pour permettre une transmission optique et électrique de l’un à l’autre, de sorte que le dispositif 1 permet une transmission à la fois mécanique, optique et électrique entre les premier et deuxième éléments El et E2. Le premier organe de jonction et le deuxième organe de jonction sont tous deux disposés dans la deuxième partie de connexion 20.
On va maintenant décrire plus en détails la configuration des parties de connexion.
La deuxième partie de connexion 20 est mobile par rapport à la première partie de connexion 10 selon trois degrés de liberté. A cet effet, la deuxième partie de connexion 20 est mobile en rotation autour d’un axe Z de la première partie de connexion 10 d’un angle de 360°. Autrement dit, la deuxième partie de connexion 20 est entièrement libre en rotation autour de l’axe Z de la première partie de connexion 10. L’axe Z est un axe central pour la première partie de connexion 10.
En outre, la deuxième partie de connexion est mobile en rotation autour de tous les axes X perpendiculaire à l’axe Z d’un angle maximum de débattement de l’ordre de 22,5°. Les axes X forment un plan P perpendiculaire à l’axe Z, lequel est le plan des figures 3a, 3b et 7.
Comme illustré aux figures 5 à 8, la première partie de connexion 10 comporte une portion concave 11. Cette portion concave 11 présente une surface intérieure au moins partiellement sphérique. La surface intérieure de la première partie de connexion a une forme générale annulaire, qui forme une portion d’une première sphère s’étendant à 360° autour de l’axe central Z et s’étend dans une portion angulaire comprise entre deux angles a et β mesurés à partir du centre de la première sphère perpendiculairement par rapport à l’axe central Z, comme illustré sur la figure 8. L’angle a est par exemple de l’ordre de 12,5°. L’angle β est par exemple de l’ordre de 25°. La première sphère a un rayon Ri par exemple de l’ordre de 20 mm.
Comme illustré aux figures 9 à 11, la deuxième partie de connexion 20 présente une concavité extérieure opposée à la concavité de la portion concave 11. La deuxième partie de connexion est ainsi partiellement disposée dans la première partie de connexion. La deuxième partie de connexion 20 comporte une surface extérieure 21 au moins partiellement sphérique, qui a une forme générale annulaire, et qui forme une portion de deuxième sphère s’étendant à 360° autour d’un axe central Y de la deuxième partie de connexion 20 et s’étend dans une portion angulaire comprise entre deux angles γ et δ mesurés à partir du centre de la deuxième sphère perpendiculairement par rapport à l’axe central Y, comme on peut le voir sur la figure 11. L’angle γ est par exemple de l’ordre de 50°. L’angle δ est par exemple de l’ordre de 5°. La deuxième sphère a un rayon R2 par exemple de l’ordre de 20 mm.
Par ailleurs, comme illustré aux figures 12 à 15, le premier organe de jonction 30 comporte une portion convexe 31, qui prend la forme d’une surface extérieure partiellement sphérique. La surface extérieure du premier organe de jonction 30 a une forme générale annulaire, qui forme une portion de quatrième sphère s’étendant à 360° autour de l’axe central Z et s’étend dans une portion angulaire comprise entre les deux angles a et β décrits plus haut. La quatrième sphère a un rayon R4 de l’ordre de 18 mm.
La deuxième partie de connexion 20 présente une concavité intérieure opposée, qui a la forme d’une surface intérieure 22 partiellement sphérique. Le premier organe de jonction peut ainsi être partiellement disposé dans la deuxième partie de connexion, comme on peut le voir sur la figure 4. La surface intérieure de la deuxième partie de connexion 20 a une forme générale annulaire, qui forme une portion d’une troisième sphère s’étendant à 360° autour de l’axe central Y et s’étend dans une portion angulaire comprise entre les deux angles γ et δ décrits plus haut. La troisième sphère a un rayon R3 de l’ordre de 18 mm.
