FR3054933A1 - POSITIONER FOR ANTENNA - Google Patents
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Abstract
Positionneur d'antenne comportant au moins les éléments suivants: Un socle destiné à recevoir un berceau de support monté de manière rotative par rapport au socle selon un premier axe de rotation, ledit berceau de support comportant au moins une couronne de guidage (21), caractérisé en ce que : Ladite couronne de guidage (21) est composée d'au moins les éléments suivants : • une première couronne (210) constituée d'un premier matériau, • une cale (211) venant s'intercaler entre la première couronne et une deuxième couronne (212) constituée d'un deuxième matériau, la forme de la cale (211) étant adaptée à la forme de la première couronne et à la forme de la deuxième couronne, • ladite cale étant formée en un matériau adapté pour favoriser le glissement de la première couronne par rapport à la deuxième couronne et éviter des phénomènes de détérioration chimique, • la première couronne, la deuxième couronne et la cale comportant des orifices permettant le passage de moyens de fixation et une liaison pivot.Antenna positioner comprising at least the following elements: A base for receiving a support cradle rotatably mounted relative to the base according to a first axis of rotation, said support cradle comprising at least one guide ring (21), characterized in that: said guide ring (21) is composed of at least the following elements: • a first ring (210) made of a first material, • a shim (211) interposed between the first ring and a second ring gear (212) made of a second material, the shape of the shim (211) being adapted to the shape of the first ring gear and to the shape of the second ring, said shim being formed of a material adapted to promote the sliding of the first ring relative to the second ring and avoid phenomena of chemical deterioration, • the first ring, the second ring and the wedge having orifices allowing the passage of fastening means and a pivot connection.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE® FRENCH REPUBLIC
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :NATIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY © Publication number:
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)(to be used only for reproduction orders)
©) N° d’enregistrement national©) National registration number
054 933054 933
0119901199
COURBEVOIE © Int Cl8 : H01 Q 1/12 (2017.01)COURBEVOIE © Int Cl 8 : H01 Q 1/12 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTIONPATENT INVENTION APPLICATION
A1A1
POSITIONNEUR POUR ANTENNE.ANTENNA POSITIONER.
FR 3 054 933 - A1FR 3 054 933 - A1
Positionneur d'antenne comportant au moins les éléments suivants:Antenna positioner comprising at least the following elements:
Un socle destiné à recevoir un berceau de support monté de manière rotative par rapport au socle selon un premier axe de rotation, ledit berceau de support comportant au moins une couronne de guidage (21), caractérisé en ce que:A base intended to receive a support cradle rotatably mounted relative to the base according to a first axis of rotation, said support cradle comprising at least one guide ring (21), characterized in that:
Ladite couronne de guidage (21) est composée d'au moins les éléments suivants:Said guide ring (21) is composed of at least the following elements:
une première couronne (210) constituée d'un premier matériau, une cale (211) venant s'intercaler entre la première couronne et une deuxième couronne (212) constituée d'un deuxième matériau, la forme de la cale (211 ) étant adaptée à la forme de la première couronne et à la forme de la deuxième couronne, ladite cale étant formée en un matériau adapté pour favoriser le glissement de la première couronne par rapport à la deuxième couronne et éviter des phénomènes de détérioration chimique, la première couronne, la deuxième couronne et la cale comportant des orifices permettant le passage de moyens de fixation et une liaison pivot.a first ring (210) made of a first material, a shim (211) interposed between the first ring and a second ring (212) made of a second material, the shape of the shim (211) being adapted the shape of the first ring and the shape of the second ring, said shim being formed of a material suitable for promoting the sliding of the first ring relative to the second ring and preventing phenomena of chemical deterioration, the first ring, the second ring and the shim having holes allowing the passage of fastening means and a pivot connection.
214214
Positionneur pour antenneAntenna positioner
L’invention concerne un positionneur pour antenne utilisée notamment dans le domaine des communications par satellite. Le positionneur peut aussi être utilisé dans des applications qui nécessitent une précision dans l’établissement de liaisons. Elle concerne aussi un positionneur d’antenne parabolique pour la communication avec un satellite, le positionneur étant positionné sur un porteur en mouvement.The invention relates to an antenna positioner used in particular in the field of satellite communications. The positioner can also be used in applications that require precision in establishing links. It also relates to a satellite dish positioner for communication with a satellite, the positioner being positioned on a moving carrier.
