FR2626516A1

FR2626516A1 - Terminal de telemanipulateur lourd

Info

Publication number: FR2626516A1
Application number: FR8801195A
Authority: FR
Inventors: Francis Juan; Gilbert Aupecle
Original assignee: SNE la Calhene SA
Current assignee: Getinge la Calhene SAS
Priority date: 1988-02-02
Filing date: 1988-02-02
Publication date: 1989-08-04
Anticipated expiration: 2008-02-02
Also published as: FR2626516B1

Abstract

Le terminal d'un télémanipulateur lourd est formé de deux segments 10, 12 articulés entre eux autour d'un axe c perpendiculaire aux axes a, bde chacun des segments. Chaque segment 10, 12 est lui-même formé de deux parties 16, 18-20, 22, permettant des mouvements de rotation F2, F3 autour des axes de ces segments. Cet agencement autorise une commande coordonnée des mouvements. Par ailleurs, les segments sont étanches vis-à-vis de l'atmosphère extérieure et les conducteurs électriques cheminent à l'intérieur de ces segments, ce qui autorise une utilisation du terminal dans l'industrie nucléaire et sous eau.

Description

TERMINAL DE TELEMANIPULATEUR LOURD
DESCRIPTION
L'invention concerne un termina t de télémanipulateur
Lourd, constituant ta partie terminale d'un bras articulé monté à L'extrémité d'un bras t#lescopique, d'axe vertical ou horizontal, supporté par un chariot mobile dans un plan horizontal selon deux directions perpendiculaires entre elles.

Les télémaniputateurs de ce type sont généralement appelés télémanipulateurs Lourds car ils permettent de soulever et de transporter des charges importantes, qui atteignent et dépassent meme 1000 N dans de nombreux cas La contrepartie de cette capacité de charge est une dextérité très médiocre et un temps d'exécution des taches éteve par rapport aux télémanipulateurs fixes du type maître-esclave à retour d'effort.

Les télémanipulateurs lourds existants disposent généraLement d'une t#l#commande permettant de commander séparément chacun des mouvements du bras articulé. Il en résulte un pilotage particuLièrement difficile qui augmente considérablement le temps d'exécution des tâches.

De pLus1 te bras articulé dispose de quatre ou cinq degrés de liberté, ce qui est insuffisant pour permettre une commande coordonnée ou enchaînée des différents mouvements, sans ou avec un minimum de singularités, acceptable par un système de commande informatise.

Par ailleurs étant donné que ces télémanipulateurs sont habituelLement utilisés dans l'industrie nucléaire, notamment pour le démantèlement des assemblages de combustible nucléaire, il est souhaitable de prendre en compte les contraintes imposes par cette application dans la conception du télémanipulateur.

La présente invention a précisément pour objet un terminal de télémanipulateur lourd dont la conception particulière permet une commande enchaînée des mouvements, tout en pouvant être utilisé dans L'industrie nucléaire.

Conformément à L'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un terminal de télémanipulateur Lourd constituant la partie terminale d'un bras articulé monté à l'extrémité d'un bras télescopique, supporté par un chariot, ce terminal étant caractérisé par le fait qu'il comporte un segment arrière présentant une partie arrière et une partie avant disposées selon un axe commun, La partie avant étant apte à tourner autour dudit axe par rapport à la partie arrière, et un segment avant présentant une partie arrière et une partie avant disposées selon un axe commun, ta partie arrière du segment avant étant articulée sur la partie avant du segment arrière, autour d'un troisième axe perpendiculaire auxdits axes communs, et la partie avant du segment avant étant apte à tourner autour de L'axe du segment avant, par rapport à la partie arrière de ce dernier segment.

Un terminal ainsi conçu permet une commande coordonnée des mouvements, notamment grâce à la présence d'un degré de liberté de rotation à La fois en en amont et en aval de l'articulation formée entre Les deux segments de ce terminal. Les conditions de pilotage du télémanipulateur sont ainsi améliorées très sensibLement, sans qu'il existe aucune redondance dans Les mouvements autorisés par le terminal.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie arrière du segment arrière comprend une enveloppe extérieure, la partie avant du segment arrière comprenant une enveLoppe intérieure supportée de façon tournante dans l'enveloppe extérieure et une pièce de commande de pivotement du segment avant autour du troisième axe supportée de façon tournante par l'enveloppe intérieure, un premier moteur étant logé dans L'enveloppe extérieure pour commander, au travers d'un premier réducteur, La rotation de L'enveloppe intérieure et un deuxième moteur étant logé dans l'enveloppe extérieure pour commander, au travers d'un deuxième réducteur la rotation de la pièce de commande de pivotement du segment avant.

