WO1996007513A1 - Systeme telescopique - Google Patents

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WO1996007513A1
WO1996007513A1 PCT/FR1995/001150 FR9501150W WO9607513A1 WO 1996007513 A1 WO1996007513 A1 WO 1996007513A1 FR 9501150 W FR9501150 W FR 9501150W WO 9607513 A1 WO9607513 A1 WO 9607513A1
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WO
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screw
nut
modules
telescopic system
housing
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Application number
PCT/FR1995/001150
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English (en)
Inventor
Philippe Garrec
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
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Publication date
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Priority to EP95929930A priority patent/EP0729399B1/fr
Priority to JP50925596A priority patent/JP3361526B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B25J18/02—Arms extensible
    • B25J18/025—Arms extensible telescopic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/2056—Telescopic screws with at least three screw members in coaxial arrangement
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18568—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
    • Y10T74/18576—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including screw and nut
    • Y10T74/18672—Plural screws in series [e.g., telescoping, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a telescopic system. Mechanisms composed of several modules are thus called that can be deployed or folded at will into one another, or optionally one next to the other to adjust their total length.
  • a first distinction will be made by " only looking at mechanisms for which the deployment stroke is greater than the length of the mechanism in the folded state, which requires using at least two modules comprising an element of deployable extension (such as a sliding tube) and a mechanism that unites this extension element to a previous extension element or to a fixed element serving as a base for the mechanism to vary the distance between them and thus control deployment of the element elongation.
  • the system is then complicated by the need to add mechanical links to unite the mechanisms in order to control both or successively the deployment of all the elongation elements.
  • a common telescopic system used for certain hydraulic cranes, consists of several concentric tubes connected to each other by jacks arranged in series and communicating with each other by fluid conduits so that a single pressure source can deploy them successively. The command is then ensured by a single action.
  • a single multiple effect cylinder that is to say composed of several nested and sliding cylinders, can also be used with the same advantage. But the jacks are quite heavy and bulky devices, which also require flexible power cables and sensors which complicate their installation. This solution should therefore not be adopted in applications such as robotics, where it is desired to reduce as much as possible the total weight of the system and the size of the command and control means.
  • a completely different system consists in providing the deployment elements with pulleys and cables which connect them together by forming zigzags. Just pull on one end of the cable to lift the elements simultaneously.
  • This system used for certain ladders and certain elevators, is characterized by a defect in rigidity which can be precious for firefighters or movers who must dock the ladder to a building, but inadmissible in other applications, and presents the disadvantages of a low load capacity as well as problematic behavior of cables and pulleys over time.
  • FIG. 1 A more complicated system, although fairly simple to build, fairly low weight and good rigidity, is described using FIG. 1. It was used in a robot and consists of three deployment modules 1a, 1b and 1a each of which comprises a screw 2, a nut 3 engaged with the screw 2, an input pulley 4 fixed to a rear end of the screw 2, an output pulley 5, fixed around the nut 3 and coaxial with it, a bearing surface of the screw 6 towards the rear of the screw 2 but in front of the pulley 4, a nut bearing surface 7, a rear stop 8 located on the screw 2 just in front of the screw bearing surface 6 and a front stop 9 located at the very front of screw 2; the essential elements of these stops 8 and 9 are coaxial springs with the screw 2.
  • the input pulley 4 of the intermediate module 1b is connected by a belt 10 to the output pulley 5 of the first module 1a, and the output pulley 5 of the module 1b is connected by another belt 11 to the front pulley 4 of the third modulate it.
  • a third belt 12 connects the pulley 4 of the first module 1a to a drive pulley 13 of a motor 14 fixed to a frame 15.
  • the modules 1 each further comprise a tube 16 provided with a bearing 17 for the scope of support nut 7 of this module and a bearing 18 for the bearing surface of screw 6 of the next module, with the exception of course of the tube 16 of the third module which is the last of the system and is therefore devoid of the bearing 18.
