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,:"C11INE.o;Ot1!]!ILAOOPI DES CONTOURS" -
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(a!i6catI<mJprotéBiVET I1MNTION
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L'invention est relative à une machine-outil à copier des contours et plus spécialement à une machine-outil à oopier des contours du type à pantographe.
On connaît dans l'industrie des machines-outils des machines du type à pantographe pour réduire ou augmenter- l'échelle d'un modèle par coupage d'une matrice. Les carao- . téristiques des machines de ce genre consistent en des méca- nismes du type à parallélogramme qui comprennent un bras portant un stylet à promener sur la surface d'un modèle, et un outil coupant qui coupe, dans une pièce à travailler, le oontour paroouru par le stylet, mais dans un rapport désiré des dimensions du modèle. Le mouvement vertical entre le stylet et l'outil ooupant est assuré par un bras de soulève- ment vertical qui est connecté à la fois au stylet et à l'outil. La reproduction dans le plan horizontal est effectuée . par le mouvement bien connu des articulations du mécanisme à parallélogramme.
Tandis que les machines du type à pantogra..; phe sont soigneusement équilibrées afin de réduire la pression du stylet sur le modèle et pour permettre à l'opérateur de la machine d'exercer un contrôle serré sur les mouvements de celle-ci aveo un minimum d'efforts, ces machines sont encore d'une construction massive et il est difficile pour l'opérateur d'obtenir une vitesse d'avancement superficiel constante du stylet à la surface d'un modèle ondulé, d'une passe à l'autre sur ce modèle, l'absence de cette constance ayant comme effet d'agir de manière nuisible sur la qualité de l'article obtenu.
Un des objets de l'invention consiste à prévoir un moyen d'utilisation d'une soupape copieuse en combinaison avec une machine du type à pantographe, qui 'sert à actionner
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' une telle machine en fonction des indications en provenance de la soupape copieuse. La commande d'une telle soupape n'cxi-' ge qu'une légère pression de son stylet pour faire dévier ou . pour déplacer celui-ci d'une autre façon afin de l'obliger à parcourir la surface d'un modèle. L'énergie à la sortie provenant des indications du stylet peut être ohoisie aussi grande ou aussi petite qu'on le désire et n'implique pas de relation proportionnelle de la force exercée par le stylet 3 sur la surface du modèle.
En utilisant une soupape copieuse, l'opérateur est indépendant du mécanisme de commande de la machine et les allures et pressions sont une fonotion des propriétés de la soupape. Tout ce que l'opérateur doit faire consiste uniquement à régler l'appareil de façon qu'il se dé- place selon trois trajets choisis et le reste du travail est contrôlé uniformément par des appareils sous le oontrOle de la soupape copieuse.
En outre, on peut construire des soupapes oopieusee pour coordonner dea variations de mouvements parallèlement à plusieurs axes, donnant liou ainsi à une vitesse d'avanoe- ment superficiel stable qui se répète régulièrement et do ce fait à une qualité optimum de la production. L'utilisation d'une soupape copieuse du type coordinateur rend la machine du type pantographe complètement indépendante de l'adresse et de la vigueur d'un opérateur au coure de la reproduction de modules.
L'invention est exécutée en combinaison aveo une machine-outil du type à pantographe de la classe comprenant un élément oouyant, un élénent à arbre suiveur, un mécanisme à pantoraphe connectant lesdits éléments, un porte-ouvrage et un porto-module. L'élément coupant est adapté de façon à
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couper un contour dans une pièce à travailler maintenue par le porte-ouvrage. L'élément à arbre suiveur est adapté de façon à se déplacer en réponse au contour d'un modèle mainte- nu par le porte-modèle.
L'invention comprend un élément à soupape copieuse du typo à stylet mobile qui est adapté de façon à cuivre le contour du modèle et, en agissant ainsi, à régler le débit de fluide passant dans au moins une paire de circuits à fluide pour.actionner des moyens de déplacement do la soupape copieuse de façon telle qu'elle suive les ordres du stylet pour accomplir le mouvement de parcours, la soupape copieuse étant montée sur un ensemble coulissant dépla- cé par le moyen acteur. Une articulation connecte l'élément suivour à la soupape copieuse (ou à une partie de l'ensemble coulissant qui est mobile ou qui se déplace avec la soupape copieuse).