De préférence, Le premier réducteur est une
transmission harmonique comportant une bague elliptique
intérieure menante, fixée sur une piece solidaire d'un rotor du
premier moteur, une couronne flexible dentée extérieure menée de cette transmission harmonique étant engrenée d'une part sur une
première couronne dentée intérieure fixée dans L'enveloppe
intérieure et, d'autre part sur une deuxième couronne dentée
intérieure fixee sur une pièce intermédiaire supportée de façon
tournante dans L'enveloppe extérieure et Liée en rotation à cette
dernière par un système élastique précontraint, et par te fait
que le deuxième réducteur est une transmission harmonique
comportant une bague elliptique intérieure menante, fixée sur une
pièce solidaire d'un rotor du deuxième moteur, une couronne
flexible dentée extérieure menée de cette transmission harmonique
étant engrenée, d'une part, sur une troisième couronne dentée
intérieure fixée dans ta pièce de commande de pivotement du
segment avant et, d'autre part, sur une quatrième couronne dentée
Intérieure fixée dans l'enveloppe intérieure.

Le système élastique précontraint peut alors comprendre
au moins un empilement de rondelles élastiques Loge dans un
cylindre d'axe orthogonaL à l'axe du segment arrière, ce cylindre
étant articulé par un axe parallèle à 'axe du segment arrière
dans ladite pièce intermédiaire, le système élastique
précontraint comprenant de plus au moins deux butées solidaires
de l'enveLoppe extérieure et sur lesquelles sont en appui Les
extrémités de L'empilement de rondelles élastiques, par
l'intermédiaire de deux liaisons à rotule.

bans Le mode de réalisation préféré de L'invention, ta
partie arrière du segment avant comprend une chape munie de deux
tourillons alignés selon le troisième axe et supportes de façon
tournante par une chape solidaire de L'enveloppe intérieure, un
pignon conique fixé sur l'un des tourillons étant engrena sur un
pignon conique solidaire de la pièce de commande de pivotement du
segment avant.

La partie avant du segment avant comprend aLors, de
préférence, une enveloppe extérieure supportée de façon tournante par la partie arrière du segment avant, un troisième moteur étant monté dans la partie arrière pour commander, au travers d'un troisième réducteur, la rotation de l'enveloppe extérieure de La partie avant du segment avant.

Le troisième réducteur peut alors être une transmission harmonique comportant une bague elliptique intérieure menante fixée sur une pièce solidaire d'un rotor du troisième moteur, une couronne flexible dentée extérieure menée de cette transmission harmonique étant engrenée, d'une part, sur une cinquième couronne dentée intérieure fixée dans la partie arrière du segment avant et, d'autre part, sur une sixième couronne dentée intérieure fixée dans l'enveloppe extérieure de la partie avant du segment avant.

Selon un autre aspect de L'invention, des joints d'étanchéité sont interposés entre Les parties avant et arrière du segment avant, entre Les parties avant et arrière du segment arrière, pour assurer le confinement d'un volume intérieur des segments avant et arrière, vis-à-vis de L'extérieur.

Chacun des segments avant et arrière peut alors comporter un tube centraL étanche dans Lequel sont logés des conducteurs électriques, un tube soupLe et étanche contenant ces conducteurs reliant Les deux tubes centraux de façon étanche.

Un mode de réalisation pr#f#ré de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de ctX représentant schématiquement un terminal de manipulateur lourd réalisé conformément à L'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe représentant schématiquement et à plus grande échelle les organes commandant te mouvement de rotation de La partie avant du segment arrière du terminal autour de l'axe de ce segment arrière,
- la figure 3 est une vue de côté et à plus grande écheLLe du système élastique précontraint évitant la rupture d'une pièce mécanique du terminaL lors de La rencontre d'un obstacle,
- la figure 4 est une vue en coupe partiel te selon ta ligne IV-IV de la figure 3,
- la figure 5 est une vue de côté comparable à la figure 2 représentant en coupe et de façon schématique les différents organes permettant de commander le pivotement du segment avant du terminal,
- la figure 6 est une vue de côté, en coupe
Longitudinale, du segment avant du terminal de ta figure 1, et
- la figure 7 est une vue de côté et en coupe
Longitudinale partielle de la pince de préhension équipant ce terminal.

Sur la figure 1, on a représenté le terminal d'un télémanipulateur lourd réalisé conformément à l'invention.

Ce terminal se compose d'un segment arrière 10, d'un segment avant 12 et d'une pince de préhension 14. Les adjectifs
Bavant" et "arrière" désignent ici et dans l'ensemble du texte respectivement les parties tes plus proches et Les plus éloignées de L'extrémité du bras articulé du télémanipulateur.

Sur La figure 1, on a désigné respectivement par Les références a et b l'axe Longitudinal du segment arrière 10 et l'axe longitudinal du segment avant 12 et de la pince 14.