Une telle configuration permet d’assurer la possibilité de rotation de la deuxième partie de connexion 20 entre la première partie de connexion 10 et le premier organe de jonction 30.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 9, la deuxième partie de connexion comporte une surface intérieure 22 présentant une gorge radiale 24 s’étendant sur une partie au moins de la hauteur de la surface intérieure 22. La gorge radiale 24 s’étend dans un plan contenant l’axe central Y de la deuxième partie de connexion, comme on peut le voir sur la figure 11.
En outre, le deuxième organe de jonction comporte, comme illustré aux figures 16a à 19, une plaque rotative 42 équipée d’un ergot 43 destiné à être reçu dans la gorge radiale 24 de la deuxième partie de connexion 20. La plaque rotative 42 est de forme générale discoïde, s’étendant de manière sensiblement plane, selon le plan P précité. Elle est mobile en rotation autour de l’axe Z précité de la première partie de connexion 10 d’un angle de 360°.
Le mouvement de rotation de la plaque rotative autour de l’axe Z peut se transmettre à la deuxième partie de connexion, et réciproquement, grâce à la coopération de l’ergot 43 dans la gorge radiale 24. En outre, la plaque rotative reste parallèle au plan P, l’ergot de la plaque rotative se déplaçant dans la gorge radiale lors d’un déplacement de la deuxième partie de connexion autour des axes X et du plan P.
Le dispositif est configuré pour permettre une transmission électrique entre les premier et deuxième éléments El et E2. A cet effet, les premier et deuxième organes de jonction 30 et 40 comportent chacun un collecteur de transmission de courant électrique, respectivement 35 et 45. Le deuxième collecteur de transmission 46 est fixé à la plaque rotative 45, comme on peut le voir sur la figure 16a. Chacun des deux collecteurs de transmission 36, 46 a une forme générale plane et discoïde.
Chacun des collecteurs de transmission 35, 45 comportent six pistes pour la transmission électrique, respectivement 36 et 46, comme illustré aux figures 12, 13, 14a d’une part, et 22a d’autre part. L’une des pistes permet la transmission de la masse et les autres du courant électrique. Les pistes 36 et 46 de chacun des deux collecteurs de transmission 35 et 45 sont circulaires et concentriques.
Les deux collecteurs de transmission 35, 45 comportent le même nombre de pistes avec le même dessin. Ils sont symétriques l’un de l’autre par rapport au plan P. Les deux collecteurs de transmission sont mobile en rotation l’un par rapport à l’autre autour de l’axe Z, mais fixes par rapport au plan P. Ils sont de forme générale discoïde et s’étendent de manière sensiblement plane, parallèlement l’un à l’autre selon le plan P.
Afin de permettre la transmission électrique entre les premier et deuxième collecteurs 35, 45, le dispositif comporte une pluralité de billes 50 disposées entre le premier collecteur de transmission 35 du premier organe de jonction 30 et le deuxième collecteur de transmission 45 du deuxième organe de jonction 40, qui sont retenues dans une pièce de maintien 52, comme illustré sur les figures 16a et 19. Les billes 50 comportent au moins un revêtement électriquement conducteur. Elles peuvent notamment être réalisées dans un matériau électriquement conducteur, par exemple de l’acier inoxydable. La pièce de maintien 52 a la forme d’une plaque de forme générale discoïde, laquelle est percée d’orifices 53 dans lesquels sont disposées les billes 50.
Par ailleurs, la première partie de connexion 10 comporte un premier connecteur électrique de réception 15 recevant les données électriques du premier élément El, visible sur les figures 3b, 6 et 7. Le premier connecteur électrique de réception 15 est de forme générale discoïde et s’étend de manière sensiblement plane, selon le plan P.
De même, la deuxième partie de connexion 20 comporte un deuxième connecteur électrique de réception 25 recevant les données électriques du deuxième élément E2. Le deuxième connecteur électrique de réception 25 est de forme générale discoïde et s’étend de manière sensiblement plane, selon un plan Q perpendiculaire à l’axe central Y. Le plan Q est le plan des figures 17a et 17b.