Il existe différents types de positionneurs d’antenne pour l’établissement de liaison et de communication avec un satellite. Ces positionneurs sont, soit fixes par rapport au sol, soit mobiles lorsqu’ils sont placés sur un porteur en mouvement.There are different types of antenna positioners for establishing and communicating with a satellite. These positioners are either fixed relative to the ground, or mobile when placed on a moving carrier.
Les positionneurs azimut/élévation habituellement utilisés comportent deux axes de rotation, l’un permettant de faire varier l’azimut de l’antenne parabolique, c’est-à-dire l’angle horizontal entre la direction de l’antenne et une direction de référence correspondant généralement au nord géographique, et l’autre permettant de faire varier l’élévation de l’antenne et la direction de référence. De tels positionneurs ont cependant comme inconvénient de présenter un point singulier à la verticale, i.e., au zénith. La notion de point singulier est connue de l’homme du métier et désigne un point où, la communication entre le satellite et l’antenne est difficile, voire impossible, du fait des contraintes dynamiques de positionnement de l’antenne dans la direction du point singulier.The azimuth / elevation positioners usually used have two axes of rotation, one making it possible to vary the azimuth of the parabolic antenna, that is to say the horizontal angle between the direction of the antenna and a direction reference generally corresponding to geographic north, and the other allowing to vary the elevation of the antenna and the reference direction. However, such positioners have the disadvantage of having a singular point vertically, i.e., at the zenith. The concept of singular point is known to a person skilled in the art and designates a point where, the communication between the satellite and the antenna is difficult, if not impossible, due to the dynamic constraints of positioning the antenna in the direction of the point. singular.
Le brevet EP 2448063 du demandeur offre un positionneur dépourvu de point singulier à la verticale et équilibré sans ajout de contrepoids sur le positionneur, ou éventuellement avec de très faibles contrepoids. Les problèmes d’équilibrage des positionneurs d’antenne parabolique sont notamment résolus grâce au choix de la valeur d’entraxe.Patent EP 2448063 of the applicant offers a positioner without a singular point vertically and balanced without adding a counterweight to the positioner, or possibly with very small counterweights. The problems of balancing the parabolic antenna positioners are notably resolved by choosing the center distance value.
Il existe aussi des positionneurs à trois axes sans point singulier. Ces derniers présentent en général des structures lourdes et complexes.There are also three-axis positioners without a single point. The latter generally have heavy and complex structures.
De plus, la cinématique connue de l’art antérieur repose sur des technologies utilisant des aciers inoxydables, des guidages courbes à recirculation de billes et un engrenage de précision. L’utilisation de l’acier inoxydable est un inconvénient pour fournir un positionneur avec un faible poids. Certaines solutions connues de l’art antérieur combinent l’acier avec de l’aluminium. Ceci pose toutefois des problèmes de dilatation thermique différentielle, et de couplage galvanique.In addition, the kinematics known from the prior art is based on technologies using stainless steels, curved guides with recirculating balls and a precision gear. The disadvantage of using stainless steel is to provide a positioner with low weight. Certain solutions known in the prior art combine steel with aluminum. This however poses problems of differential thermal expansion, and galvanic coupling.
Ainsi, l’utilisation de l’acier avec l’aluminium peut induire sur le positionneur deux axes, notamment les défauts cités ci-après.Thus, the use of steel with aluminum can induce on the positioner two axes, in particular the defects cited below.
Une ovalisation des guidages courbes en fonction de la température peut se produire. Cette ovalisation provoque une augmentation de la résistance au roulement qui nuit aux performances d’asservissement. L’ovalisation peut également impacter la fiabilité sur le long terme. L’utilisation de l’acier avec l’aluminium génère aussi une variation du jeu de l’engrenage en fonction de la température. Pour tenir des performances de pointage global de l’ordre de 0,1°, notamment dans le cas d’asservissement en boucle fermée connu de l’homme du métier, il est nécessaire d’avoir un jeu d’engrenage faible, typiquement compris entre 0° et 0,02° sur une large plage de température, typiquement -40°C à +80°C. La stabilité de l’asservissement dans des conditions dynamiques est très dépendante du jeu de l’engrenage.An ovalization of the curved guides as a function of the temperature may occur. This ovalization causes an increase in rolling resistance which affects servo performance. Ovalization can also impact reliability in the long run. The use of steel with aluminum also generates a variation in the play of the gear as a function of temperature. To maintain overall pointing performance of the order of 0.1 °, in particular in the case of closed-loop control known to those skilled in the art, it is necessary to have a small gear play, typically understood between 0 ° and 0.02 ° over a wide temperature range, typically -40 ° C to + 80 ° C. The stability of the servo under dynamic conditions is very dependent on the play of the gear.