En conséquence, le mouvement de la soupape copieu- se dicté par la stylet cet'accompagné d'un mouvement identique d'une partie du mécanisme à pantographe et une machina du typu à pantographe est de ce fait actionnée de façon à provo- quer un mouvoment proportionnel du couteau à partir d'indi- cations on provenance de la soupape copieuse.,.
Suivant une particularité préférée nais facultative do l'invention, 1'ensemble coulissant comprend trots jeux de coulisseaux et de guidée en rapport l'un avec l'autre qui permottent à la noupape copieuse de ce déplacer suivant Ion trois dimensions pour pouvoir effectuer des reproductions pantographiques tri-dimensionnelles. selon une autre particularité préférés maie facul- tative, la soupape copieuse eot de la classe dans laquelle la soupape proprement dite contrôlée par le stylet do la soupape copieuse exerce un contrôle inversé sur deux circuits
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à fluide, grâce à quoi une augmentation de débit dans l'un .
de ces circuits est accompagnée d'une diminution de débit dans l'autre, avec la conséquence que le mouvement résultant' du couteau par rapport à la pièce à travailler peut être maintenu sensiblement constant indépendamment de l'inclinai- son du contour à reproduire.
Les dessine annexés au présent mémoire représentent-,'5,';,, schématiquement deux formes d'exécution de l'invention.
Les figures 1 et 2,sont des représentations sché- matiques d'un Mécanisme à pantographe qui convient pour la réalisation de l'invention.
La figure 3 est une vue latérale', partiellement en coupe transversale, d'une partie de machine-outil englobant .. l'invention..;/.
' La figure 4 est une vue de l'arrière de la figure 3.
La figure 5 est une vue en perspective d'un autre. type de soupape copieuse pouvant être utilisée dans 1'invention.
Les figures 1 et 2 montrent un Mécanisme à pantogra- phe qui peut être utilisé dans l'invention. Pour effectuer un mouvement dans le plan de la ,figure 2, on a prévu un bras de soulèvement vertical rigide 10. Ce bras de soulèvement est articulé à un arbre suiveur 11 par une articulation 12. L'ar- bre 11 a son axe dirigé verticalement et passant dans un man- chon 13. Il peut être déplacé axialement (verticalement) dans .
..ce manchon. Le mouvement latéral de cet arbre provoque le "déplacement latéral du manchon 13.
Un palier 14 sert de support à un pivot 15 permettant .une rotation autour d'un axe vertical. Ce pivot permet un basculement d'un manchon 16 qu'il porte et dans lequel le bras de soulèvement.est mobile horizontalement. Le manchon 16, qui est pourvu d'un pivot au point 17, constitue un couteau de , . f
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basculement pour le bras de soulèvement.
Un deuxième manchon 18 pivote au point 19 par rap- port à un arbre porte-outil 20. Le bras de soulèvement peut coulisser horizontalement dans ce deuxième manchon. On voit par là que le mouvement vers le haut et vers le bas de l'ar- bre suiveur 11 provoque un mouvement vers le haut et vers le bas de l'arbre porte-outil directement proportionnel à leur distance au pivot 15.
Le mouvement de l'arbre suiveur vers la pivot 15 ou en s'écartant de celui-ci est compensé par le glissement de l'arbre de soulèvement dans les manchons 16 et 18. Le mé- oanisme à parallélogramme qui va maintenant être décrit assure le même espacement proportionnel.
Ce qui précède provoqua un mouvement rartical proportionnel entre l'arbre suiveur et 1'outil. Le mouvement proportionnel horizontal est réalisé par le mécanisme à paraît télégramme plus spécialement représenté à la figure 1. Un bras' 20a actionnant un parallélogramme supporte le manchon 13. Il forme un des côtés d'un parallélogramme au-delà duquel il est prolongé, ce parallélogramme comprenant en outre des bras Ïkt articulée 21, 22 et @3. les bras 23 et 20a sont réunis par une articulation 23a. Les bras 21 et 22 sont réunis par une articulation 24, et colle-oi est toujours dans l'alignement des arbres 11 et
15 par suite de leurs connexions au bras de soulèvement 10.
