Dispositivo de posicionamiento angular que comprende dos conjuntos mecánicos de transmisión de movimiento imbricados con dos puntos muertos cada uno.

Dispositivo de posicionamiento angular que consta de un bastidor (2),

de un primer conjunto (10) mecánico de transmisión de movimiento y de un segundo conjunto (20) mecánico de transmisión de movimiento, comprendiendo el primer conjunto (10) mecánico:

• un primer soporte (11) unido de forma pivotante con el bastidor (2) según un primer eje (X1);

• una primera biela (12) unida de forma pivotante con el primer soporte (11) según un segundo eje (X2), paralelo al primer eje (X1);

• una segunda biela (13) unida de forma pivotante con la primera biela (12) según un tercer eje (X3), y unida de forma pivotante con el bastidor (2) según un cuarto eje (X4), siendo el tercer y el cuarto ejes paralelos al primero y al segundo ejes; y

un primer dispositivo (14) de accionamiento apto para hacer que la segunda biela (13) gire según el cuarto eje (X4),

comprendiendo el segundo conjunto (20) mecánico de transmisión de movimiento:

• un segundo soporte (21) unido de forma pivotante con el primer soporte (11) según un quinto eje (X5), no paralelo al primer eje (X1);

• una tercera biela (23) unida de forma pivotante con el segundo soporte según un séptimo eje (X7), paralelo al quinto eje (X5);

• una cuarta biela (24) unida de forma pivotante con la tercera biela (23) según un octavo eje (X8), y unida de forma pivotante con el bastidor (2) según un noveno eje (X9), siendo el octavo y el noveno ejes paralelos al quinto y al séptimo ejes; y

• un segundo dispositivo (25) de accionamiento apto para hacer que la cuarta biela (24) gire según el noveno eje (X9),

estando el dispositivo (1) de posicionamiento angular configurado de tal modo que el quinto eje sea paralelo al séptimo eje (X7) en una de las posiciones (α1, α2) angulares del primer soporte (11) alrededor del primer eje (X1)

caracterizado porque

el primer conjunto (10) mecánico de transmisión de movimiento está configurado de tal modo que el primer soporte (11) pueda adoptar dos posiciones (α1, α2) angulares diferentes alrededor del primer eje (X1) para cada una de las que la primera biela (12) y la segunda biela (13) generan un punto muerto para el primer soporte (11),

porque

la tercera biela (23) está unida de forma pivotante con el segundo soporte (21) según un sexto eje (X6) confundido con el primer eje en una de las posiciones angulares del segundo soporte (21) alrededor del quinto eje (X5), y porque el segundo conjunto (20) mecánico de transmisión de movimiento está configurado de tal modo que el segundo soporte (21) pueda adoptar dos posiciones angulares diferentes alrededor del quinto eje (X5) para cada una de las que la tercera biela (23) y la cuarta biela (24) generan un punto muerto para el segundo soporte (21).

Dispositivo de posicionamiento angular que comprende dos conjuntos mecánicos de transmisión de movimiento imbricados con dos puntos muertos cada uno La invención se sitúa en el campo de la transmisión de movimientos mecánicos. Esta se refiere a un dispositivo mecánico de posicionamiento angular y se aplica, en particular, a los instrumentos ópticos que precisan posicionar un elemento como un espejo en tres posiciones predefinidas.