Il existe donc à l’heure actuelle un besoin de disposer d’un positionneur pour antenne utilisée notamment dans le domaine des communications par satellite, présentant un faible poids, des performances de pointage importantes, une absence de point singulier à la verticale, une tenue mécanique, etc.There is therefore currently a need for an antenna positioner used in particular in the field of satellite communications, having a low weight, significant pointing performance, a lack of a single point vertically, a holding mechanical, etc.
Dans la suite de la description, la notion d’axe horizontal est connue de l’homme du métier et se réfère notamment à un axe parallèle au plan supposé horizontal sur lequel est placé le socle du positionneur comme il sera décrit ci-après.In the following description, the concept of horizontal axis is known to those skilled in the art and refers in particular to an axis parallel to the supposedly horizontal plane on which the base of the positioner is placed as will be described below.
L’invention concerne un positionneur d’antenne comportant au moins les éléments suivants, un socle destiné à recevoir un berceau de support monté de manière rotative par rapport au socle selon un premier axe de rotation, ledit berceau de support comportant au moins une couronne de guidage, caractérisé en ce que :The invention relates to an antenna positioner comprising at least the following elements, a base intended to receive a support cradle rotatably mounted relative to the base according to a first axis of rotation, said support cradle comprising at least one crown of guidance, characterized in that:
Ladite couronne de guidage est composée d’au moins les éléments suivants :Said guide ring is composed of at least the following elements:
• une première couronne constituée d’un premier matériau, • une cale venant s’intercaler entre la première couronne et une deuxième couronne constituée d’un deuxième matériau, la forme de la cale étant adaptée à la forme de la première couronne et à la forme de la deuxième couronne, • ladite cale étant formée en un matériau adapté pour favoriser le glissement de la première couronne par rapport à la deuxième couronne et éviter des phénomènes de détérioration physicochimique, • la première couronne, la deuxième couronne et la cale comportant des orifices permettant le passage de moyens de fixation et une liaison pivot.• a first ring made of a first material, • a shim coming between the first ring and a second ring made of a second material, the shape of the shim being adapted to the shape of the first ring and to the shape of the second ring, • said block being formed of a material suitable for promoting the sliding of the first ring relative to the second ring and avoiding phenomena of physicochemical deterioration, • the first ring, the second ring and the block comprising holes allowing the passage of fixing means and a pivot connection.
Le matériau de la première couronne est, par exemple, de l’aluminium et celui de la deuxième couronne de l’acier inoxydable.The material of the first ring is, for example, aluminum and that of the second ring of stainless steel.
La couronne de guidage comprend, par exemple, deux deuxièmes couronnes disposées de part et d’autre de ladite première couronne, une deuxième couronne supportant un ou plusieurs rails comprenant des pistes de recirculation de billes, la première couronne comprend une première et une deuxième extrémité, et présente une partie dentelée comprenant plusieurs trous destinés à recevoir des moyens de fixation et aussi un premier orifice positionné au centre de la partie dentelée et un deuxième orifice positionné à l’une des deux extrémités afin que le plan passant par le centre du premier orifice et l’axe X soit parallèle à un axe Y orthogonal à l’axe de rotation X, la forme des orifices est choisie pour fixer un pion par un ajustement serré, la cale comporte plusieurs trous répartis de manière identique à ceux distribués sur la première couronne, la dimension d’un trou est supérieure au diamètre des moyens de fixation, et plusieurs orifices similaires aux orifices de la première couronne avec des dimensions supérieures au diamètre des pions, la deuxième couronne comporte plusieurs orifices distribués de manière identique à ceux de la première couronne, les dimensions des orifices sont supérieures à la dimension des moyens de fixation, par exemple au diamètre des moyens de fixation, la dimension de l’orifice est choisie pour assurer une liaison pivot avec la première partie de la couronne, au moyen d’un pion.The guide ring comprises, for example, two second rings arranged on either side of said first ring, a second ring supporting one or more rails comprising recirculating ball tracks, the first ring comprises a first and a second end , and has a serrated part comprising several holes intended to receive fixing means and also a first orifice positioned at the center of the serrated part and a second orifice positioned at one of the two ends so that the plane passing through the center of the first orifice and the X axis is parallel to a Y axis orthogonal to the axis of rotation X, the shape of the orifices is chosen to fix a pin by a tight fit, the shim has several holes distributed in an identical manner to those distributed on the first crown, the dimension of a hole is greater than the diameter of the fixing means, and several similar orifices to the orifices of the first crown with dimensions greater than the diameter of the pins, the second crown has several orifices distributed in an identical manner to those of the first crown, the dimensions of the orifices are greater than the dimension of the fixing means, for example the diameter fixing means, the size of the orifice is chosen to ensure a pivot connection with the first part of the crown, by means of a pin.