Les bras 21 et 23 sont réunis par une articulation.
25. Les bras 20a et 22 sont réunis par une articulation 26, '
Les articulations 25 et 26 sont de position réglable le long des deux bras auxquels eles sont attachées, de sorte que la longueur des côtés du parallélogramme peut être réglée* Ceci,-'
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permet de régler sélectivement la rapport pantographique.
Une broche motrice 26a qui actionne un couteau 27 , ', est montés sur le mécanisme de façon telle que l'axe de rota- tion du couteau passe par l'articulation 24.
On voit donc que le mécanisme représente aux figures'
1 et 2 provoque un mouvement proportionnel dans les trois dimensions entre un point sur l'axe de l'arbre suiveur 11 (ou de tout point conneoté l'arbre 11) et l'outil coupeur.
Ceci est un exemple d'un mécanisme à pantographe, mais d'au-, ' très types bien connus tombent également sous la portée de l'invention. Le type particulier de mécanisme pantographe et les moyens de réglage de ses rapports ne constituent pas une limitation de l'invention et d'autres mècanisme à pantographe peuvent être substitués à la forme d'exécution représentée.
Un type de machine à pantographe utile pour la réa- lisation de l'invention comprend, en plus do ce qui procède, une base 30 sur laquelle le palier 14 est monté et qui consti- tue un châssis de référence pour l'appareil. Un porto-ouvrage
31 et un porte-modèle 32 sont montés sur cette base. Un régla- ge vertical peut être prévu soit .pour l'un des deux supports, .. soit pour les deux, afin de faciliter la mise en placée indi- viduelle, main de tels détails ne font pas partie do l'inven- tion et ne ocrent pas discutés davantage dans le présent mémoire. Un ouvrage 33 est maintenu par le porte-ouvrage et un modèle 34 à reproduire est maintenu par le porto-modèle.
Sur celui-ci,est monté le premier guide 35 qui cons- titue un coulisseau en queue d'aronde s'étendant parallèle- ment à un premier axe 36. L'axe 36 est normal au plan de la figure 3. Sur le premier guide 35 est monté un premier ooulis- seau 37 mobile parallèlement à l'axe 36.
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Sur le premier coulisseau est monté un deuxième gui- de 38 qui s'étend verticalement parallèlement à un deuxième axe 39. 'L'axe 39 est normal à l'axe 36. Un deuxième coulis- seau 40 est monte sur le deuxième guide et est mobile verti- calement, parallèlement au second axe.
Un troisième guide 41 est monté sur le second coulisscau et s'étend parallèlement à un troisième axe 42.
L'axe 42 est normal aux axes 36 et 39. Un troisième coulis- seau 43 est monté sur le troisième guide de façon à se déplacer dans une direction horizontale.
Une soupape copieuse 44 qui sera décrite plus en détail ci-après comprend un corps 45. Ce corps est fixé au troisième coulisseau de façon à participer au mouvement de celui-ci.
Une articulation à palier de butée 46 connecte l'arbre suiveur 11 au dit corps. L'articulation à palier permet au corps de la soupape copieuse de déplacer l'arbre suiveur 11 axialeuont et permet un mouvement relatif de rotation entre l'arbre et le corps lorsque l'arbre 11 est déplacé latéralement.
Des moyens 50 de commande du premier coulisseau comprennent une vis meneuse 51 portée par le premier guide et un écrou 52 sur le premier coulisseau, Un moteur 53 (figure 4),par exemple un moteur rotatif actionné par un fluide et pourvu d'une paire de conduites 54 et 55 pour amener et laisser échapper le fluide utilisé pour la commande du moteur, est monté sur le premier guide de façon à faire tourner la via meneuse 51 et, par l'intermédiaire de l'écrou
52, à déplacer le premier coulisseau le long du premier guide.
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Des moyens 56 de commande du deuxième coulisseau ,,;,,.";
l],j comprennent une tige de piston 57 dont l'extrémité libre est fixée au premier coulisseau et dont l'autre extrémité est fixée a un piston 58. Celui-ci est mobile à l'intérieur .d'un cylindre 59. Deux conduites 60 et 61 sont prévues pour
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l'arrivée et le départ du fluide utilisé pour actionner le ; r,: , , piston dans le cylindre.