  • the tubes 16 are concentric, sliding one within "the other and in an outer tube 19 that rises from the frame 15 and secured thereto and carries a bearing 20 for the screw 6 scope of support of the first module la.
  • Elementary mechanical devices which are not shown, such as slides, grooves or sockets of polygonal sections, join the tubes 16 and 19 together and prevent them from rotating freely while allowing them to slide.
  • Starting the engine 14 turns the screw 2 of the first module 1a, and the nut 3 is supposed to remain stationary in rotation and move in translation, driving the tube 16 of the first module 1a and the other modules 1b and 1a, until they reach one of the stops 8 and 9 according to the direction of rotation of the motor 14.
  • the nut 3 is then blocked and becomes integral with the screw 2, and transmits its rotation to the screw 2 of the last module 1b by the belt 10, which moves the nut 3 and the tube 16 of this module 1b, and so on until the mechanisms of all the modules 11 are blocked.
  • experience proves that the system is not determined perfectly in the direction of the kinematics, because if greater friction than expected arise between a screw and a nut, the nut is integral with the screw from the start and the movement first concerns the following modules, before possibly a complete blocking of the latter requires a resumption of the translation of this nut while defeating friction.
  • Another disadvantage, perhaps more serious, is the presence of the stops 8 and 9 which must be provided with springs to avoid the shocks of the nuts 3.
  • the total deployment is known, but the stops cause dynamic variations in friction and the inertia, sources of disturbances for a controlled system. We may wish for a more regular and predictable behavior of the system.
  • the objective of the invention is to improve the latter system by ensuring regular deployment of the modules and possibly, in one embodiment, an almost perfect concentricity of the mechanisms to obtain a better static balance of the system and a small total footprint.
  • the invention therefore relates to a telescopic system composed of several modules comprising each a housing, a nut freely rotating in the housing and retained in translation in the housing, and a screw engaged in the nut, the housings being mutually freely sliding and retained in rotation, the modules being arranged in a chain, characterized in that neighboring modules in the chain are interconnected by a rotation transmission coupling between one of the rotating parts, screw and nut, of each of them and that each of the modules comprises a rotation transmission link between its screw and his nut.
  • FIG. 1 already described, illustrates a system of the prior art
  • FIG. 2 illustrates a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 illustrates an alternative embodiment
  • FIG. 4 illustrates a module of a second embodiment of the invention
  • the device of FIG. 2 comprises at least two deployment modules 25a and 25b, which can be extended by others and in any total number, as for the following embodiment.
  • These modules include a screw 26, a nut 27 engaged on the screw 26, a screw gear 28 on the front of the screw 26, a nut gear 29 on the nut 27, a transmission axis 30 parallel to the screw 26, a gear wheel with an axis 31 at the front of the transmission axis 30 and meshing with the gear wheel with screws 28, a socket 32 in which the transmission axis 30 slides while being there retained in rotation by splines 33, and a toothed wheel of socket 34 meshing with the toothed wheel of nut 29.
  • Each module also comprises a tube 35 provided with a bearing 36 in which rests a bearing surface 37 of the screw 26, between the threaded part of the screw 26 and the toothed wheel of the screw 28, and with a bearing 41 which supports a range of the transmission axis 30 just behind the pinion wheel 31.
  • the nut 27 and the socket 32 they are supported in bearings 38 and 39 of the tube 35 of the module 25 above, or, for the first module 25a, of a base tube 42 coaxial with the tube 35 and fixed to a frame 37 of the system.
  • the screw gear 28 meshes with the sleeve gear 34 of the next module 25.
  • a motor 40 fixed to the frame 43 drives the nut 27 of the first module 25a
  • the movement is transmitted by the toothed wheels of nut 29, sleeve 34, axis 31 and screw 28 to the screw 26 of this module 25a, as well as to the gear toothed sleeve 34 of the next module 25b, then to the nut 27 of this module 25b by the gear toothed nut 29, to the screw 26 of this module 25b by the toothed wheels of nut 31 and screws 28, and again to screws 26 and nuts 27 of the following modules 25c, etc.