Un orifice peut avoir une forme oblong choisie pour induire, sous dilatation différentielle des matériaux, une rotation de la première couronne par rapport aux deuxièmes couronnes suivant un axe de rotation passant par le centre des orifices. La forme des premiers orifices d’une couronne est par exemple identique à la forme des deuxièmes orifices de la couronne.An orifice may have an oblong shape chosen to induce, under differential expansion of the materials, a rotation of the first crown relative to the second crowns along an axis of rotation passing through the center of the orifices. The shape of the first holes in a crown is for example identical to the shape of the second holes in the crown.
Les moyens de fixation sont, par exemple, des vis et un système de contre-écrou permettant de fixer l’ensemble des éléments constituant la couronne avant son montage sur le positionneur.The fixing means are, for example, screws and a lock nut system for fixing all of the elements constituting the crown before it is mounted on the positioner.
Les vis sont vissées dans la première couronne avec un couple de serrage spécifique de façon à limiter la précharge de serrage pour favoriser le glissement entre la première couronne et la deuxième couronne.The screws are screwed into the first ring with a specific tightening torque so as to limit the tightening preload to promote sliding between the first ring and the second ring.
La partie dentelée est, par exemple, adaptée à conférer à la première couronne des propriétés de masse et de raideur optimale.The serrated part is, for example, adapted to give the first crown properties of mass and optimal stiffness.
Le matériau de la cale utilisée est du Kapton ®.The shim material used is Kapton ®.
L’antenne installée au niveau du positionneur selon l’invention est une antenne parabolique.The antenna installed at the positioner according to the invention is a parabolic antenna.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description, d’exemples de réalisation donnés à titre illustratif, annexée des figures qui représentent :Other characteristics and advantages of the present invention will appear better on reading the description, of embodiments given by way of illustration, appended to the figures which represent:
• Figure 1, une vue en élévation d’un positionneur, • Figure 2, une vue en perspective du positionneur de la figure 1, • Figure 3A et figure 3B, une vue éclatée du montage et de l’assemblage selon l’invention des éléments constituant la couronne de guidage, et • Figure 4, une vue détaillée de la fixation des éléments.• Figure 1, an elevational view of a positioner, • Figure 2, a perspective view of the positioner of Figure 1, • Figure 3A and Figure 3B, an exploded view of the assembly and assembly according to the invention of elements constituting the guide ring, and • Figure 4, a detailed view of the fixing of the elements.
Afin de mieux faire comprendre la structure du positionneur selon l’invention, la description est donnée, à titre illustratif et nullement limitatif, pour un positionneur Satcom à deux degrés de liberté avec une antenne parabolique.In order to better understand the structure of the positioner according to the invention, the description is given, by way of illustration and in no way limiting, for a Satcom positioner with two degrees of freedom with a parabolic antenna.
La figure 1 représente un exemple de positionneur 1 équipé d’un ensemble mobile 2 à deux degrés de liberté comportant une antenne parabolique 3 et un amplificateur radiofréquence 4 monté au dos de l’antenne parabolique 3.FIG. 1 represents an example of a positioner 1 equipped with a mobile assembly 2 with two degrees of freedom comprising a parabolic antenna 3 and a radiofrequency amplifier 4 mounted on the back of the parabolic antenna 3.
Le positionneur 1 permet le pointage de l’antenne parabolique en direction d’un satellite 5. Le positionneur comporte un socle 10 comprenant un plateau 12 qui s’interface lui-même avec deux supports 13 sur lesquels se fixent deux patins à recirculation de billes 14, par exemple.The positioner 1 allows the pointing of the parabolic antenna in the direction of a satellite 5. The positioner comprises a base 10 comprising a plate 12 which interfaces itself with two supports 13 on which are fixed two recirculating ball pads 14, for example.