Chacune de ces conduites pénètre dans le cylindre à une des extrémités opposées du piston.
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-Le cylindre est monté sur le deuxième coulisoeau de sorte que lorsqu'il se déplace par rapport au piston, le deuxième
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.-., ooulis9eau se déplace par rapport au premier coulisseau. l'=';1¯]; ¯/ Des moyens 62 de commande du troisième coulisseau 'ill] comprennent une vis gueuse 63 portée par le troisième guide / . , et un écrou 64 coopérant avec cette vis.
Un moteur rotatif
65 actionné par un fluide est monté sur le troisième guide:
Ce moteur est pourvu de deux conduites 66 et 67 pour amener
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et laisser échapper le fluide utilisé pour actionner le mo- 'i'l. leur..\;' Les conduîtea des trois moteurs sont utilisées pour,' introduire du fluide sous pression d'un côté choisi du moteurs. et pour laisser échapper ce fluide de l'autre côté. Le choix de la conduite sous pression et de la conduite d'échappement
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est fonction de l'équipeMent qui va Stre expliqué ci-aprhç, les moteurs à fluide ne constituent qu'un exemple d'un type . de moteur qui peut être utilisé dans la présente invention..- '.
On'pourrait remplacer ce type de moteur par des moteurs
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électriquest En outre, des moteurs du type à piston et cylin- dre pourrai6nt être utilisés pour.tous les mouvements au lieu, .
, des moteurelrotatifs faisant tourner les vis meneuses, ceux- ci n'ayant été décrits que pour la facilité des dessins.
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La soupape copieuse 45 représentée aux dessina est celle de la forme d'exécution préférée actuellement.
Sa construction intérieure est entièrement décrite dans la demande de brevet américain Serial 748.426 déposée le 14 juillet 1958 et intitulée :"lachine-outil contrôlée par un modèle", cette demande ayant été cédée à la présente demande- resse. Une caractéristique de ce type de soupape copieuse consiste en ce qu'une soupape bobine unique, qui est sous le contrôle d'un stylet 68, contrôle deux circuits à fluide distincts, les vitesses d'écoulement dans oea circuits étant inverses l'une de l'autre. Le stylet est mobile verticalement le long du deuxième axe quand on exerce un effort sur son extrémité.
Sa pointe peut pivoter de façon à s'écarter du deuxième axe susdit en déviant la pointe du stylet d'un coté ou de l'autre par rapport à sa position zéro. Dans la position zéro, le stylet est parallèle au second axe.
Un des circuits est contrôlé par une soupape à secteur du type à quatre voies pour laquelle une première paire de conduites constitue le circuit à fluide. Ce secteur détermine laquelle de ces conduites doit être sous pression et laquelle doit être collectée à l'échappement, ainsi que la proportion des débits qui y passent. Une deuxième paire de conduites est connectée à un autre secteur de la soupape (parfois appelé "secteur coordinateur"), la vitesse d'écoulé- ment du fluide qui y passe étant l'inverse de la vitesse d'é- coulement du fluide qui passe . dans la première paire de conduites.
Ainsi qu'on le décrit complètement dans la demande . de brevet américain susdite, lorsque la vitesse d'écoulement augmente ou diminue dans le circuit comprenant la seconde paire de conduites, elle déorott ou augmente respectivement, dans
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le circuit comprenant la première paire de conduites.
Ces deux circuits sont respectivement connectés à chacun des moteurs de façon que deux des moteur$ soient sous le contrôle coor- donné de la soupape copieuse. Donc si la soupape copieuse est alimentée parallèlement au troisième axe (le moteur respectif étant actionne par du fluide sous pression dans le circuit comprenant la seconde paire de conduites), la vitesse d'ali- mentation parallèlement au troisième axe sera maximum dans le', cas où le stylet sera dans une position zéro caractérisée par le fait qu'il parcourt une surface n'ayant ni obstacle ni inclinaison. il n'y aura pas de mouvement parallèlement au second axe qui est sous contrôle du secteur de la soupape . quatre voies.