  • Ball screws can be chosen with large helix angles, of the order of 45 °.
  • a reversible system allows an automatic stopping of the deployment, even if the engine is still running, by limiting the engine effort to a determined value of resistance encountered.
  • the numerous toothed wheels offer great possibilities for adjusting the reason for the mechanisms, that is to say the ratio of the translation of the screw on the rotation of the nut.
  • This first embodiment of the invention has the disadvantage of an increase in weight produced by the transmission axes 30 compared to the previous mechanism, and it does not improve the concentricity of the mechanisms of the different modules 25.
  • the variant embodiment of the Figure 3 is free from these defects, because the mechanisms of its modules are all concentric, and more simple and light.
  • the screws referenced by 26a, 26b and 26c in this embodiment, are hollow and penetrate the one inside the other tapering towards the end, with the exception of the screw 26c which may be solid.
  • the nuts 27b and 27c are here integral with the screw 26a or 26b of the previous module, and of course coaxial with this screw, and moreover the sockets 32b and 32c are integral with the transmission axis 30a or 30b of the previous module, with as a consequence that the transmission axes 30a and 30b of the modules which comprise them, namely the first two 35a and 35b, are concentric and slide one inside the other.
  • This achievement works much like the previous one, thanks to the rotations of the motor which are transmitted both to all the screws and to all the nuts, and with different angles between the screws and the nuts to produce a screwing and a translation of modules. Its only drawback, due to the smaller number of gears, is that the transmission ratios are less easy to choose freely.
  • a module 55 for deploying the telescopic system also comprises a screw 56, a nut 57 and a socket 58, these being engaged on this one by threads 59 and grooves 60 of the screw 56.
  • the screw 56 is therefore a grooved screw which drives the sleeve 58 in rotation but which is free relative to it in translation.
  • Ball bearings 61 and 62 allow the nut 57 and the socket 58 to rotate freely in a tube 63 coaxial with them and the screw 56.
  • toothed wheel 1 nut 64 there is a toothed wheel 1 nut 64, a toothed wheel sleeve 65 and two pinions 66 and 67, engaged respectively with these two toothed wheels 64 and 65, and that a connecting pin 68 engaged in a bore of the tube 63 unites.
  • the connecting pin 68 pivots freely in the bore and that the pinions 66 and 67 are together, the assembly forms a reducing gear train.
  • the screw 56 passes through the toothed wheels 64 and 65, which are hollowed out in the center, without touching them.
  • a rotation of the nut 57 causes a different rotation of the sleeve 58 and the screw 56, and therefore a translation by screwing of the latter.
  • the rotation can be imposed on the nut 57 by another grooved screw surrounding the other 56 and secured to the nut 57 opposite the gear train or, as shown, by means of a another gear train identical or analogous to the previous one and comprising a second toothed nut wheel 69, a screw toothed wheel 70, and two pinions 71 and 72, rotating together with a connecting pin 73 engaged in a bore of the tube 63 and engaged respectively with the toothed wheels 69 and 70; the grooved screw of the previous module, referenced by 74, is integral with the screw gear 70.
  • FIG. 5 completely illustrates a telescopic system incorporating the module of Figure 4.
  • the screw 56a of the first is rigidly joined to the nut 57b of the second.
  • the screw 56b of the second module 55b which constitutes the end of the system, is terminated by an articulated pad 79 which can serve as a support element: the system is then an extendable stand of walking robot.
  • the nut 57a of the first module 55a is driven by a motor 80 engaged in the tube 63a. It is a ring motor, the recess of which passes the screw 56a. Space, which can be occupied by other motors, sensors or other devices, remains behind the motor 80 in the tube 63a.
  • a jack 81 can join the tubes 63a and 63b: it then constitutes the mechanism which regulates their position, in place of the motors described above; the motor 80 is then omitted.
