Appareil pour automatiser la détection de défauts.
La présente invention concerne un appareil servant
à automatiser l'inspection et la détection des défauts de trous prévus dans des parois et des constructions analogues.
Elle a trait, en particulier, à un appareil servant à automatiser des moyens d'essai de générateurs de vapeur et d'installations analogues, par exemple en amenant un dispositif détecteur principal en contact avec les extrémités ouvertes de petits tubes de vapeur d'un panneau de tubes formant le ciel d'une chambre d'eau qui communique avec les petits tubes de vapeur du convertisseur de vapeur d'une centrale atomique, et en modifiant automatiquement la position de l'appareil tandis que les extrémités ouvertes sont inspectées successivement pour déceler les défauts éventuels.
L'invention réside dans un appareil autoportant et automoteur propre à porter des moyens d'essai ou d'inspection et comprenant un premier et un second porte-mandrins reliés par des moyens de guidage afin de permettre un déplacement relatif de
ces porte-mandrins selon un premier et un second axe de coordonnées, et des moyens pour effectuer ce déplacement, chaque porte-mandrins étant muni de moyens préhenseurs extensibles et rétractables selon un troisième axe de coordonnées et susceptibles, en position d'extension, de s'engager et de se maintenir au moins dans un trou prévu dans une surface sur laquelle l'appareil doit se déplacer .afin de suspendre ainsi l'appareil à cette surface.
L'appareil, en service, peut s'agripper à un plafond c'est-à-dire un ciel ou à une paroi verticale et peut se
déplacer à l'intervention du déplacement relatif des porte-mandrins, sans être soutenu d'aucune manière du dessous.
L'invention sera décrite ci-après, avec plus de détails, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
la Fig. 1 est une vue en plan d'un appareil conforme
à l'invention;
la Fig. 2 est une vue en perspective de l'appareil conforme à l'invention, certains de ses accessoires étant enlevés pour la simplicité;
la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la Fig. 1, et
la Fig. � est une vue fragmentaire, en partie en coupe, suivant la ligne B-B de la Fig. 3.
Les symboles (X,Y) et (+,-) fléchés désignent les axes de coordonnées selon lesquels l'appareil 1 se déplace; l'appareil peut se déplacer dans quatre directions, à savoir (X+), (X-),
(Y+) et (Y-).
Un bâti 1, du cote de l'appareil situé dans la direction
(Y-), en forme de C vu du dessus, comprend une plaque d'appui. intérieure la et deux plaques latérales lb, le et comporte deux tiges de guidage 6) dans le sens des X, à savoir une tige supérieure et une tige inférieure qui s' étendent en travers du coté ouvert ou extérieur du bâti. Un bâti extérieur 2 disposé du coté opposé ou (Y+) de l'appareil a la forme d'une seule plaque. Quatre tiges de guidage 3 dans le sens des Y sont fixées à une extrémité à la plaque la et à l'autre à la plaque 2. Ces tiges de guidage 3 supportent un bâti 4 dont la forme est en substance identique à celle du bâti 1 et qui est adossé à celui-ci, ces deux bâtis pouvant coulisser réciproquement dans les sens (Y+) et (Y-).
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dans le sens des X, semblables aux tiges 6. Les tiges de guidage 3, 6, le bâti 1 et la plaque 2 forment un bâti rectangulaire.
Les tiges de guidage 6, 8 supportent respectivement des porte- man-
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peut donc se déplacer dans le sens des X et le porte-mandrins 7 dans le sens des X et dans le sens des Y. Les porte-mandrins
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même, les tiges de guidage 8 comportent des arrêts 15 et 16 à leurs extrémités. Ces arrêts 13 à 16 sont disposés de manière que,lorsque les porte-mandrins ? et 7 butent contre les arrêts correspondants, les positions des mandrins de serrage correspondent exactement aux emplacements des trous d'un ciel ou d'une
paroi auquel l'appareil doit être fixé.
Les plaques latérales lb et le du bâti 1 portent des bras A, un pour chacune. L'extrémité antérieure Aa de chaque bras
A porte un instrument servant à vérifier ou examiner les trous du ciel, par exemple un chercheur à insérer dans un tube de vapeur d'un générateur de vapeur. Chaque bras A peut pivoter de 1800 autour
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lui permet d'inspecter tous les trous se trouvant du côté (X-) et du côté (X+) de l'appareil I.