Le segment avant 12 est articulé par son extrémité arrière sur l'extrémité avant du segment arrière 10, autour d'un troisième axe c coupant Les axes a et b selon une direction perpendiculaire à ces axes. Un degré de liberté de pivotement du segment avant t2 par rapport au segment arrière 10 autour de l'axe c est ainsi obtenu. Ce degré de liberté est symbolisé par
La flèche F1 sur la figure 1.

Le segment arrière 10 se compose lui-même d'une partie arrière 16 et d'une partie avant 18, cette partie avant 18 étant supportée de façon tournante par La partie arrière 16 autour de l'axe a. Un deuxième degré de liberté, symbolise par La flèche F2 sur la figure 1, est ainsi obtenu.

Enfin, le segment avant 12 se compose également d'une partie arrière 20 et d'une partie avant 22, cette partie avant 22 #tant supportée de façon tournante par La partie arrière 20 autour de l'axe k du segment avant. Un troisième degré de liberté, symbolisé par La flèche F3 sur ta figure 1, est ainsi obtenu.

Pour compléter cette description générale du terminaL de télémanipulateur selon L'invention, on notera que ta partie arrière 16 du segment arrière 10 peut être montée à l'extrémité d'un segment intermédiaire S, qui ne faSt pas partie de l'invention, par l'intermédiaire d'un dispositif de raccordement Z4 verrouiLLable et déverrouillable à distance. De façon comparable, un dispositif de raccordement 26 verrouillable et déverrouillable à distance permet de fixer la pince de préhension 14 à l'extrémité de La partie avant 22 du segment avant 12.

Pour iLLustrer Les différents mouvements permis par Les degrés de liberté du terminal selon l'invention, celui-ci a été représenté dans deux positions différentes sur la figure 1
On se réfèrera maintenant à La figure 2 pour décrire plus en détail le segment arrière 10 et, plus précisément, les organes permettant à l'intérieur de ce segment de commander la rotation de la partie avant 18 par rapport à La partie arrière 16 autour de t'axe a (flèche F2)
La partie arrière 16 du segment arrière 10, dont seul te contour est représenté en traits mixtes sur la figure 2, comprend principalement une enveloppe extérieure 16a, de forme tubulaire, centrée sur l'axe a. C'est l'extrémité arrière de cette. enveloppe 16a qu est fixée à l'extrémité du segment intermédiaire S par le dispositif de raccordement 24.

De façon comparable, La partie avant 18 du segment arrière 10 comprend une enveLoppe intérieure 18a de forme généralement annulaire, centrée sur l'axe a et supportée de façon tournante dans la partie avant de l'enveloppe extérieure 16a par des paliers 28. L'enveloppe intérieure 18a se prolonge vers l'avant au-delà de l'enveloppe extérieure 76a pour former une chape 18b.

Le Stator d'un moteur électrique M2 à courant continu est fixé dans la partie arrière de L'enveloppe extérieure îÔa. Le rotor de ce moteur M2 est solidaire d'une pièce tubulaire 30, de petit diamètre, centrée sur l'axe a et supportée de façon tournante par l'enveloppe extérieure 16a au moyen de paliers 32.

A son extrémité avant, la pièce tubulaire 30 est solidarisée en rotation de l'enveloppe intérieure 18a par L'intermédiaire d'un réducteur mécanique 34.

Le réducteur 34 est constitué par une transmission harmonique, appelée communément "harmonic drive", dont la structure est bien connue des spécialistes. Ce réducteur comprend une bague intérieure menante 34a, de section elliptique, fixée à l'extrémité de La pièce tubulaire 30, et une couronne dentée extérieure menée 34b, en un matériau flexible. La denture de la couronne 34b est engrenée simultanément sur une denture intérieure formee dans une couronne dentée intérieure solidaire de l'extrémité arrière de l'enveloppe intérieure 18a et sur une denture intérieure formée dans une couronne dentée intérieure solidaire d'une pièce intermédiaire 36, de forme annulaire, située immédiatement derrière l'enveloppe intérieure 18a.Comme l'enveloppe intérieure 18a, la pièce annulaire 36 est supportée de façon tournante a l'intérieur de l'enveloppe extérieure 16a par des paliers 38 dont un seul est représenté sur la figure 2, pour en faciliter la Lecture.

La pièce annulaire 36 est elle-même reliée à l'enveloppe extérieure 16a par un système élastique précontraint 40 localisé axialement entre La pièce 36 et te moteur M2, dans l'espace annulaire formé entre la pièce 30 et l'enveloppe 16a. La pièce 36 est ainsi normalement immobilisée an rotation par rapport à l'enveloppe 16a par le système élastique 40.