  • Such a jack of orientation parallel to the direction of deployment, can be used when the screw-nut systems are reversible, regardless of the embodiment chosen.

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Abstract

Système télescopique formé de modules dont l'élément essentiel est un système à vis (56) et écrou (57). Selon l'invention, une transmission mécanique (58, 60, 64 à 68) impose des rotations de rapport constant et différent de l'unité entre la vis et l'écrou, et donc une translation déterminée de la vis pour une rotation déterminée de l'écrou. La vis est liée à l'écrou de l'étage suivant. Le déploiement simultané et uniforme de tous les modules du système est ainsi commandé. De plus, les vis (56 et 74) peuvent être concentriques et le système n'est pas très pesant. Application à la robotique en particulier.

Description

SYSTEME TELESCOPIQUE
DESCRIPTION
L'invention concerne un système télescopique. On appelle ainsi des mécanismes composés de plusieurs modules qu'on peut à volonté déployer ou replier les uns dans les autres, ou éventuellement les uns à côté des autres pour régler leur longueur totale.
On les rencontre dans de nombreux domaines techniques tels que les grues, les échelles ou les appendices de robots pour atteindre un but à distance variable ou pour d'autres fonctions, spécifiques à chaque appareil dans lequel ils sont incorporés. Dans le cas de robots marchant sur une série de jambes réparties en deux jeux qui, alternativement, touchent le sol pour soutenir le robot puis sont soulevées et avancées, des mécanismes télescopiques équipant les jambes pour les accourcir et les allonger permettent d'accomplir ce procédé de façon simple, car il suffit de faire glisser les jambes le long du robot pour les avancer une fois qu'elles sont soulevées du sol. Les jambes peuvent rester droites, et il est inutile de les diviser en tronçons articulés entre eux et au robot pour essayer de reproduire la marche humaine, qui exige une structure plus complexe et pose des problèmes d'équilibre.
On fera une première distinction en " ne s'intéressant qu'aux mécanismes pour lesquels la course de déploiement est plus grande que la longueur du mécanisme à l'état replié, ce qui impose d'utiliser au moins deux modules comprenant un élément d'allongement déployable (tel qu'un tube coulissant) et un mécanisme qui unit cet élément d'allongement à un élément d'allongement précédent ou à un élément fixe servant de base au mécanisme pour faire varier la distance qui les sépare et commander ainsi le déploiement de l'élément d'allongement. Le système est alors compliqué par la nécessité d'ajouter des liaisons mécaniques pour unir les mécanismes afin de commander à la fois ou successivement le déploiement de tous les éléments d'allongement. Un système télescopique courant, utilisé pour certaines grues hydrauliques, consiste en plusieurs tubes concentriques reliés entre eux par des vérins disposés en série et communiquant entre eux par des conduits de fluide de façon qu'une source de pression unique puisse les déployer successivement. La commande est alors assurée par une seule action. Un vérin unique à effet multiple, c'est-à-dire composé de plusieurs cylindres emboîtés et coulissants, peut aussi être employé avec le même avantage. Mais les vérins sont des dispositifs assez pesants et encombrants, qui nécessitent de plus des câbles souples d'alimentation et des capteurs qui compliquent leur installation. Cette solution ne doit donc pas être retenue dans des applications telles que la robotique, où on désire réduire autant que possible le poids total du système et l'encombrement des moyens de commande et de contrôle.
Un système tout différent consiste à pourvoir les éléments de déploiement de poulies et de câbles qui les relient entre eux en formant des zigzags. Il suffit de tirer sur une extrémité de câble pour lever simultanément les éléments. Ce système, employé p'our certaines échelles et certains élévateurs, est caractérisé par un défaut de rigidité qui peut être précieux pour des pompiers ou des déménageurs qui doivent accoster l'échelle à un bâtiment, mais inadmissible dans d'autres applications, et présente les inconvénients d'une faible capacité de charge ainsi qu'une tenue problématique des câbles et poulies dans le temps.