Cependant, si le stylet rencontre un obstacle, ou tombe dans une cavité, ou rencontre une surface inclinée, il provoque le déplacement de la bobine de la soupape 4 partir de sa position zéro et un débit aura lieu dans le secteur à soupape à quatre voies et, par conséquent, à travers le circuit comprenant la première paire de conduites. La vites- se d'écoulement sera simultanément diminuée dans le circuit comprenant la deuxième palro de conduites et, peut être même réduite à zéro. Des conditions intermédiaires donnent lieu à des rapports intermédiaires des mouvements de l'un des deux axes.
Ceux-ci provoquent une aotion coordonnée le long des deux axes qui conne lieu à une vitesse d'avancement superfi- ciel sensiblement constante du stylet sur le module et du couteau sur la pièce à travailler.
L'Action coupante est réalisée dans les plana des figures 3 et 4 de façon à couper un contour se trouvant dans un plan (vertical) unique de la place à travailler. Pour compléter un contour tri-dimenaionnel, il est nécessaire de
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déplacer le second coulisser parallèlement au premier axe
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selon un mouvement de progrcaoisn pas à pas qui peut être contrôle par une soupape de cre8s1on pas à pas (non représentée) qui, pdriodiçuement, l'extrémité de chaque course de la table de travail, envoie une quantité de fluide au deuxième moteur pour déplacer la table d'une petite quanti- té parallèlement à l'axe correspondant.
Dos butées de fin de course, des soupapes d'inver- nion do circuit et des contrôles de progression pas à pas . peuvent être prévus de la façon contrée dans la demande de brevet africain 780.434 déposée le 15 décembre 1958 et inti- tulde "Contrôle do machine-outil ainsi que dans le brevet
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américain 2.976.688 au nom c8 Vf4AVER dans lesquels sont représentes des circuits qui peuvent être utilises dans la présente invention.
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Lorsqu'on utilise une floupape à bobine unique pour contrôler le mouvement parallèlement à deux axes, le
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contrôle de cycla±;e R pour but de réaliser des passes suooes- sives écartées l'une de l'autre sur la surface d'un module.
Leur effet eot de déplacer le coulisseau sur lequel la soupape est aontde, alternativement dans des sens opposes parallèle-
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ment à un axe et à provoquer tH! mouvement de pas à pas relatif de la aoupa)o copieuse et du <t0dele ool*,i un mouvement de progression pau à pas pnrall'1ement à un autre axe après chaque courso. Ceci conut1tu.>1;0. forme d'exécution.profères do l'invention et utilise la soupape copieuse représentée dans la demande do brevet américain Sériai 74a.426 déposée
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par WEAVER le 14 juillet 195$. Cette diupoaition a l'avantage d'assurer un mouvement comploteacnt automatique à vitesse coordonnée do la soupape copieuse sur toute la surface du modèle.
On peut voir qU'3 loa circuits de cyclage roprdaent4s
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dans la demande dû brevet américain Uerial 700.4-34- et dans le brevet amdricati 2.976.688.de WEAVER sont relativement . ,¯5 "H complexes. Un cir-ovît moins compliqué peut aussi 6tre adapté -facilement à cet appareil, par exemple dea interrupteurs d'in-, version et d' aeanrment pas à pas, et même une commande , 4 ;-:y.: manuelle de progression pas à pas. ,:' . . ¯ En outrée il n'est pas nécessaire pour l' ïnvent,on' '. y.i '', '" T V que l'action du,èo"4r soit automatique. Par exemple, on ./µà/ peut utiliser Kpe copieuse représentée dans la brevetez peut utiliser oopïeuse repr6seiitée dans ' américain 2.753.=oQardé le 3 juillet 1956 au nom de ;f';jj; R06EhR00K au lie1iÔ', ;àa soupape copieuse à bobine unique '. :. susdite.
La soupa"4tplause de ROS±BROOK (voir figure 5) ',,i; a un stylet 100 et¯4co soupapes 101 et 102 contrôlant respect
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tivement le débit do fluide dans des conduites 103 e.t 104 en,,1,.<1..