Lorsque te moteur M2 est actionné, la pièce tubulaire 30 est entraînée en rotation, de même que La bague 34a. Compte tenu de la forme elliptique de cette dernière, la couronne dentée déformable 34b est engrenée en deux points diamétralement opposés à ta fois sur Les dentures formées sur Les bagues Liées à l'enveloppe intérieure 18a et à La pièce 36. Le nombre de dents formées sur la couronne 34b étant diffèrent du nombre de dents formées sur la denture de la bague liée à la pièce 36, et cette dernière étant normalement immobiliste en rotation par rapport à l'enveloppe extérieure 16a, une rotation très lente de la couronne 34b se produit. Cette rotation est transmise à l'enveloppe extérieure 18a et à l'ensemble de la partie avant 18 du segment arrière 10 du terminal.On réalise ainsi le mouvement de rotation désigné par La flèche F2 sur Les figures 1 et 2.

La structure du système élastique précontraint 40 par lequeL La pièce annulaire 36 est reliée i l'enveLoppe extérieure 16a va maintenant être décrite en détait en se référant aux figures 3 et 4.

Ce système élastique 40 comprend pLusieurs cylindres 42 (trois sur ta figure 4) dont Les axes sont tous disposés dans un même plan perpendiculaire à l'axe a du segment arrière du termina t et orientés approximativement selon des directions perpendiculaires à des plans passant par cet axe a. Ces cyLindres 42 sont montes sur une partie 36a orientée radialement de ta pièce intermédiaire 36 par des axes 44 orientés parallèlement a L'axe a, disposés à une même distance et régulièrement répartis autour de l'axe a.

Dans chacun des cylindres 42 est Loge un empilement de rondelles coniques 46 montées en opposition et qui constituent la partie élastique du système 40. Chaque empilement de rondelles 46 entoure une tige cylindrique 48 dont une extrémité présente une partie de plus grand diamètre 48a sur laquelle est en appui l'empilement de rondeLles 46 et qui est normalement plaquée contre un rebord tourné vers l'intérieur formé à l'extrémité correspondante du cylindre 42. A son extrémité opposée, la tige 48 pénètre dans un embout 50 sur Lequel est en appui à son extrémité opposée l'empilement de rondelles 46, une partie de plus grand diamètre de cet embout 50 étant normatement plaquée contre un rebord tourné vers t'extérieur formé à l'extrémité opposée du cylindre 42.

La tige 48 et l'embout 50 montés dans chacun des cylindres 42 traversent les extrémités opposées de ce cylindre, de façon à être en appui par L'intermédiaire de deux bittes 52 sur des vis de réglage 54 vissées dans des extensions 16b, en forme de V, solidaires de l'enveloppe extérieure 16a de la partie arrière du segment arrière du terminal. De façon pLus précise,
Les extensions 16b font saillie vers l'avant parallelement s l'axe a, å partir d'une plaque radiale 16c solidaire de l'enveLoppe extérieure 16a.De plus, elles présentent en section perpendiculairement ét l'axe a la forme d'un V dont Les branches sont situées en face des extrémités des cylindres 42 et orientées perpendiculairement aux axes de ces cylindres, et tes vis 54 sont vissées selon l'axe de ces cylindres dans Les branches des extensions 16b.

La précontrainte emmagasinée dans chacun des empilements de rondelles 46 est calculée de telle sorte qu'il n'existe normalement aucun déplacement circonférentiet relatif entre les cyLindres 42 et Les extensions 16b, lors d'une mise en oeuvre du moteur M2, Lorsque te tétémaniputateur transporte une charge adaptée å sa capacité, et en L'absence d'obstacle sur la trajectoire suivie.

Au contraire, lorsqu'un obstacle se trouve sur La trajectoire engendrée par l'actionnement du moteur M2, une rotation relative limitée de La pièce intermédiaire 36 par rapport b la partie arrière 16 est rendue possible par la compression des empiLements de rondelles 46. Une rupture d'un organe mécanique du télémanipulateur est ainsi évitée.

Sous L'effet de la compression des empilements de rondelles 46, te couple résistant augmente rapidement. Il en résulte une augmentation de L'intensité du courant du moteur MZ au-delà d'un seuil prédéterminé. Le franchissement de ce seuil conduit å L'arrêt automatique du moteur sans incidence sur Les organes mécaniques du télémanipulateur.On obtient ainsi L'arrêt automatique du mouvement considéré sans avoir recours à un frein ni a un détecteur de fin de course, ce qui permet de réduire de façon sensible le nombre de conducteurs électriques assurant - la commande du terminal
Comme on le comprendra ultérieurement, le système élastique précontraint 40 remplit la fonction qui vient d'être décrite pour deux des trois mouvements ou degrés de Liberté dont dispose le term@nal selon l'invention.

Pour connaître a tout moment La position angulaire de la pièce tubulaire 30 par rapport à l'enveloppe extérieure 16a, un codeur magnétique C2 orienté parallèlement à t'axe a est monté dans l'enveloppe 16a, au niveau du moteur M2, et son extrémité est placée en vis-b-vis d'un disque D2 perpendicuLaire a t'axe a, centré sur Cet axe et solidaire de la pièce 30.

