Les pièces mécaniques du pied de TITAN

Remarquez tout d'abord que l'axe horaire de TITAN est constitué par l'articulation de la suspension arrière d'une 2CV CITROËN. Il s'agit d'un ancien modèle dans lequel le couvercle de la boîte à roulements est maintenu par 3 vis. Dans les modèles plus récents c'est un couvercle en plastique qui est simplement emboîté. Donc dans ce dernier cas, il n'y a pas les trois écrous qui sont soudés à l'extérieur de la boîte à roulements. C'est dommage car ils sont bien pratiques pour fixer cette articulation sur le socle.

J'ai remplacé les roulements d'origine par des roulements neufs.

Le dessin ci-dessous montre l'axe horaire dans son ensemble sans le secteur lisse. Mais il est évident (j'espère) que la bague B doit être fixée après la mise en place du secteur lisse sur l'axe.

La fourche "s'enfile" sur l'axe et vient buter contre la bague B. Elle est ensuite immobilisée par la vis de blocage à ailettes.

La vis de l'entraînement horaire est une tige filetée inox dont j'ai usiné les extrémités. En l'achetant, j'ai bien vérifié à l'œil nu qu'elle n'était pas tordue et qu'elle n'avait pas reçu de coups.

Pour usiner les extrémités, j'ai pris un grand soin à bien centrer la vis dans le mandrin du tour afin de diminuer au maximum les défauts de coaxialité avec la partie filetée. Je me fixe une tolérance de 3/10^ièmes de millimètre pour cette coaxialité. Cela veut dire qu'il doit y avoir au maximum 3/10^ièmes de millimètre d'écart entre l'axe du filetage et l'axe des cylindres usinés à chaque extrémité. 3/10^ièmes de millimètre, cela paraît facile à réaliser mais les mandrins des tours ont souvent de plus gros défauts...

Sur TITAN cet écart entre l'axe de rotation et l'axe du filetage vaut environ 1/10^ième de millimètre.

L'usinage de la vis n'est donc pas parfait, il faut en tenir compte dans la conception du montage. C'est pour cela que la vis est montée sur deux roulements à 2 rangées de billes à rotule sur la bague extérieure. Ces roulements peuvent supporter l'effort axial de la vis et ils tolèrent les défauts de coaxialité.

La tolérance sur la précision d'usinage de la vis influence aussi la conception de l'écrou (voir plus loin).

La liaison entre le moteur et la tige filetée peut être une source d'erreur périodique, surtout si le moteur est fixé rigidement à la vis. Ceci vient du fait qu'il est très difficile dans ce cas, voire impossible, de fixer l'axe du moteur dans l'axe de la vis avec une précision suffisante. J'ai donc opté pour une fixation flexible. La disposition que j'ai adoptée se satisfait d'un centrage des axes approximatif sans provoquer d'erreur périodique décelable. Notez la fixation sur des pièces en caoutchouc ainsi que le joint de transmission fait de la même matière qui amortissent les vibrations du moteur pas à pas (voir la page Variateur pour moteur pas à pas).

Vous remarquerez tout d'abord la principale originalité de cet écrou, il n'est pas complet. C'est un demi-écrou. Cette disposition permet de le remettre très rapidement en début de course lorsque c'est nécessaire. Le lest en plomb appuie l'écrou contre la vis afin que les efforts ne le déboîtent pas lors de l'entraînement du télescope.

Malgré sa simplicité apparente, la mise au point de cet écrou a été fastidieuse. Il ne fonctionne pas pour n'importe quelle valeur de la masse de plomb ou pour n'importe quel écartement des écrous. Si la disposition n'est pas correcte, l'écrou se met à "rouler les épaules" pendant l'entraînement pour finir par se déboîter de la vis. Si vous souhaitez reproduire ce système, je vous encourage à reproduire le plus précisément possible les caractéristiques que je vous présente.

C'est le doigt de guidage qui empêche l'écrou de tourner. Sa longueur est conditionnée par les défauts d'usinage de la vis qui pourraient constituer une autre source d'erreur périodique de l'entraînement. En effet, nous avons vu plus haut que le filetage de la vis n'est pas parfaitement centré sur l'axe de rotation de la vis. Ce décalage provoque un mouvement alternatif de haut en bas de l'écrou qui entraîne une rotation alternative de l'écrou autour du point de contact du doigt (au niveau du petit roulement). Or cette rotation de l'écrou va le faire avancer ou reculer et on retrouve donc un mouvement alternatif dans la translation de l'écrou. La longueur du doigt de guidage doit être calculée pour que cette erreur périodique de l'entraînement soit complètement négligeable.

Pour TITAN, le point de contact du doigt est à environ 80mm de la vis, c'est le rayon d'un cercle de 500mm de circonférence. Or le mouvement alternatif de haut en bas de l'écrou vaut environ 1/10^ième de millimètre ce qui représente 1/5000^ième de tour pour l'écrou autour du point de guidage. Le filetage de la vis a un pas de 1,5mm, donc l'oscillation de l'écrou dans sa translation vaut 1,5/5000=0,0003mm soit 0,3µm. La distance focale de TITAN vaut environ 2 fois la longueur du secteur lisse, l'erreur périodique au foyer a donc une amplitude de 0,3x2=0,6µm. Elle est parfaitement négligeable et insensible.