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rapport avec un premier circuit ot dans des conduites 105 =, ;j'Q et 106 en rapport àvoc un deuxième circuit, Ces circuits px.tasiai'6 par exemple, contrôler les moteurs respectivement du prezier"/iµq, ' et du troisième axe* Ceci réaliserait le mouvement pantogra-@.,,,, phique dans un plaR'horisontal unique dans la laachine repré-- aentéc. Cette soupape copieuse serait substituée directement à celle repréasent4é à la figure 4.
Il est également possible 4,,,; d'utiliser des soupapes copieuses tri-dimeDaionnelles, telles, que celle représentée -dans le brevet américain 2.835o466 aocor- ,'. dé le 20 mai 1958 ati nom de ROSEBROOK, dans laquelle un , ;4:^;. bzz . stylet contrôle la position et le débit de fluide à l'aide J",(1,'F '". de trois soupapes. bobine.
Une telle soupape copieuse pour-,
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rait 4tre utilisée pour contrôler les circuits de fluide,.vers
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les moyens de con=do respectivement du premier, du second bzz et du troisième coulieneau. , ''''/*.,';\
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En outre, il est possible de combiner ces diffé- rents types d'opérations on utilisant les soupapes copieuses
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représentées dans la denrznde de brevet américain Serial ¯,/,,' 180.971 déposée le 20 Bars 1962 et intitulée !"3oupape copieuse à mode de fonctionnement ocanraible " qui peut provoquer non seulement l'action coordonnée représentée dans la présente demande, nais égalomont les contrôles des deux
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axoa et des trois axes des brevets susdits de ROSBFiR00K, ¯.l'/,
11 est également possible d'utiliser une soupape copieuse automatique telle que celle représentée dans le brevet américain 3.006.595 accordé le 31 octobre 1961 au
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nom de ROSEBROOK dont la fonction est identique a celle de .1 -='. soupape bobine représentée à la figure 5, aaid que 8M "'ï;,' mouvement dans un plan , habituellement horizontal, est ., . ;:;; automatique.
On voit qu'en utilisant différents types de
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palpeurs dans leurs façons conventionnelles, soit en.d4vian%,j/ . le stylet pour faire le levé d'un modelé ou en déplaçant / 'l'µ) la t:.ble parallèlement à un axe en dessous d'une soupape ,/¯1 copieuse, la soupape copieuse provoquera elle-memo ion pas- s sage au-dessus du modèle selon un trajet dans l'espace.
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exactement conforme a la forme du modèleé Ce mouvement, , à son tour, est appliqué comme action motrice à l'arbre sui-
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ver qui est mobile vers. le haut et vers le bas dans le man - chon 13 pour actionner le bras de soulèvement vertical afin
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de provoquer le mouvement vertical dans l'opération 9antogrj4,;j phique.
Le mouvement latéral de l'arbre suiveur exerce une force latérale pour déplacer le mécanisas dans le plan de la
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figure t, le mouvement résultant du couteau étant proportlon--, nel à ce qui lui est imposé par le mécanisme a parallélogramme.
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On voit par ce qui précède que l'invention consiste. en un moyen commandé par un palpeur pour actionner le bras, du pantographe en fonction de l'activité de la soupape copieuse, en dépendance soit d'une commande manuelle ou automatique du stylet, soit d'une commande d'avancement sui- .' vaut l'un des axes visant à provoquer la réaction entre lè palpeur et le modèle.
Il est adaptable au contrôle d'une soupape copieuse à axe simple ou multiple et il est capable de décharger l'opérateur d'un effort manuel considérable dans toutes les formes d'exécution, ainsi que de fournir des soyons de contrôle automatique de la reproduction servile des réac- tions de passe à passe lorsque la soupape est du type qui coordonne le mouvement parallèlement à plusieurs axes ou du type qui fait -dévier le stylet pour suivre le modèle et pour déplacer le stylet le long du module.
Le mécanisme pantographique représenté fonotion- ne selon les trois dimensions. Le bras de soulèvement cons- titué un mécanisme à pantographe à axe unique. L'ensemble,du parallélogramme constitue un mécanisme à parallélogramme à deux dimensions (deux axes).
L'invention n'est pas limitée par les formes d'exécution représentées aux dessins et décrites dans la description qui sont données à titre d'exemple et non à titre limitatif, mais elle.. n'est limitée que par la portée '' des revendications suivantes.