Un système plus compliqué, bien qu'assez simple à construire, de poids assez faible et de bonne rigidité, est décrit à l'aide de la figure 1. Il a été utilisé dans un robot et se compose de trois modules de déploiement la, lb et le dont chacun comprend une vis 2, un écrou 3 en prise avec la vis 2, une poulie d'entrée 4 fixée à une extrémité arrière de la vis 2, une poulie de sortie 5, fixée autour de l'écrou 3 et coaxiale à lui, une portée d'appui de vis 6 vers l'arrière de la vis 2 mais en avant de la poulie 4, une portée d'appui d' écrou 7, une butée arrière 8 située sur la vis 2 juste en avant de la portée d'appui de vis 6 et une butée avant 9 située tout à l'avant de la vis 2 ; les éléments essentiels de ces butées 8 et 9 sont des ressorts coaxiaux à la vis 2.
La poulie d'entrée 4 du module intermédiaire lb est reliée par une courroie 10 à la poulie de sortie 5 du premier module la, et la poulie de sortie 5 du module lb est reliée par une autre courroie 11 à la poulie avant 4 du troisième module le. Enfin, une troisième courroie 12 relie la poulie 4 du premier module la à une poulie motrice 13 d'un moteur 14 fixé à un bâti 15. Les modules 1 comprennent encore chacun un tube 16 muni d'un palier 17 pour la portée d'appui d' écrou 7 de ce module et d'un palier 18 pour la portée d'appui de vis 6 du module suivant, à l'exception bien entendu du tube 16 du troisième module le qui est le dernier du système et est donc dépourvu du palier 18. Les tubes 16 sont concentriques, coulissent les uns dans "les autres et dans un tube externe 19 qui s'élève du bâti 15 dont il est solidaire et porte un palier 20 pour la portée d'appui de vis 6 du premier module la. Des dispositifs mécaniques élémentaires et qui ne sont pas représentés, tels que des glissières, des cannelures ou des emboîtements de sections polygonales, unissent les tubes 16 et 19 entre eux et les empêchent de tourner librement tout en leur permettant de coulisser. La mise en marche du moteur 14 fait tourner la vis 2 du premier module la, et l'écrou 3 est censé rester immobile en rotation et se déplacer en translation, entraînant le tube 16 du premier module la et les autres modules lb et le, jusqu'à ce qu'ils atteignent une des butées 8 et 9 selon le sens de rotation du moteur 14. L'écrou 3 est alors bloqué et devient solidaire de la vis 2, et transmet sa rotation à la vis 2 du dernier module lb par la courroie 10, ce qui déplace l'écrou 3 et le tube 16 de ce module lb, et ainsi de suite jusqu'à ce que les mécanismes de tous les modules 11 soient bloqués. Cependant, l'expérience prouve que le système n'est pas déterminé parfaitement au sens de la cinématique, car si des frottements plus importants que prévu surgissent entre une vis et un écrou, l'écrou est solidaire de la vis dès le départ et le mouvement concerne d'abord les modules suivants, avant éventuellement qu'un blocage complet de ces derniers n'impose une reprise de la translation de cet écrou en vainquant le frottement. Un autre inconvénient, peut-être plus grave, est la présence des butées 8 et 9 qui doivent être munies de ressorts pour éviter les chocs des écrous 3. Le déploiement total est connu, mais les butées provoquent des variations dynamiques des frottements et de l'inertie, sources de perturbations pour un système asservi. On peut souhaiter un comportement plus régulier et prévisible du système.
L'objectif de l'invention est de perfectionner ce dernier système en assurant un déploiement régulier des modules et éventuellement, dans une réalisation, une concentricité à peu près parfaite des mécanismes pour obtenir un meilleur équilibre statique du système et un faible encombrement total.