Existen numerosos dispositivos mecánicos para realizar un posicionamiento angular. Por ejemplo, un simple motor paso a paso puede permitir un posicionamiento angular según uno de sus pasos. Sin embargo, los dispositivos convencionales pueden resultar poco aptos para algunas aplicaciones. Este es, por ejemplo, el caso cuando son necesarias precisiones angulares del orden de la centésima de grado. Además, encontramos dificultades adicionales cuando se desea obtener una buena estabilidad y una buena fiabilidad de las diferentes posiciones angulares. Dicho de otro modo, es difícil obtener posiciones precisas que puedan mantenerse durante unos periodos de tiempo dados, y que se puedan recuperar después de haberlas abandonado. En particular, encontramos estrictas exigencias en términos de precisión, de estabilidad y de fiabilidad en el campo de la instrumentación óptica. A título de ejemplo, un instrumento óptico puede necesitar la calibración de uno de sus sensores. Esta calibración puede consistir en orientar un espejo en tres posiciones angulares diferentes. Una primera posición, llamada posición escena, corresponde a la posición en la que el espejo refleja una radiación desde una zona que hay que estudiar. Se dice que el espejo apunta hacia la zona que hay que estudiar. Otras dos posiciones, llamadas posiciones de calibración, corresponden a unas posiciones en las que el espejo refleja la radiación de unas fuentes de referencia. Estos emisores de referencia son, por ejemplo, unos cuerpos negros o un apuntamiento hacia el espacio frío. La calibración del sensor necesita en este caso un posicionamiento del espejo en la primera posición de calibración, y a continuación en la segunda posición de calibración, y por último en la posición escena.

Uno de los elementos que influyen en el comportamiento del dispositivo mecánico de posicionamiento es por supuesto el actuador. Por norma general, se trata de un motor eléctrico rotativo. Se pueden utilizar diferentes tipos de motores eléctricos. Los motores de bobina móvil, denominados "voice coil", tienen una gran precisión. Sin embargo, necesitan un control por medio de un servomando en circuito cerrado y el mantenimiento en una posición dada exige una alimentación eléctrica permanente. Los actuadores piezoeléctricos también presentan una gran precisión. Sin embargo, también deben controlarse mediante un servomando en circuito cerrado. Además, presentan un producto fuerza-carrera relativamente bajo. En la práctica, es por lo tanto necesario utilizar unos actuadores piezoeléctricos de grandes dimensiones. Los motores paso a paso tienen por su parte la ventaja de poder controlarse sin circuito cerrado y permiten el mantenimiento de una posición sin que sea necesaria una alimentación. Por el contrario, la precisión angular es por lo general insuficiente. Una solución consiste en asociar un reductor mecánico al motor paso a paso. El reductor permite reducir el desplazamiento angular en la salida con respecto al desplazamiento angular del motor. De este modo, para cada paso del motor, el desplazamiento angular en la salida representa una fracción de este paso. El reductor puede, por ejemplo, adoptar la forma de un dispositivo de engranajes. Sin embargo, con el fin de obtener pequeñas relaciones de transmisión, por ejemplo del orden de centésimas, el dispositivo debe comprender un gran número de ruedas dentadas. Además de los problemas de complejidad y de tamaño, dicho reductor introduce una holgura y un par de resistencia. Existen algunos dispositivos de supresión de la holgura, pero introducen un par adicional. Otra solución de reductor se basa en la utilización de un brazo al que hace girar el motor por medio de dos bielas. El brazo está unido de forma pivotante con un bastidor. El motor hace girar a una primera biela. La segunda biela está unida a la primera biela mediante una primera unión de pivote y al brazo mediante una segunda unión de pivote. Cuando los ejes de estas dos uniones de pivote se encuentran en un mismo plano con el eje de rotación del motor, las dos bielas generan un punto muerto, es decir una configuración en la que el movimiento de rotación del brazo se invierte. Esta inversión va acompañada de una disminución puntual de la relación de transmisión entre el desplazamiento angular del brazo y el del rotor. Sin embargo, dicho dispositivo solo consta de dos puntos muertos y no está adaptado para un posicionamiento angular en tres posiciones diferentes.

La patente US 3 026 615 describe dos conjuntos mecánicos que comprenden un conjunto de cuatro bielas y dos dispositivos de accionamiento. La patente GB 1 306 641 describe un aparato de visualización y de impresión que dispone de dos puntos muertos para definir dos posiciones angulares de un espejo. La patente FR 2 234 617 describe un dispositivo de orientación de espejo que comprende dos puntos muertos. La patente JP 2002 148685 describe un dispositivo de posicionamiento angular de un espejo que permite la rotación de un soporte alrededor de dos ejes.