Les mandrins de serrage 9 à 12 peuvent être déplacés entre leurs positions d'extension et de retrait et sont munis de moyens de préhension (décrits plus loin) qui leur permettent d'agripper les surfaces internes des trous dans lesquels ils s'engagent en position d'extension. La prise est suffisamment solide pour que deux mandrins puissent supporter le poids de l'appareil et des moyens de vérification ou d'inspection. L'appareil comprend également un dispositif servant à effectuer des dé-
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guidage 6 et 8 dans la direction (X+) et dans la direction (X-),
et un dispositif servant à effectuer des déplacements relatifs entre le bâti 4 et les tiges de guidage 3 dans les directions (Y+) et (y-), par exemple des moteurs électriques montés dans les portemandrins et le bâti 4 et équipés de mécanismes à crémaillère et à pignon ou à vis mère et à écrou pour déplacer les portes-mandrins
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Par conséquent, lorsque l'appareil est suspendu à une paire de mandrins de serrage et que les mandrins de l'autre paire sont rétractés, on peut modifier les positions relatives des porte-mandrins � et 7 dans le sens des X et/ou dans le sens des Y, après quoi on peut étendre les mandrins rétractés pour les bloquer dans des trous correspondants et les mandrins qui, initialement étaient étendus, peuvent alors être rétractés pour permettre un nouveau déplacement relatif des porte-mandrins, de sorte que l'appareil peut être déplacé d'un bloc sur le ciel de la chambre pour inspecter ou vérifier n'importe quel trou
désiré, Pour améliorer la stabilité pendant l'inspection ou la vérification, les quatre mandrins de serrage peuvent être engages dans des trous correspondants.
Les déplacements des porte-mandrins 5" 7,du bâti 4 et des mandrins 9 à 12 ainsi que l'engagement des mandrins dans des trous et leur dégagement de ceux-ci sont effectués par télécommande à partir d'un bloc de commande à main ou préalablement programmé relié à l'appareil par un câble de télécommande.
La construction et l'action des mandrins, c'est-à-dire des dispositifs essentiels servant à fixer l'appareil au ciel de la chambre et à supporter le poids de tout l'appareil, seront décrites ci-après avec plus de détail avec référence à la Fig. 3
Qui est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la Fig. 1, et la Fig. 4 une vue en coupe suivant la ligne B-B de la Fig. 3. Les mandrins sont tous identiques.
La Fig. 4 montre que la partie supérieure d'un corps creux 9a du mandrin 9 présente une crémaillère 7 qui sert à déplacer ce corps de mandrin axialement vers le haut et vers le
bas. Une clavette d servant à empêcher le mandrin 9 de tourner
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trémité interne étant engagée dans une rainure 9b du corps de mandrin 9a de telle sorte que ce corps puisse coulisser verticalement par rapport au porte-mandrins?. Comme le montre la Fig. 3, le corps 9a du mandrin présente un étranglement! dans son alésage et une rainure de clavette axiale m dans cet étranglement. L'extrémité supérieure 29 de l'étranglement forme un épaulement qui sert de siège pour un ressort de compression 26 et l'extrémité inférieure 30 de l'étranglement sert de siège pour un roulement 31. A l'extrémité inférieure exposée du corps de mandrin 9a est formé un épaulement annulaire g qui, lorsque le corps de mandrin est déplacé vers le haut, vient en contact avec le <EMI ID=8.1>
t déplacement du corps du mandrin vers le haut. Lorsque le mandrin 9 doit être fixé au ciel d'une chambre, l'épaulement [pound] supporte le poids du porte-mandrin 5'et ainsi de l'appareil I.
Un double pignon 17 comprend un pignon 17a qui engrène
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fin 17b qui engrène une vis sans fin 18. Les extrémités de ce double pignon tourillonnent dans des roulements (non représentés).
La vis sans fin 18 tourillonne également, à ses deux extrémités, da:
des roulements et est reliée à un moteur (non représenté).L'angle d<
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est supérieur à l'angle de friction de sorte que la vis sans fin peut transmettre une force de rotation à la roue à vis sans fin mai, celle-ci ne peut pas retransmettre une force à la vis.
Un pignon hélicoïdal 19 est prévu pour serrer le corps
de mandrin 9a contre le ciel de la chambre. L'arbre de ce pignon 19 tourillonne à ses deux extrémités dans des roulements (non représentés) et est accouplé à un moteur. Un pignon hélicoïdal creux 20, engrenant le pignon 19, tourillonne à ses deux extrémités dans des roulements dans le corps 9a du mandrin. L'extrémité supérieure
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l'alésage du corps de mandrin creux par l'intermédiaire d'un roulement de butée 31 et l'extrémité inférieure du pignon 20 est supportée par une partie f du corps de mandrin par l'intermédiaire d'un roulement de butée inférieur 21 et d'un jonc d'arrêt élastique 22.