L'invention concerne donc un système télescopique composé de plusieurs modules comprenant chacun un boîtier, un écrou tournant librement dans le boîtier et retenu en translation dans le boîtier, et une vis engagée dans l'écrou, les boîtiers étant mutuellement librement coulissants et retenus en rotation, les modules étant disposés en chaîne, caractérisé en ce que des modules voisins dans la chaîne sont reliés entre eux par un accouplement de transmission de rotation entre l'une des parties tournantes, vis et écrou, de chacun d'eux et que chacun des modules comprend une liaison de transmission de rotation entre sa vis et son écrou.
On va maintenant décrire l'invention plus en détail à l'aide des figures suivantes, annexées à titre non limitatif :
• la figure 1 déjà décrite illustre un système de l'art antérieur,
• la figure 2 illustre une première réalisation de l'invention,
• la figure 3 illustre une variante de réalisation,
• la figure 4 illustre un module d'une seconde réalisation de l'invention,
• et la figure 5 illustre complètement une seconde réalisation de l'invention.
Le dispositif de la figure 2 comprend au moins deux modules de déploiement 25a et 25b, qui peuvent être prolongés par d'autres et en nombre total quelconque, comme pour la réalisation suivante. Ces modules comprennent une vis 26, un écrou 27 en prise sur la vis 26, une roue dentée de vis 28 à l'avant de la vis 26, une roue dentée d'écrou 29 sur l'écrou 27, un axe de transmission 30 parallèle à la vis 26, une roue dentée d'axe 31 à l'avant de l'axe de transmission 30 et engrenant avec la roue dentée de vis 28, une douille 32 dans laquelle l'axe de transmission 30 coulisse tout en y étant retenu en rotation par des cannelures 33, et une roue dentée de douille 34 engrenant avec la roue dentée d'écrou 29.
Chaque module comprend encore un tube 35 muni d'un palier 36 dans lequel repose une portée d'appui 37 de la vis 26, entre la partie filetée de la vis 26 et la roue dentée de vis 28, et d'un palier 41 qui soutient une portée de l'axe de transmission 30 juste à l'arrière de la roue dentée d'axe 31. Quant à l'écrou 27 et à la douille 32, ils sont soutenus dans des paliers 38 et 39 du tube 35 du module 25 précédent, ou, pour le premier module 25a, d'un tube de base 42 coaxial au tube 35 et fixé à un bâti 37 du système.
Il importe de noter que, sauf pour le dernier module, la roue dentée de vis 28 engrène avec la roue dentée de douille 34 du module 25 suivant. Dans ces conditions, quand un moteur 40 fixé au bât 43 entraîne l'écrou 27 du premier module 25a, le mouvement est transmis par les roues dentées d'écrou 29, de douille 34, d'axe 31 et de vis 28 a la vis 26 de ce module 25a, ainsi qu'à la roue dentée de douille 34 du module 25b suivant, puis à l'écrou 27 de ce module 25b par la roue dentée d'écrou 29, a la vis 26 de ce module 25b par les roues dentées d'écrou 31 et de vis 28, et encore aux vis 26 et aux écrous 27 des modules suivants 25c, etc. Comme les rotations des écrous 27 et des vis 26 sont toutes imposées par les rapports de denture des engrenages, les translations des vis 26 et donc des tubes 35 le sont également ; aucun choc dû à une butée n'apparaît ; et comme les mouvements sont simultanés et qu'aucune temporisation n'existe si on néglige les jeux mécaniques, le déploiement est simultané pour tous les tubes 35. Ces résultats sont obtenus en conservant l'avantage de ne recourir qu'à un seul moteur 40, ou plus généralement un seul actionneur de commande. Il est possible d'évaluer parfaitement l'inertie des pièces des mécanismes, et leurs frottements avec une bonne précision, à tout instant du déploiement ou du repli, et donc de choisir des moyens de contrôle dynamique qui tiennent compte de ces facteurs et permettent une bonne précision de commande. Enfin, le système peut être rendu facilement réversible si les angles des vis 26 et les rendements des transmissions sont suffisants. On peut choisir pour cela des vis à billes avec de grands angles d'hélice, de l'ordre de 45°. Un système réversible permet un arrêt automatique du déploiement, même si le moteur est toujours en marche, par la limitation de l'effort moteur à une valeur bien déterminée de résistance rencontrée. Les nombreuses roues dentées offrent de grandes possibilités de réglage de la raison des mécanismes, c'est-à-dire du rapport de la translation de la vis sur la rotation de 1 'écrou. Cette première réalisation de l'invention présente par rapport au mécanisme précédent l'inconvénient d'un alourdissement produit par les axes de transmission 30, et elle n'améliore pas la concentricité des mécanismes des différents modules 25. Or la variante de réalisation de la figure 3 est exempte de ces défauts, car les mécanismes de ses modules sont tous concentriques, et de plus simples et légers. On a illustré ici encore un système à trois modules 45a, 45b et 45c de déploiement, bien que le troisième module 45c soit un module incomplet à l'extrémité du système et se limite à un tube 35c auquel est fixée une vis 26c. Il n'y a en réalité aucune limite théorique du nombre de modules.