Un objetivo de la invención es, en particular, proponer un dispositivo mecánico apto para proporcionar tres posiciones angulares diferentes con una pequeña relación de transmisión. Para ello, la invención propone combinar dos conjuntos mecánicos con bielas, un primer conjunto mecánico que genera dos puntos muertos en un movimiento de rotación alrededor de un primer eje, y el segundo conjunto mecánico que genera dos puntos muertos en un movimiento de rotación alrededor de un segundo eje, no paralelo con el primero. De manera más precisa, la invención tiene por objeto un dispositivo de posicionamiento angular que consta de un bastidor, de un primer conjunto mecánico de transmisión de movimiento y de un segundo conjunto mecánico de transmisión de movimiento. El primer conjunto mecánico comprende:

un primer soporte unido de forma pivotante con el bastidor según un primer eje;

una primera biela unida de forma pivotante con el primer soporte según un segundo eje, paralelo al primer eje;

una segunda biela unida de forma pivotante con la primera biela según un tercer eje, y unida de forma

pivotante con el bastidor según un cuarto eje, siendo el tercer y el cuarto ejes paralelos al primero y al segundo ejes; y un primer dispositivo de accionamiento apto para hacer que la segunda biela gire según el cuarto eje.

El primer conjunto mecánico de transmisión de movimiento está configurado de tal modo que el primer soporte pueda adoptar dos posiciones angulares diferentes alrededor del primer eje para cada una de las que la primera y la segunda biela generan un punto muerto para el primer soporte.

El segundo conjunto mecánico de transmisión de movimiento comprende:

un segundo soporte unido de forma pivotante con el primer soporte según un quinto eje, no paralelo al primer eje;

una tercera biela unida de forma pivotante con el segundo soporte según un sexto eje, y unida de forma 15 pivotante con el segundo soporte según un séptimo eje, paralelo al quinto eje;

una cuarta biela unida de forma pivotante con la tercera biela según un octavo eje, y unida de forma pivotante con el bastidor según un noveno eje, siendo el octavo y el noveno ejes paralelos al quinto y al sexto ejes; y

un segundo dispositivo de accionamiento apto para hacer que la cuarta biela gire según el noveno eje.

El segundo conjunto mecánico de transmisión de movimiento está configurado de tal modo que el segundo soporte pueda adoptar dos posiciones angulares diferentes alrededor del quinto eje para cada una de las que la tercera y la cuarta bielas generan un punto muerto para el segundo soporte.

El dispositivo de posicionamiento angular está configurado de tal modo que el quinto eje sea paralelo al séptimo eje en una de las posiciones angulares del primer soporte alrededor del primer eje, y que el sexto eje se confunda con el primer eje en una de las posiciones angulares del segundo soporte alrededor del quinto eje.

Según una forma particular de realización, el séptimo, el octavo y el noveno ejes son ortogonales al primero, al segundo, al tercero y al cuarto ejes.

El primer dispositivo de accionamiento puede comprender un motor rotativo, que consta de un estátor solidario con el bastidor del dispositivo de posicionamiento angular, y un... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de posicionamiento angular que consta de un bastidor (2) , de un primer conjunto (10) mecánico de transmisión de movimiento y de un segundo conjunto (20) mecánico de transmisión de movimiento, comprendiendo el primer conjunto (10) mecánico:

un primer soporte (11) unido de forma pivotante con el bastidor (2) según un primer eje (X1) ;

una primera biela (12) unida de forma pivotante con el primer soporte (11) según un segundo eje (X2) , paralelo al primer eje (X1) ;

una segunda biela (13) unida de forma pivotante con la primera biela (12) según un tercer eje (X3) , y unida de forma pivotante con el bastidor (2) según un cuarto eje (X4) , siendo el tercer y el cuarto ejes paralelos al primero y al segundo ejes; y un primer dispositivo (14) de accionamiento apto para hacer que la segunda biela (13) gire según el cuarto eje (X4) , comprendiendo el segundo conjunto (20) mecánico de transmisión de movimiento:

un segundo soporte (21) unido de forma pivotante con el primer soporte (11) según un quinto eje (X5) , no paralelo al primer eje (X1) ;

una tercera biela (23) unida de forma pivotante con el segundo soporte según un séptimo eje (X7) , paralelo al quinto eje (X5) ;

una cuarta biela (24) unida de forma pivotante con la tercera biela (23) según un octavo eje (X8) , y unida de forma pivotante con el bastidor (2) según un noveno eje (X9) , siendo el octavo y el noveno ejes paralelos al quinto y al séptimo ejes; y

un segundo dispositivo (25) de accionamiento apto para hacer que la cuarta biela (24) gire según el noveno eje (X9) , estando el dispositivo (1) de posicionamiento angular configurado de tal modo que el quinto eje sea paralelo al séptimo eje (X7) en una de las posiciones (1, 2) angulares del primer soporte (11) alrededor del primer eje (X1)

caracterizado porque el primer conjunto (10) mecánico de transmisión de movimiento está configurado de tal modo que el primer soporte (11) pueda adoptar dos posiciones (1, 2) angulares diferentes alrededor del primer eje (X1) para cada una de las que la primera biela (12) y la segunda biela (13) generan un punto muerto para el primer soporte (11) ,

porque

la tercera biela (23) está unida de forma pivotante con el segundo soporte (21) según un sexto eje (X6) confundido con el primer eje en una de las posiciones angulares del segundo soporte (21) alrededor del quinto eje (X5) , y porque el segundo conjunto (20) mecánico de transmisión de movimiento está configurado de tal modo que el segundo soporte (21) pueda adoptar dos posiciones angulares diferentes alrededor del quinto eje (X5) para cada una de las que la tercera biela (23) y la cuarta biela (24) generan un punto muerto para el segundo soporte (21) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el séptimo, el octavo y el noveno ejes (X7, X8, X9) son ortogonales al primero, al segundo, al tercero y al cuarto ejes (X1, X2, X3, X4) .

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el primer dispositivo (14) de accionamiento comprende un motor rotativo, que consta de un estátor solidario con el bastidor (2) del dispositivo (1) de posicionamiento angular, y un rotor solidario con la segunda biela (13) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo dispositivo (25) de accionamiento comprende un motor rotativo, que consta de un estátor solidario con el bastidor (2) del dispositivo (1) de posicionamiento angular, y un rotor solidario con la cuarta biela (24) .

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer soporte (11) consta de un brazo (112) de accionamiento, realizándose la unión de pivote del primer soporte (11) con el bastidor (2) a la altura de un primer extremo del brazo (112) de accionamiento, y realizándose la unión de pivote del primer soporte (11) con la primera biela (12) a la altura de un segundo extremo del brazo (112) de accionamiento.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer soporte (11) consta de un marco

(111) en el interior del cual está dispuesto el segundo soporte (21) .

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera biela (12) y la segunda biela (13) generan un punto muerto para el primer soporte (11) cuando el tercer eje (X3) coincide con el plano que contiene el segundo eje (X2) y el cuarto eje (X4) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la tercera biela (23) y la cuarta biela (24) generan un punto muerto para el segundo soporte (21) cuando el octavo eje (X8) coincide con el plano que contiene el séptimo eje (X7) y el noveno eje (X9) .

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las uniones de pivote entre la tercera biela (23)

y el segundo soporte (21) comprenden una primera unión de pivote entre la tercera biela (23) y un brazo (22) de unión según el séptimo eje (X7) , y una segunda unión de pivote entre el brazo (22) de unión y el segundo soporte (21) según el sexto eje (X6) .

10. Sistema de calibración de un instrumento óptico, que comprende un dispositivo (1) de posicionamiento angular según una de las reivindicaciones anteriores, estando un elemento del instrumento óptico apto para ser fijado al segundo soporte (21) .