Le corps 9a du mandrin et le pignon hélicoïdal 20 peuvent se déplacer ensemble axialement vers le haut et vers le bas, les pignons hélicoïdaux 19 et 20 coulissant l'un par rapport à l'autre le long des surfaces de leur3 dents. Le pignon hélicoïdal creux 20 comporte une partie taraudée h.
Une tige de serrage 23 comporte une partie inférieure <EMI ID=12.1>
Une clavette 23b est fichée dans la tige de serrage 23 et est engagée dans une rainure de clavette ménagée dans le corps de
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cal sans rotation de la tige de serrage à l'intérieur du corps
du mandrin. L'extrémité supérieure i de la tige de serrage comporte une tête plate de plus grand diamètre avec un biseau de guidage facilitant l'insertion de cette tête dans un trou correspondant du ciel de la chambre. Un col étranglé � en dessous de la tête est chanfreiné de manière à s'adapter à la forme des griffes de serrage 24 du mandrin.
La tige de serrage 23 coulisse vers le haut ou vers le bas lorsque le pignon hélicoïdal 20 tourne, sa partie taraudée h engrenant la partie filetée 23a de la tige de serrage.
Quatre griffes de serrage 24 dont le pourtour extérieur délimite une surface cylindrique et Le pourtour intérieur une surface tronconique, sont maintenues en contact avec le col co-
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dans laquelle les griffes sont ajustées de manière à ne pouvoir coulisser que dans le sens radial tout en étant retenues dans le sens axial c'est-à-dire le sens de poussée.
Une bride 1 est prévue à l'extrémité inférieure du bottier 25 et le ressort de compression 26 réagit entre la face inférieure de la bride et l'extrémité supérieure 29 de l'étrangle=du corps 9a du mandrin de sorte que, lorsque la tige de serrage
23 est abaissée par rapport au corps du mandrin, le ressort de
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soulevé sans aucune retenue. De plus, grâce à l'énergie élasti-
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vention du corps de mandrin 9a.
Une bague filetée 27 est vissée dans l'alésage taraudé du corps de mandrin 9a de manière à venir en contact avec la bride
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haut du bottier et permet de conserver l'énergie élastique du ressort de compression 26 comme une force interne du corps du mandrin.
On expliquera ci-après la fonction des mandrins 9 à 12.
Pour le dessin, on suppose que ces mandrins sont initialement dans leurs positions supérieures dans lesquelles leurs griffes sont ouvertes en vue de se coincer dans quatre trous du ciel de la chambre, fixant ainsi l'appareil I à ce ciel.
Pour desserrer et abaisser les mandrins :
le pignon hélicotdal 19 est denté vers la droite et, lorsqu'on le fait tourner dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre sur la Fig. 3, le pignon hélicoïdal 20 tourne dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre, vu
du dessus comme sur la Fig. 1. Ceci déplace la tige de serrage 23 de force vers le haut à l'intervention du pas de vis gauche h. En ce point, les griffes 24 du mandrin sont écartées de force contre la paroi environnante du trou du ciel de la chambre et sont également dilatées vers l'intérieur en vue de se fixer elles-mêmes sur l'étranglement conique j de la tige de serrage 23. Comme l'étranglement � a une conicité supérieure à celle des faces internes des
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la tige de serrage 23 suffit pour dégager l'étranglement des griffes en laissant un intervalle entre la tige de serrage et les griffes. Ceci permet aux griffes du mandrin de se déplacer radialement et les bagues expansibles le sollicitent les griffes d'une manière centripète, diminuant leur diamètre général et établissant un intervalle entre la surface externe des griffes et la paroi environnante du trou du ciel de la chambre. Le mandrin se trouve
à ce moment dans son état desserré. Le déplacement vers le haut de la tige de serrage 23 pour desserrer le mandrin est déterminé
en tenant compte de la relation existant entre le corps de mandrin 9a et la tige de serrage 23. Lorsqu'un desserrage complet est atteint, un commutateur de fin de course (non représenté) est actionné pour arrêter le pignon hélicoïdal 19.
L'opération suivante consiste à faire tourner la vis sans fin 18 dont le filet s'enroule vers la droite, dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre, ce qui a pour effet
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et de permettre au corps de mandrin 9a de descendre avec la tige de serrage 23 qui y est contenue sous l'effet du couple appliqué
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serrage 23 est suffisamment descendue en dessous du ciel, le portemandrins 5 et le mandrin 9 occupent des positions relatives préréglées dans lesquelles ils actionnent un commutateur de fin de course (non représenté) pour arrêter la vis sans fin 18.