Les vis, référencées par 26a, 26b et 26c dans cette réalisation, sont creuses et pénètrent les unes dans les autres en s'amenuisant vers l'extrémité, à l'exception de la vis 26c qui peut être pleine.
Les écrous 27b et 27c sont ici solidaires de la vis 26a ou 26b du module précédent, et bien entendu coaxiaux à cette vis, et de plus les douilles 32b et 32c sont solidaires de l'axe de transmission 30a ou 30b du module précédent, avec pour conséquence que les axes de transmission 30a et 30b des modules qui en comportent, à savoir les deux premiers 35a et 35b, sont concentriques et coulissent l'un dans l'autre. Cette réalisation fonctionne à peu près comme la précédente, grâce aux rotations du moteur qui sont transmises à la fois à toutes les vis et à tous les écrous, et avec des angles différents entre les vis et les écrous pour produire un vissage et une translation de modules. Son seul défaut, dû au plus petit nombre de roues dentées, est que les rapports de transmission sont moins faciles à choisir librement.
Une réalisation d'un genre différent sera décrite à l'aide de la figure 4. Un module 55 de déploiement du système télescopique comprend encore une vis 56, un écrou 57 et une douille 58, ceux-ci étant en prise sur celle-là par des filets 59 et des cannelures 60 de la vis 56. La vis 56 est donc une vis cannelée qui entraine la douille 58 en rotation mais qui est libre par rapport à elle en translation. Des roulements à billes 61 et 62 permettent à l'écrou 57 et à la douille 58 de tourner librement dans un tube 63 coaxial à eux et à la vis 56. Enfin, on trouve une roue dentée d1écrou 64, une roue dentée de douille 65 et deux pignons 66 et 67, en prise respectivement avec ces deux roues dentées 64 et 65, et qu'un axe de liaison 68 engagé dans un perçage du tube 63 unit. Comme l'axe de liaison 68 pivote librement dans le perçage et que les pignons 66 et 67 lui sont solidaires, l'ensemble forme un train d'engrenage réducteur. La vis 56 traverse les roues dentées 64 et 65, qui sont évidées au centre, sans les toucher.
Une rotation de l'écrou 57 entraîne une rotation différente de la douille 58 et de la vis 56, et donc une translation par vissage de cette dernière. La rotation peut être imposée à l'écrou 57 par une autre vis cannelée entourant l'autre 56 et solidaire de l'écrou 57 à l'opposé du train d'engrenage ou, comme on le représente, par l'intermédiaire d'un autre train d'engrenage identique ou analogue au précédent et comprenant une seconde roue dentée d'écrou 69, une roue dentée de vis 70, et deux pignons 71 et 72, tournant ensemble avec un axe 73 de liaison engagé dans un perçage du tube 63 et en prise respectivement avec les roues dentées 69 et 70 ; la vis cannelée du module précédent, référencé par 74, est solidaire de la roue dentée de vis 70. D'autres conceptions compatibles avec ce principe de fonctionnement sont possibles. On peut aussi supprimer le roulement à billes 62 pour que la douille 58 soit solidaire du tube 63, avec la conséquence est que la vis 56 de ce module est bloquée en rotation. Cette construction peut être retenue pour l'extrémité du système. On peut aussi souder la vis à l'extrémité d'un tube fermé à l'extrémité pour obtenir le même effet. La douille 58 est alors omise.