Les différents organes permettant de commander Le mouvement de pivotement du segment avant 12 par rapport au segment arrière 10 autour de l'axe c, désigné par la flèche F1 sur ta figure 1, vont maintenant être décrits pus en détail en se référant à la figure 5.

Comme L'illustre cette dernière figure, la chape 18b formée sur la partie avant 18 du segment arrière 10 est placée dans une chape 20a formée sur la partie arrière 20 du segment avant 12. Chacune des deux branches de ta chape 20a porte un tourillon 19 faisant saillie radialement vers l'intérieur et pénétrant dans deux trous alignès formés dans tes deux branches de La chape 18b. L'articulation ainsi obtenue matérialise l'axe de pivotement g.

Un pignon conique 56 est fixé sur l'un des tourillons 19 et s'engrène sur un pignon conique sa, d'axe a, fixé a l'extrémité d'une pièce annulaire 60, également d'axe a, montée de façon tournante dans la partie avant de l'enveloppe intérieure 18a par des paliers 62. La rotation de La pièce 60 assure ainsi
La commande du pivotement du segment avant 12.

La commande de la rotation de la pièce 60 est-assurée par un moteur électrique à courant continu M1 logé en arrière du moteur M2 dans l'enveloppe extérieure 16a et dont le stator est solidaire de cette enveloppe. le rotor du moteur M1 entraîne en rotation une pièce tubulaire 64, de petit diamètre, centrée sur L'axe a et disposée a L'intérieur de la pièce tubulaire 30. Des paliers 66 permettent de supporter de façon tournante la pièce tubulaire 64 å la fois dans l'enveloppe extérieure 16e et dans ta pièce tubulaire 30.

La pièce tubulaire 64 fait sailli@ vers l'avant au-delà de la pièce tubulaire 30 pour entraîner en rotation la pièce 60 par l'intermédiaire d'un réducteur mécanique 68. Comme le réducteur 34, le réducteur 68 est une transmission harmonique connue sous la dénomination "harmonic drive" par les spécialistes. Cette transmission comporte une bague elliptique intérieure menante 68a solidaire de l'extrémité avant de La pièce tubulaire 64 et présentant en section une forme elliptique.Cette bague intérieure entraîne en rotation une couronne dentée extérieure menée 68b, en un matériau flexible, qui est engrenée à la fois sur une denture formée dans une couronne dentée intérieure fixée å l'extrémité avant de ta pièce 60 et sur une denture formée dans une couronne dentée intérieure fixée dans l'enveloppe intérieure 18a.

GrSce a cet agencement, une rotation de la pièce tubulaire 64 commandée par le moteur MI conduit a une rotation lente de la couronne extérieure menée 68b entraînant avec elle en rotation la pièce 60. Sous L'effet de cette rotation, te segment avant 12 pivote autour de l'axe c grace à la coopération entre
Les pignons coniques 56 et 58. - La commande du mouvement désigné par la flèche F1 sur Les figures I et 5 est ainsi réalisée.

Comme on l'a déjà mentionné, il est noter que Le système élastique précontraint 40 permet également de commander l'arrêt automatique du moteur Ml lors de La rencontre d'un obstacle ou de l'arrivée en fin de course du segment avant. En effet, dans ce cas, le système 40 autorise une légère rotation des pièces 18a et 36, jusqu'à l'arrêt du moteur M1 déclenché automatiquement par l'augmentation de L'intensité du courant circulant dans le moteur au-delà d'un seuil prédéterminé.

Pour connaître a tout moment La position angulaire de
La pièce tubulaire 64 par rapport à L'envetoppe extérieure 16a, un codeur magnétique C1 orienté parallèlement à l'axe a est monté dans L'enveLoppe 16a au niveau du moteur MI, et son extrémité est placée en vis-e-vis d'un disque D1 perpendicuLaire å l'axe a, centré sur cet axe et solidarisé de la pièce 64.

Les différents organes permettant de commander te mouvement de rotation de la partie avant 22 du segment avant 12 (fl#che F3 sur la figure 1), vont maintenant être décrits en détaiL en se référant å la figure 6
Comme le montre cette dernière figure, ta partie arrière 20 du segment avant 12 comporte, en plus de la chape 20a, une partie centrale tubulaire 20b terminée à son extrémité arrière par un flasque 20c sur lequel ta chape 20e est fixée par des vis 21. La partie avant 20 comprend également une coupelle 20d fixée a l'extrémité avant de ta pièce tubulaire 20b par des vis 23.