Montée et serrage des mandrins :
dans la phase finale du processus décrit plus haut,
le corps de mandrin 9a se trouve dans sa position inférieure desserrée. A ce moment, si on fait tourner la vis sans fin 18 dans le sens des aiguilles de la montre, le double pignon 17 tourne dans le même sens, amenant le corps de mandrin 9a à se déplacer vers le haut en compagnie de la tige de serrage 23 et d'autres éléments qui y sont associés, de sorte que l'extrémité supérieure de la tige 23 s'engage dans un trou du ciel de la chambre. Le corps de mandrin 9a continue à monter jusqu'à ce que son épaulement annulaire g vienne en contact avec la face inférieure du porte-mandrins 5. Cette position est détectée par un commutateur de fin de course (non représenté), qui décèle les
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et la vis sans fin 18 est alors arrêtée. Dans ce cas, le corps de mandrin 9a n'est pas toujours en contact avec la surface du ciel; au contraire, des aisances et des flexions des parties coulissantes dans l'appareil I peuvent établir ou déterminer un intervalle entre le corps de mandrin et la surface du ciel de la chambre mais les. griffes du mandrin pénètrent en tout cas dans un trou du ciel.
On fait ensuite tourner le pignon hélicoïdal 19 dans le sens des aiguilles de la montre pour faire tourner le pignon hélicoïdal 20 de manière à entraîner la tige de serrage 23 vers le bas. Comme les griffes 24-du mandrin sont retenues axialement
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les repousse vers l'extérieur contre la paroi environnante du trou
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et la tige de serrage 23 sont solidement fixées les unes aux autres. La rotation du pignon 20 qui se poursuit dans un sens visant à faire descendre la tige de serrage, produit alors une force de réaction suffisante pour déplacer vers le haut le pignon 20 et, par
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trémité supérieure du corps de mandrin, viennent en contact avec la surface du ciel. Pendant ce temps, le corps de mandrin 9a et la tige de serrage 23 se déplacent l'un par rapport à l'autre en comprimant le ressort de compression 26. Une nouvelle rotation du pignon 20 rencontre une résistance plus forte. La variation du couple du pignon hélicoïdal 19 est à ce moment détectée par un détecteur (non représenté) et la rotation du pignon 19 est, par conséquent, arrêtée. La force avec laquelle le corps de mandrin
9a est abaissé pendant le serrage est ensuite équilibrée par
la contrainte présente dans le ressort de compression 26 lorsque
le serrage est achevé.
On expliquera ci-après le fonctionnement de l'appareil
I en vue d'une vérification ou d'une inspection. A titre d'exemple, on suppose que l'appareil est initialement solidement fixe au
ciel de la chambre, ses parties se trouvant dans les positions représentées sur la Fig. 1 et les mandrins 9 à 11 se trouvant dans leurs positions supérieures dans lesquelles leurs griffes sont engagées dans des trous correspondants prévus dans le ciel et y sont bloquées par serrage.
(1) Si l'appareil doit être déplacé de la distance entre deux trous dans le sens (X-), on dégage les corps des mandrins 11 et 12 du ciel et on les fait descendre. La descente est détectée par des commutateurs de fin de course (non représentés) de sorte que les mandrins sont arrêtés lorsque les extrémités supérieures de leurs corps se trouvent légèrement en dessous du ciel.
Le porte-mandrins 7 est ensuite déplacé par rapport au
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l'arrêt 15. En ce point, les mandrins 11 et 12 sont disposés en face de trous qui sont tous deux décalés d'une distance unitaire dans le
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Ensuite, les mandrins 11 et 12 sont engagés vers le haut dans les nouveaux trous et les tiges de serrage 23 sont tirées vers le bas
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tenu suspendu au ciel au moyen des autres mandrins 9 et 10.
Les mandrins 9 et 10 sont ensuite desserrés et abaissés et le reste de l'appareil est déplacé par rapport au porte-mandrins 7 dans le sens (X-) jusqu'à ce que l'arrêt 16 vienne en contact avec le porte-mandrins 7. Cela étant, les mandrins 9 et 10 sont,
à ce moment, distants de leurs positions initiales de l'intervalle entre deux trous dans le sens (X-). Ils sont alors déplacés vers le haut pour s'engager dans de nouveaux trous dans lesquels ils sont bloqués par leurs griffes de serrage. Les éléments de l'appareil I se trouvent alors à nouveau dans les positions relatives représentées sur la Fig. 1 mais les quatre mandrins 9 à
12 sont solidement introduits dans des trous décalés de ceux dans lesquels ils se trouvaient initialement de la distance séparant deux <EMI ID=29.1>
s'est déplacé d'une distance égale à celle qui sépare deux trous dans le sens (X-).