La figure 5 illustre complètement un système télescopique incorporant le module de la figure 4. On reconnaît deux modules 55a et 55b, dont la vis 56a du premier est rigidement unie à l'écrou 57b du second. La vis 56b du second module 55b, qui constitue l'extrémité du système, est terminée par un patin articulé 79 qui peut servir d'élément de support : le système est alors une béquille extensible de robot marcheur. L'écrou 57a du premier module 55a est mû par un moteur 80 engagé dans le tube 63a. Il s'agit d'un moteur en anneau dont l'evidement laisse passer la vis 56a. De l'espace, qu'on peut occuper par d'autres moteurs, des capteurs ou d'autres appareils, subsiste derrière le moteur 80 dans le tube 63a. Un vérin 81 peut unir les tubes 63a et 63b : il constitue alors le mécanisme qui règle leur position, à la place des moteurs décrits auparavant ; le moteur 80 est alors omis. Un tel vérin, d'orientation parallèle à la direction de déploiement, peut être utilisé quand les systèmes vis-écrou sont réversibles, quelle que soit par ailleurs la réalisation choisie.
Ces systèmes peuvent être commandés indifféremment par un écrou, ce qu'on a proposé jusqu'ici, ou par une vis. C'est alors normalement la vis d'extrémité qui est entraînée, par un moteur placé à son bout.

Claims

REVENDICATIONS (US-JP)
1. Système télescopique composé de plusieurs modules (25; 55) comprenant chacun un boîtier (35; 63), un écrou (27; 57) tournant librement dans le boîtier et retenu en translation dans le boîtier (35; 63), et une vis (26; 56) engagée dans l'écrou (27; 57), les boîtiers étant mutuellement librement coulissants et retenus en rotation, les modules étant disposés en chaîne, caractérisé en ce que des modules voisins dans la chaîne sont reliés entre eux par un accouplement de transmission de rotation (28, 34, 29; 69 à 73) entre l'une des parties tournantes, vis ou écrou, de chacun d'eux et que chacun des modules comprend une liaison de transmission de rotation (32, 33, 30, 21, 28; 64 à 68) entre sa vis et son écrou.
2. Système télescopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement de transmission de rotation entre la vis et l'écrou de modules voisins est un engrenage (28, 34, 29), la vis tournant librement dans le même boîtier (35) que l'écrou.
3. Système télescopique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison de transmission de rotation comprend une roue dentée intermédiaire (34) de l'engrenage, un axe (30) parallèle à la vis (26) et un engrenage comprenant une roue dentée (34) coulissant sur l'axe et une roue dentée (29) solidaire de l'écrou (27) en prise avec la vis (26), la roue dentée coulissant sur l'axe étant retenue en translation dans le boîtier (35) dudit écrou et tournant librement dans ledit boîtier. . Système télescopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de transmission de rotation comprend une douille (58) liée à la vis (56) par des cannelures (60) .
5. Système télescopique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la douille est retenue en translation dans le boîtier de l'écrou en prise avec la vis et tourne librement dans ledit boîtier (63) .
6. Système télescopique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison de transmission de rotation comprend un engrenage dont au moins une roue dentée (66, 67) tourne autour d'un axe (68) monté dans le tube (63) .
7. Système télescopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vis (26a, 56, 74) sont concentriques et pénètrent les unes dans les autres.
8. Système télescopique selon ma revendication 4, caractérisé en ce que les accouplements sont des accouplements rigides.
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