Un berceau de support 20 comporte une couronne de guidage 21 qui coopère avec les patins 14 de manière à obtenir sa rotation selon un premier axe de rotation X.A support cradle 20 includes a guide ring 21 which cooperates with the pads 14 so as to obtain its rotation along a first axis of rotation X.
L’antenne parabolique 3 et l’amplificateur radiofréquence 4 constituent une masse mobile en rotation par rapport au berceau 20. Pour cela, le berceau comporte un arbre de rotation 22 d’axe Y qui reçoit l’antenne parabolique. Le berceau comprend aussi des moyens d’actionnement et de mesure 23 connus de l’homme du métier. L’arbre de rotation 22 et les moyens d’actionnement permettent l’entraînement en rotation de l’antenne parabolique par rapport au berceau autour du deuxième axe horizontal Y. L’axe Y s’étend orthogonalement à un premier axe de rotation horizontal X, en étant porté par le berceau 20.The parabolic antenna 3 and the radiofrequency amplifier 4 constitute a mass that can move in rotation relative to the cradle 20. For this, the cradle comprises a rotation shaft 22 of axis Y which receives the parabolic antenna. The cradle also includes actuation and measurement means 23 known to those skilled in the art. The rotation shaft 22 and the actuation means allow the parabolic antenna to be driven in rotation relative to the cradle around the second horizontal axis Y. The axis Y extends orthogonally to a first horizontal axis of rotation X , while being carried by the cradle 20.
L’antenne parabolique s’étend au-dessus de l’axe Y.The satellite dish extends above the Y axis.
Pour positionner la couronne de guidage 21 de manière angulaire, le dispositif comporte, par exemple, un codeur absolu multi-tour placé sur l’axe de rotation du moteur électrique selon un principe connu de l’homme du métier et qui ne sera pas détaillé pour des raisons de simplification.To position the guide ring 21 angularly, the device comprises, for example, an absolute multi-turn encoder placed on the axis of rotation of the electric motor according to a principle known to those skilled in the art and which will not be detailed for reasons of simplification.
La couronne de guidage 21 selon l’invention est détaillée aux figures 3A et 3B. Le choix des matériaux constituant la couronne de guidage et la manière d’assembler les différents éléments va permettre de résoudre, notamment, les problèmes de poids des positionneurs selon l’art antérieur.The guide ring 21 according to the invention is detailed in FIGS. 3A and 3B. The choice of materials constituting the guide ring and the manner of assembling the various elements will make it possible to resolve, in particular, the weight problems of the positioners according to the prior art.
Le positionneur 1 comporte également un moteur électrique 26 (figure 2) accouplé à un pignon 27 pour permettre la rotation du pignon. Le moteur électrique et le pignon sont fixés sur les supports 13 entre les deux patins 14. Une couronne dentée 29 coopère avec le pignon 27 de sorte que, lorsque le moteur électrique permet de mettre en rotation le pignon, celui-ci entraîne la rotation de la couronne dentée et donc la rotation de la couronne de guidage autour du premier axe de rotation X. Le principe de mise en rotation d’une telle couronne est bien connu de l’homme du métier et ne sera pas détaillé.Positioner 1 also includes an electric motor 26 (Figure 2) coupled to a pinion 27 to allow rotation of the pinion. The electric motor and the pinion are fixed on the supports 13 between the two pads 14. A ring gear 29 cooperates with the pinion 27 so that, when the electric motor allows the pinion to rotate, the latter causes the rotation of the ring gear and therefore the rotation of the guide ring around the first axis of rotation X. The principle of setting such a ring in rotation is well known to those skilled in the art and will not be detailed.
La figure 3A décrit de manière détaillée un exemple de structure de la couronne de guidage selon l’invention, la figure 3B un détail de liaison.FIG. 3A describes in detail an example of the structure of the guide ring according to the invention, FIG. 3B a connection detail.
La couronne de guidage 21 est composée d’une première couronne 210 usinée en aluminium par exemple, d’une cale 211 venant s’intercaler entre la première couronne et chacune des deuxièmes couronnes 212 en acier inoxydable disposées de part et d’autre de la première couronne 210. Une deuxième couronne 212 supporte les rails 213 en acier inoxydable comprenant les pistes de recirculation de billes. Le dispositif de recirculation de bille est porté par les patins 14.The guide ring 21 is composed of a first ring 210 machined from aluminum, for example, a shim 211 which is inserted between the first ring and each of the second stainless steel second rings 212 arranged on either side of the first ring 210. A second ring 212 supports the rails 213 made of stainless steel comprising the recirculating ball tracks. The ball recirculation device is carried by the pads 14.