La partie avant 22 du segment avant 12 comprend quant a elle une enveloppe extérieure 22a, de forme tubulaire, centrée sur l'axe b et supportée de façon tournante par Les bords périphériques extérieurs du flasque 20c et de ta coupelle 20d, par L'intermédiaire de deux paliers 70.

Dans sa partie périphérique recourbée vers t'arrière, la coupelle 2Od supporte le stator d'un moteur électrique a courant continu M3 servant à commander la rotation de ta partie avant 22 par rapport a La partie arrière 20 du segment 12. Le rotor du moteur M3 est solidarisé dune pièce annulaire 72 supportée de façon tournante par deux paliers 74 a La fois dans ta coupelle 20d et dans une plaque radiale 22b fixée dans l'enveloppe extérieure 22a par des vis 25.

Le pièce annulaire 72 entoure La pièce tubulaire 20b et entra@ne en rotation La partie avant 22 par L'intermédiaire d'un réducteur mécanique 76. Comme tes réducteurs 34 et 68 décrits précédemment, le réducteur 76 est une transmission harmonique désignée communément par L'expression "harmonic drive1,
Cette transmission comporte une bague intérieure menante 76a solidaire de la pièce annulaire 72 et présentant une section elliptique. La bague 76a entraîne en rotation une couronne dentée extérieure menée 76b, en un matériau flexible, dont la denture périphérique est engrenée * la lois sur une denture formée sur une couronne dentée intérieure 20e fixée au flasque 20c par les vis 21 et sur une denture formée sur une couronne dentée intérieure 2Zc fixée h La plaque 22 par des vis 27.

Grâce à cet agencement, la mise en oeuvre du moteur M3 a pour effet d'entraîner en rotation La pièce annulaire 72 et, par l'intermédiaire du réducteur 76, la partie avant 22 du segment avant 12 du terminal. La commande du mouvement de rotation de la partie 22, désignée par la flèche F3, est ainsi réalisée.

Pour connaître b tout moment ta position anguLaire de ta pièce 72 par rapport a L'enveLoppe extérieure 22a, un troisième codeur magnétique C3 est fixé dans ta coupelle 20d, parallèlement à l'axe b, et son extrémité se trouve en vis-à-vis d'un disque D3 solidaire de ta pièce annulaire 72.

La structure de la pince de préhension 14 va maintenant être décrite en détail en se référant a la figure 7.

La pince de préhension 14 comprend tout d'abord un corps 92 présentant une configuration généra Le cylindrique, centré sur l'axe b. L'extrémité arrière du corps 92 est fixée à l'extrémité avant de l'enveloppe extérieure 22a du segment 12 par le dispositif de raccordement 26w Ce dispositif 26 est constitué par un système de raccordement å bittes bien connu des spécialistes et qui ne sera donc pas décrit.

Deux séries de deux biellettes parallèles 94, 95 sont articulées de façon symétrique par rapport à L'axe b sur le corps 92. Plus précisément, les extrémités de chacune des paires de biellettes 94,95 sont montées sur te corps 92 par deux axes 96 97 parallèles entre eux, orientés perpendiculairement a l'axe b et situés dans un même plan perpendiculaire à cet axe.Les extrémités opposées de chacune des paires de biellettes 94, 95 supportent par des axes 98, 99 une mâchoire 100, de telle sorte que chacune des paires de biellettes forme un paralLéLogramme déformable permettant aux mâchoires 100 de se rapprocher et de s'éloigner L'une de L'autre tout en restant en permanence parallèles entre elles et à l'axe b.

La commande de L'ouverture et de la fermeture des mâchoires 100 est assurée par un moteur électrique à courant continu M4 dont te stator est monté dans le corps 92 de La pince.

Le rotor du moteur M4 entraîne en rotation, par l'intermédiaire d'une pièce 102, une vis 104 disposée selon l'axe b et supportée dans Le corps 92 par des paLiers 106. Un écrou 108, en prise sur la vis 104, est fixé dans une pièce tubulaire 110 immobilisée en rotation dans le corps 92 tout en pouvant se déplacer parallèlement à L'axe b dans ce dernier La pièce 110 porte deux crémaillères opposées 110e sur Lesquelles sont engrenés des secteurs dentés 95-a formés sur chacune des biellettes 95 les plus proches de l'axe b.

Grâce à L'agencement qui vient d'être décrit, la mise en oeuvre du moteur M4 a pour effet d'entraîner en rotation la vis 104, ce qui conduit b un déptacement de la pièce 110 parallèlement à L'axe b dans L'un ou L'autre sens Ce déplacement s'accompagne d'un pivotement des biellettes 94 conduisant selon
Le cas a une ouverture ou i une fermeture de le pince.

Afin d'assurer le maintien de La pince de préhension 14, la pince est également équipée d'un frein électromagnétique 112 qui est monté dans l'extrémité arrière du corps 92, de façon å stopper la rotation de La pièce 102 lorsqu'il est désactivé.