Le deuxième connecteur électrique de réception 25 comporte des flexibles de jonction électrique 27 le reliant au deuxième connecteur de transmission 45.
Le dispositif est également configuré pour permettre une transmission optique entre les premier et deuxième éléments El et E2. Le dispositif comporte à cet effet un anneau optique 60 disposé sur l’un des organes de jonction 30 ou 40, à savoir sur le premier organe de jonction 30, comme illustré plus en détails aux figure 20 à 23d. L’anneau optique 60 est de forme générale annulaire et s’étend de manière sensiblement plane, parallèlement au plan P. La lumière est conduite vers ou depuis l’anneau optique 60 par deux fibres optiques 61, comme illustré sur la figure 20 par exemple.
Le dispositif comporte encore deux émetteurs-récepteurs optiques 62 et 63, chacun sur l’un des collecteurs de transmission, qui sont chacun disposés face à l’anneau optique 60 précité. L’invention porte encore sur un ensemble 5 comportant quatre dispositifs 1 tels que décrits ci-dessus, couplés les uns aux autres, comme illustré à titre d’exemple à la figure 24.
Dans cet exemple, la première partie de connexion 10 du premier dispositif 1 forme le premier élément pour le deuxième dispositif adjacent. Le premier dispositif 1 est relié au deuxième dispositif 1 l’un par sa première partie de connexion 10 et l’autre par sa deuxième partie de connexion 20.
Les deuxième et troisième dispositifs 1 adjacents sont reliés entre eux chacun par leur première partie de connexion 10, et les troisième et quatrième dispositifs 1 adjacents par leur deuxième partie de connexion 20.
Deux dispositifs adjacents sont accouplés entre eux par une bague d’assemblage 70, afin d’assurer le maintien des deux parties de connexion consécutives de l’un et de l’autre des dispositifs.
Chacune des première et deuxième partie de connexion comporte des pattes d’encliquetage 72 pour permette la fixation d’une partie de connexion à une autre. Les pattes d’encliquetage peuvent être toutes identiques, sauf à prévoir un système de détrompage pour assurer la bonne orientation des parties de connexions par rapport à l’axe Z.
Dans une variante de réalisation, les collecteurs de transmission 35, 45 et les billes 50 peuvent être disposées de manière tubulaire plutôt que de manière planaire. A titre d’exemple, on a illustré aux figures 25 à 28 un mode de réalisation comportant cinq pistes 36, 46 de transmission, les pistes ayant chacune la forme d’une bague dont la surface intérieure est une portion de cône, comme visible sur la figure 26, entre lesquels sont disposées des billes 50 retenues dans une pièce de maintien 52, comme dans un roulement. On a ainsi 5 pièces de maintien 52 logeant 5 séries de billes 50.
Le courant est amené à chacun des pistes par des tiges axiales 37, 47, passant à l’intérieur des pistes ou à l’extérieur.
Dans une variante de réalisation, la deuxième partie de et le deuxième organe de jonction peuvent être articulé entre eux de manière rigide. A titre d’exemple, on a illustré aux figure 29a et 29b la possibilité de relier la deuxième partie de connexion 20 et le deuxième organe de jonction 40 par une bielle de synchronisation 80 permettant d’assurer la transmission du mouvement de rotation de la plaque rotative du deuxième organe de jonction autour de l’axe Z à la deuxième partie de connexion, et réciproquement.
La bielle peut être fixée par une liaison rotule d’une part à la deuxième partie de connexion et d’autre part au deuxième organe de jonction.