La technologie de rail courbe avec patins à recirculation de billes est choisie pour des raisons de rigidité et de précision de mouvement. Sans sortir du cadre de l’invention, on pourrait utiliser une technologie avec des patins à galets ou toute autre technologie connue de l’homme du métier, reposant sur l’utilisation de l’acier.The curved rail technology with recirculating ball pads is chosen for reasons of rigidity and precision of movement. Without departing from the scope of the invention, one could use a technology with roller skates or any other technology known to those skilled in the art, based on the use of steel.
La première couronne 210 présente une partie dentelée 2101 comprenant plusieurs trous 2102 destinés à recevoir des vis de fixation 214 et aussi un premier orifice 2103 positionné au centre de la partie dentelée, Le., au milieu des deux extrémités 210a et 210b de la première couronne et un deuxième orifice 2104 positionné à l’une des deux extrémités 210a ou 210b, de sorte que le plan P1 passant par le centre de l’orifice 2104 et l’axe X est parallèle à l’axe Y (figure 1). La forme des orifices 2103 et 2104 est notamment choisie pour fixer, par un ajustement serré, un pion 215 ayant notamment pour fonction de bloquer l’ensemble. La partie dentelée permet notamment de conférer à la première couronne 210 des propriétés de masse et de raideur optimale.The first crown 210 has a serrated part 2101 comprising several holes 2102 intended to receive fixing screws 214 and also a first orifice 2103 positioned in the center of the serrated part, Le., In the middle of the two ends 210a and 210b of the first crown and a second orifice 2104 positioned at one of the two ends 210a or 210b, so that the plane P1 passing through the center of the orifice 2104 and the X axis is parallel to the Y axis (FIG. 1). The shape of the holes 2103 and 2104 is in particular chosen to fix, by a tight fit, a pin 215 having in particular the function of blocking the assembly. The serrated part makes it possible in particular to confer on the first crown 210 properties of mass and optimum stiffness.
La cale 211 est, par exemple, réalisée en film de polyimide commercialisé sous le nom Kapton®, afin de favoriser le glissement lors de l’assemblage de la première couronne 210 et d’une deuxième couronne 212, et lorsque les pièces se déforment sous l’effet de variation de température. La cale 211 permet aussi d’assurer une isolation galvanique entre le matériau de la première couronne 210 en aluminium et le matériau, inox par exemple, de la deuxième couronne 212 et garantir ainsi une tenue à la corrosion, par exemple pour des applications dans des atmosphères salines. La forme de la cale 211 est adaptée à la forme de la première couronne 210 et de la deuxième couronne 212. La cale 211 comporte des premiers trous 2112 répartis de manière identique à ceux distribués sur la première couronne 210 et de diamètre supérieur au diamètre des vis de fixation 214. Elle comporte aussi des premiers orifices 2113 et des deuxièmes orifices 2114 similaires aux premiers et aux deuxièmes orifices de la première couronne mais de diamètre supérieur au diamètre des pions 215.The wedge 211 is, for example, made of a polyimide film sold under the name Kapton®, in order to promote sliding during the assembly of the first crown 210 and a second crown 212, and when the parts are deformed under the effect of temperature variation. The wedge 211 also makes it possible to provide galvanic isolation between the material of the first crown 210 made of aluminum and the material, stainless steel for example, of the second crown 212 and thus guarantee corrosion resistance, for example for applications in saline atmospheres. The shape of the wedge 211 is adapted to the shape of the first ring 210 and the second ring 212. The wedge 211 has first holes 2112 distributed in an identical manner to those distributed on the first ring 210 and of diameter greater than the diameter of the fixing screw 214. It also includes first orifices 2113 and second orifices 2114 similar to the first and second orifices of the first ring but with a diameter greater than the diameter of the pins 215.