Pour assurer Le cheminement le Long du terminal des deux conducteurs électriques nécessaires à l'alimentation de chacun des moteurs M3 et M4, du conducteur électrique nécessaire au codeur et des deux conducteurs électriques servant à commander le frein 112, on dispose ces conducteurs selon les axes a et b, a l'intérieur de chacun des segments 10 10 et 12 du terminal. A cet effet, le segment arrière 10 est équipé intérieurement d'un tube centraL 78 (figure 2) dont Les extrémités arrière et avant sont respectivement supportées par des plaques radiales appartenant aux parties 16 et 18 du segment 10.

Dans te segment avant 12 du terminal, le cheminement des conducteurs électriques s'effectue directement à L'intérieur de la pièce tubulaire 20b (figure 6)*
Entre les segments arrière 10 et avant 12 les conducteurs circulent dans un tube souple 88 (figure 2) dont tes extrémités sont fix#es respectivement sur La partie 18 du segment arrière et sur la partie 20 du segment avant.

Pour assurer la transmission du courant électrique entre tes conducteurs électriques montés dans ta pièce tubulaire 20b, non tournante, du segment avant 12 et la pince 14 qui peut tourner de façon illimitée autour de l'axe tw Les extrémités des conducteurs logés dans la pièce tubulaire 20b sont connectées électriquement à des pistes annuLaires concentriques 114, de diamètres différents, formées sur un disque 116 fixé a l'extrémité avant de la coupelle 20d, centré sur l'axe b et perpendiculaire å cet axe (figures 6 et 7).Des frotteurs 118 sont fixés dans la plaque d'extrémité arrière du corps 92 de la pince, en vis-å-vis de chacune des pistes 114, chacun des frotteurs 118 étant sollicité élastiquement par des ressorts (non représentés) en contact contre La piste correspondantes En connectant par des conducteurs électriques chaque paire de frotteurs 118 respectivement au moteur M4 et au frein 112, on réalise ainsi La connexion électrique souhaitée entre la pince tournante et la partie non tournante du terminal.

Afin de permettre l'utilisation du termina t dans
L'industrie nucléaire, et, par exempte sous eau, te volume intérieur de chacun des segments 10 et 12 ainsi que t'intérieur des tubes dans Lesquels circulent tes conducteurs électriques sont isolés de façon étanche de L'atmosphère ext#rieure.

Ainsi et comme l'illustre ta figure 2, te volume intérieur du segment arrière 10 est isolé de L'atmosphère extérieure par un joint tournant 80 monté dans une gorge formée i la périphérie de l'enveloppe intérieure 18a et avec lequel coopère l'extrémité avant de l'enveloppe extérieure 16a. Ce même volume intérieur est délimité intérieurement par deux joints tournants 82 qui sont montés dans chacune des pLaques supportant
Les extrémités du tube 78. Par ailleurs, des joints d'étanchéité 84 apparaissant sur la figure 5 sont interposés entre chacune des branches de la chape 18b et les tourillons 20b pour complêter l'isolation du volume intérieur du segment 10 vis-a-vis de l'atmosphère extérieure.

En se reportent a La ligure 6, on volt que te confinement du volume intérieur du segment avent 12 vis-à-vis de l'atmosphère extérieure est assuré quant å Lui par un joint tournant 86 monté dans une gorge a l'extrémité arrière de la chape 20a et qui est en contact avec la surface extérieure de l'extrémité arrière de l'enveloppe 22.

Afin de garantir le confinement des conducteurs électriques vis-à-vis de l'atmosphère extérieure, le tuyau souple 88 est également étanche et ses extrémités sont fixées de façon étanche respectivement à l'enveloppe intérieure 18a et à la pièce tubulaire 20b par des presse-étoupes 90 dont l'un est représenté pLUs en détail sur La figure 6.

En plus des avantages précédemment mentionnés, le terminal selon L'invention permet, par une combinaison des trois mouvements commandés par Les moteurs MI, M2 et M3, d'accéderà des zones situées derrière des obstacles, ce qui est actuellement impossible sur de nombreux télémanipulateurs Lourds.

Claims

REVENDICATIONS

1. Terminal de télémanipulateur lourd, caractérisé par le fait qu'il comporte un segment arrière (10) présentant une partie arrière (16) et une partie avant (18) disposées selon un axe commun (a), ta partie avant étant apte à tourner autour dudit axe par rapport a la partie arrière, et un segment avant (12) présentant une partie arrière t20) et une partie avant (22) disposées selon un axe commun (b), la partie arrière (20) du segment avant étant articulée sur la partie avant (18) du segment arrière, autour d'un troisième axe (c) perpendiculaire auxdits axes communs, et la partie avant du segment avant étant apte à tourner autour de l'axe du segment avant, par rapport a à la partie arrière de ce dernier segment.