Le dispositif selon l’invention peut en variante encore permettre une liaison mécanique et des transmissions optique, électrique et fluidique. A titre d’exemple, on a illustré aux figures, on a également illustré aux figures 30 à 32b un autre exemple de réalisation, comportant également une bielle 80, dans lequel la jonction rotule est étanche, de manière à permettre également une liaison fluidique dans la bielle. La bielle 80 est creuse, et comporte dans ce cas une première partie de bielle 81 et une deuxième partie de bielle 82 reliées en jonction translation, limitée en course et étanche, de manière permettre la liaison fluidique dans la bielle 80. La première partie de bielle 81 est configurée pour glisser en partie dans la deuxième partie de bielle 82.
Cet exemple diffère également du mode de réalisation des figures 1 à 19 par la valeur des angles a et β et γ et δ.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits. Le dispositif peut encore comporter un ou plusieurs capteurs, par exemple un ou plusieurs capteurs à ultrasons, ou encore un ou plusieurs capteurs à infrarouge. De tels capteurs peuvent permettre de jouer un rôle d’anticollision, ou encore de repérage dans l’espace.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (1) de liaison mécanique et de transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique entre un premier élément (El) et un deuxième élément (E2), comportant : - une première partie de connexion (10) destinée à être fixée au premier élément (El), - un premier organe de jonction (30) relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le premier élément (El), et monté sur la première partie de connexion (10), - une deuxième partie de connexion (20) destinée à être fixée au deuxième élément (E2), disposée au moins en partie entre la première partie de connexion (10) et le premier organe de jonction (30) et définissant une liaison rotule entre les premier et deuxième éléments, et - un deuxième organe de jonction (40) relié optiquement et/ou électriquement et/ou en relation fluidique avec le deuxième élément (E2), disposé dans la deuxième partie de connexion (20), les premier et deuxième organes de jonction (30, 40) étant configurés pour permettre une transmission optique et/ou électrique et/ou fluidique de l’un à l’autre.
  2. 2. Dispositif selon la revendication précédente, la deuxième partie de connexion (20) étant mobile en rotation autour d’un axe (Z) de la première partie de connexion (10) d’un angle supérieur à 180°, mieux supérieur à 210°, notamment de 360°.
  3. 3. Dispositif selon la revendication précédente, la deuxième partie de connexion (20) étant mobile en rotation autour d’au moins un axe (X) perpendiculaire à l’axe (Z) d’un angle maximum strictement supérieur à 0°, mieux supérieur à 10°, voire supérieur 20°, voire autour de plusieurs axes X perpendiculaires à l’axe Z.
  4. 4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, la première partie de connexion (10) comportant une portion concave (11), et la deuxième partie de connexion (20) présentant une concavité extérieure opposée.
  5. 5. Dispositif selon la revendication précédente, la portion concave de la première partie de connexion (10) présentant une surface intérieure au moins partiellement sphérique et la deuxième partie de connexion (20) comportant une surface extérieure (21) au moins partiellement sphérique.
  6. 6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, le premier organe de jonction (30) comportant une portion convexe (31) , et la deuxième partie de connexion (20) présentant une concavité intérieure opposée.
  7. 7. Dispositif selon la revendication précédente, la deuxième partie de connexion (20) présentant une surface intérieure (22) au moins partiellement sphérique et le premier organe de jonction comportant une surface extérieure au moins partiellement sphérique.
  8. 8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, la deuxième partie de connexion (20) comportant une surface intérieure présentant une gorge radiale (24) s’étendant sur une partie au moins de la hauteur de la surface intérieure.
  9. 9. Dispositif selon la revendication précédente, le deuxième organe de jonction comportant une plaque rotative (42) équipée d’un ergot (43) destiné à être reçu dans la gorge radiale (24) de la deuxième partie de connexion.
  10. 10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, les deux premier et deuxième organes de jonction (30, 40) comportant chacun un collecteur de transmission (35, 45) de courant électrique.
  11. 11. Dispositif selon la revendication précédente, comportant une pluralité de billes (50 )disposées entre le premier collecteur de transmission (35) du premier organe de jonction et le deuxième collecteur de transmission (45) du deuxième organe de jonction afin de permettre une transmission électrique entre les premier et deuxième collecteurs.
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