Les couronnes en inox 212 comportent des trous 2122 et des premiers orifices 2123 et deuxièmes orifices 2124 distribués de manière identique à ceux de la première couronne. Les trous 2122 ont leur diamètre supérieur au diamètre des vis de fixation 214. Les dimensions et la forme des orifices 2123 sont notamment choisis pour assurer une liaison pivot avec la première couronne, au moyen du pion 215. La forme de l’orifice 2124, de forme oblong par exemple, est notamment choisie pour induire, sous dilatation différentielle des matériaux, une rotation de la couronne 210 par rapport aux couronnes 212 suivant un axe de rotation passant par le centre des orifices 2103 et 2123 (FIG.3B). Sur la plage de température -40°C à +80°C, cette rotation reste faible et ne compromet pas les performances de pointage du positionneur.The stainless steel crowns 212 have holes 2122 and first orifices 2123 and second orifices 2124 distributed identically to those of the first crown. The holes 2122 have their diameter greater than the diameter of the fixing screws 214. The dimensions and the shape of the orifices 2123 are in particular chosen to ensure a pivot connection with the first ring, by means of the pin 215. The shape of the orifice 2124, of oblong shape for example, is notably chosen to induce, under differential expansion of the materials, a rotation of the crown 210 relative to the crowns 212 along an axis of rotation passing through the center of the orifices 2103 and 2123 (FIG.3B). Over the temperature range -40 ° C to + 80 ° C, this rotation remains low and does not compromise the pointing performance of the positioner.
Des vis 214 et un système de contre-écrou permettent de fixer l’ensemble des éléments constituant la couronne avant son montage sur le positionneur. Un contre-écrou 216 permet de tenir les exigences de serrage de visserie par rapport à des environnements extrêmes, tels que des phénomènes de vibration, des variations de température. La précharge amenée par le contre-écrou est équilibrée par le filetage 218 de la première couronne 210 et ne participe pas à la précharge entre la première couronne 210 et la deuxième couronne 212.Screws 214 and a lock nut system allow all the elements making up the crown to be fixed before it is mounted on the positioner. A lock nut 216 makes it possible to hold the tightening requirements of fasteners in relation to extreme environments, such as vibration phenomena, temperature variations. The preload brought by the lock nut is balanced by the thread 218 of the first ring 210 and does not participate in the preload between the first ring 210 and the second ring 212.
Les vis 214 sont vissées dans la première couronne 210 avec un couple de serrage spécifique de façon à limiter la précharge de serrage pour favoriser le glissement entre la première couronne 210 et la deuxième couronne 212. Le mouvement de rotation est obtenu par compromis entre glissement et rigidité de liaison. Ce compromis s’obtient par un serrage adapté des vis de fixation 214 et par l’utilisation de cales Kapton 211 qui, intercalées entre la première couronne 210 et une deuxième couronne 212, favorisent le glissement. Ce mouvement de rotation limite ainsi l’ovalisation des deuxièmes couronnes 212. Tout autre matériau présentant des caractéristiques similaires à celles du Kapton peut être utilisé, sans sortir du cadre de l’invention.The screws 214 are screwed into the first ring 210 with a specific tightening torque so as to limit the tightening preload to promote sliding between the first ring 210 and the second ring 212. The rotational movement is obtained by compromise between sliding and bond stiffness. This compromise is obtained by a suitable tightening of the fixing screws 214 and by the use of Kapton wedges 211 which, interposed between the first ring 210 and a second ring 212, promote sliding. This rotational movement thus limits the ovalization of the second crowns 212. Any other material having characteristics similar to those of the Kapton can be used, without departing from the scope of the invention.
En variante, l’orifice 2123 pourrait être de forme identique à l’orifice 2124 de sorte que le plan P2 passant par le centre de l’orifice 2123 et par l’axe X soit perpendiculaire au plan P3 passant par le centre de l’orifice 2124 et par l’axe X.As a variant, the orifice 2123 could be of identical shape to the orifice 2124 so that the plane P2 passing through the center of the orifice 2123 and through the axis X is perpendicular to the plane P3 passing through the center of the orifice 2124 and by the X axis.
En fonctionnement, le positionneur est animé d’un mouvement en rotation selon les axes de rotation horizontaux X et Y, afin de pouvoir pointer l’antenne parabolique en direction du satellite. La rotation selon le premier axe X est réalisée par l’intermédiaire de la couronne de guidage qui coulisse entre les patins suite à l’entraînement du pignon par le moteur électrique. La rotation selon le deuxième axe Y est réalisée par rotation de l’arbre qui porte l’antenne parabolique et éventuellement l’amplificateur radioélectrique.In operation, the positioner is rotated along the horizontal axes of rotation X and Y, in order to be able to point the satellite dish towards the satellite. The rotation along the first axis X is carried out by means of the guide ring which slides between the pads following the drive of the pinion by the electric motor. The rotation along the second axis Y is carried out by rotation of the shaft which carries the parabolic antenna and possibly the radio amplifier.