(2) Lorsque l'appareil doit être déplacé de la distance séparant deux trous dans le sens (X+) , on suit un processus semblable mais, pour commencer, on desserre les mandrins 9 et 10 et on déplace le porte-mandrins 7 par rapport au bâti 1+ dans le sens (X+).
(3) Lorsque l'appareil doit être déplacé d'une distance correspondant au triple de la distance entre deux trous dans le
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on déplace le porte-mandrins 5 par rapport au bâti 1 de la même manière que dans (1). On répète le processus le nombre de fois requis.
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triple de la distance entre deux trous dans le sens (X+), on commence par desserrer les mandrins 11 et 12 de la même manière
que dans (1), puis on déplace le porte-mandrins 5 par rapport
au bâti 1 dans le sens (X+). On répète ensuite le processus.
(5) Lorsqu'on déplace l'appareil d'une distance égale
à l'écart entre deux trous dans le sens (Y+), on suit, en général, le même processus que celui décrit en (1) en commençant par desserrer les mandrins 11, 12. On déplace ensuite le porte.-mandrins
7 et le bâti 4 ensemble par rapport au bâti 1 et au porte-mandrins 5,vers le bâti extérieur, c'est-à-dire dans le sens (Y+) et on élè-
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bloque par serrage. L'appareil a maintenant changé de position, comme on le désire.
(6) Lorsqu'on déplace l'appareil de la distance séparant deux trous dans le sens (Y-), il suffit de desserrer les mandrins 9 et 10 de la même manière que dans le paragraphe (1) et de déplacer l'appareil dans sa totalité dans le sens (Y-) tandis
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chambre.
Les dispositifs d'entraînement et les mécanismes qui
.se rapportent au déplacement de l'appareil I sont des types utilisés de manière générale et leur description détaillée sera, par conséquent, omise.
Comme il ressortira clairement de ce qui précède, l'appareil peut, toit en se supportant lui-même, se déplacer en tout sens en dessous d'un ciel de chambre présentant un grand i nombre de trous de dimensions données et espacés de distances
égales selon une disposition régulière (par exemple en grille
ou en damier), en serrant, desserrant, élevant et abaissant
des paires de mandrins 9, 10 et 11, 12 de telle sorte que ces paires supportent,tour à tour, tout le poids de l'appareil pendant son déplacement. Il est donc possible d'arrêter l'appareil
dans n'importe quelle position désirée par rapport au ciel de la chambre pour inspecter les trous du ciel en vue de déceler les défauts à l'aide des instruments fixés aux extrémités libres Aa des bras A.
Les griffes extensibles dans les trous du ciel de la chambre assurent une prise suffisante pour supporter l'appareil et résister à la force de réaction engendrée par le fonctionne-
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tout écart qui pourrait résulter du jeu et de la flexion des parties coulissantes et qui pourrait aboutir à une chute de l'appareil. Aucune erreur de ce genre ne peut se produire
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Cela étant, l'inspection des ciels des chambres ainsi que d'au- ! tres travaux peuvent être automatisés par l'adoption de séquences de travail convenablement combinées.
Quoiqu'une forme d'exécution de l'invention ait été décrite comme étant conçue pour vérifier de fins tubes de vapeur dans un convertisseur de vapeur vertical, elle peut être modifiée pour cheminer sur une paroi verticale d'un convertisseur de vapeur horizontal, de la même manière qu'elle s'accroche au ciel d'un convertisseur vertical.
De plus, bien que l'invention ait été décrite comme étant appliquée à un appareil détectant les défauts dans un générateur de vapeur, elle peut être diversement modifiée, par exemple, pour inspecter d'autres trous de ce genre.
REVENDICATIONS
1.- Appareil autoportant et automoteur propre à
porter des moyens de vérification ou d'inspection et comprenant
un premier et un second porte-mandrins reliés par des moyens de guidage permettant un déplacement relatif des porte-mandrins selon un premier et un second axe de coordonnées, et des dispositifs pour effectuer un tel déplacement, chaque porte-mandrins étant muni de moyens de préhension extensibles et rétractables selon un troisième axe de coordonnées, qui, lorsqu'ils sont étendus, sont susceptibles de pénétrer et de s'agripper au moins dans une ouverture prévue dans une surface au-dessus de laquelle l'appareil doit s déplacer, de manière à suspendre l'appareil à cette surface.
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