L’invention n’est pas limitée à un positionneur tel que décrit précédemment.The invention is not limited to a positioner as described above.
Les technologies industrialisées de guidages courbes et d’engrenages de précision qui permettent de se conformer aux exigences de précision de l’application et de tenue à la corrosion reposent sur un art antérieur utilisant des matériaux ayant de très bonnes propriétés de dureté tel que l’acier inoxydable. Le matériau de la couronne 212 est, par exemple un acier, avec des nuances d’aciers inoxydables. La couronne 210 sera de préférence en aluminium, afin de satisfaire des exigences de masse, de tenue mécanique et de coûts de l’application.The industrialized technologies of curved guides and precision gears which make it possible to comply with the requirements of application precision and of corrosion resistance are based on a prior art using materials having very good hardness properties such as stainless steel. The material of the crown 212 is, for example steel, with shades of stainless steel. The crown 210 will preferably be made of aluminum, in order to satisfy mass, mechanical strength and application cost requirements.
L’invention résout les problèmes de dilatation différentielle pouvant intervenir entre la première et les deuxièmes couronnes 210 et 212 et occasionnant un hyperstatisme qui s’oppose à la réalisation de mouvement de rotation fin et précis, dès lors, le choix du couple de matériaux peut s’élargir à tout type de matériau présentant des propriétés de dilatation différentes et à tout type d’application nécessitant le même type de rotation sensible aux hyperstatismes. L’utilisation de l’aluminium permet d’aboutir à une première couronne 210 ouvragée de sorte à lui conférer des propriétés de masse et de raideur optimales. En variante, on pourrait utiliser des matériaux composites, en particuliers les composites carbones qui possèdent des propriétés de masse, de raideur et de résistance très intéressantes mais dont la mise en œuvre demeure complexe au regard des fonctions et de la forme du berceau 20.The invention solves the problems of differential expansion which can occur between the first and the second crowns 210 and 212 and causing hyperstatism which is opposed to the realization of fine and precise rotational movement, therefore, the choice of the couple of materials can expand to any type of material with different expansion properties and to any type of application requiring the same type of rotation sensitive to hyperstatisms. The use of aluminum allows a first crown 210 to be worked so as to give it optimum properties of mass and stiffness. As a variant, composite materials could be used, in particular carbon composites which have very advantageous mass, stiffness and resistance properties but whose implementation remains complex with regard to the functions and the shape of the cradle 20.
Sans sortir du cadre de l’invention, pour les deuxièmes couronnes 212, en variantes de l’acier inoxydable, il est possible d’utiliser d’autres matériaux avec des propriétés de dureté et de tenue à la corrosion équivalentes, par exemple du titane, ou bien des matériaux dits « mous » mais qui pourrait avoir des duretés superficielles et des tenues à la corrosion satisfaisantes de par l’application de traitements de surface spécifiques.Without departing from the scope of the invention, for the second rings 212, in variants of stainless steel, it is possible to use other materials with equivalent hardness and corrosion resistance properties, for example titanium , or so-called “soft” materials but which could have satisfactory surface hardness and corrosion resistance by the application of specific surface treatments.
Le positionneur selon l’invention permet notamment de résoudre des problèmes de poids en offrant un positionneur de poids inférieur à celui des positionneurs selon l’art antérieur. D’autre part, il résiste à des phénomènes de corrosion lorsque le positionneur est placé dans des environnements climatiques sévères et caractéristiques des normes à appliquer pour obtenir une qualification de l’équipement.The positioner according to the invention makes it possible in particular to solve weight problems by offering a positioner of lower weight than that of positioners according to the prior art. On the other hand, it resists corrosion phenomena when the positioner is placed in severe climatic environments and characteristic of the standards to be applied to obtain a qualification of the equipment.
La conception de ce positionneur permet aussi de limiter les coûts par rapport à une utilisation de matériaux légers mais coûteux. Elle permet de présenter des performances de pointage importantes.The design of this positioner also makes it possible to limit costs compared to the use of light but expensive materials. It makes it possible to present significant pointing performances.
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