2w Terminal de manipulateur selon la 'revendication 1, caractérisé par Le fait que la partie arrière (16) du segment arrière (10) comprend une enveloppe extérieure (16a), la partie avant (18) du segment arrière comprenant une enveloppe intérieure (18a) supportée de façon tournante dans t'enveloppe extérieure et une pièce (60) de commande de pivotement du segment avant (12) autour du troisième axe (c) supportée de façon tournante par l'enveloppe intérieure, un premier moteur (M2) étant logé dans l'enveloppe extérieure pour commander, au travers d'un premier réducteur C34), la rotation de l'enveloppe intérieure (18a), et un deuxième moteur (Ml) étant logé dans t'enveloppe extérieure pour commander, au travers d'un deuxième réducteur C687 ta rotation de la pièce (60) de commande de pivotement du segment avant.

3. Terminal de manipulateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier réducteur (34) est une transmission harmonique comportant une bague eLliptique intérieure menante (34a), fixée sur une pièce (30) solidaire d'un rotor du premier moteur CM2), une couronne fLexibLe dentée extérieure menée (34b) de cette transmission harmonique étant engrenée d'une part sur une première couronne dentée intérieure fixée dans t'enveloppe intérieure (18a) et, d'autre part sur une deuxième couronne dentée intérieure fixée sur une pièce intermédiaire (36) supportée de façon tournante dans L'enveloPPe extérieure (16a) et Liée en rotation à cette dernière par un système élastique précontraint (40), et par te fait que le deuxième réducteur (68) est une transmission harmonique comportant une bague eLliptique intérieure menante (68a), fixée sur une pièce (64) solidaire d'un rotor du deuxième moteur < Ml), une couronne flexible dentée extérieure menée (68b) de cette transmission harmonique étant engrenée, d'une part, sur une troisième couronne dentée intérieure fixée dans la pièce (60) de commande de pivotement du segment avant et, d'autre part, sur une quatrième couronne dentée intérieure fixée dans l'enveloppe int#rieure (18a).

4. Terminal de manipuLateur selon la revendication 3, caractérisé par Le fait que te système élastique précontraint (40) comprend au moins un empilement de rondelles élastiques (46) logé dans un cylindre (42) d'axe orthogonal à t'axe (a) du segment arrière, ce cylindre étant articulé par un axe (44) parallèle à l'axe du segment arrière dans Ladite pièce intermédiaire (36), le système élastique précontraint comprenant de plus au moins deux butées (16b) solidaires de L'enveloppe extérieure (16a) et sur lesquelles sont en appui les extrémités de l'empilement de rondelles élastiques, par L'intermédiaire de deux Liaisons à rotule (52).

5. Terminal de manipulateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par Le fait que La partie arrière (20) du segment avant (12) comprend une chape (20a) munie de deux tourillons (19) alignés selon le troisième axe (c) et supportés de façon tournante par une chape (18b) solidaire de l'enveloppe intérieure (18a), un pignon conique (56) fixé sur t'un des touriltons (19) étant engrené sur un pignon conique (58) solidaire de ta pièce (60) de commande de pivotement du segment avant.

6. Terminal de manipulateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la partie avant (22) du segment avant (12) comprend une enveloppe extérieure (22a) supportée de façon tournante par la partie arrière (20) du segment avant, un troisième moteur (M3) étant monté dans la partie arrière (20) pour commander, au travers d'un troisième réducteur (76), la rotation de l'enveloppe extérieure (22a) de la partie avant du segment avant.

7. Terminal de manipulateur seLon La revendication 6, caractérisé par le fait que le troisième réducteur (76) est une transmission harmonique comportant une bague elliptique intérieure menante (76a) fixee sur une pièce (72) solidaire d'un rotor du troisième moteur (M3), une couronne flexible dentée extérieure menée (76b) de cette transmission harmonique étant engrenée, d'une part, sur une cinquième couronne dentée intérieure fixée dans la partie arrière (20) du segment avant et, d'autre part, sur une sixième couronne dentée intérieure fixée dens l'enveloppe extérieure (22a) de ta partie avant du segment avant

8. Terminal de manipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que des joints d'étanchéité (80, 82, 86) sont interposés entre Les parties avant (22) et arrière'(20) du segment avant (12), et entre les parties avant (18) et arrière (16) du segment arrière (10), pour assurer le confinement d'un volume intérieur des segments avant et arrière, vis-à-vis de L'extérieur.

9. Terminal de manipulateur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que chacun des segments avant et arriere comporte un tube central étanche (78, 20b) dans lequel sont logés des conducteurs électriques, un tube souple et étanche (88) contenant ces conducteurs reliant tes deux tubes centraux de façon étanche.

10. Terminal de manipulateur selon La revendication 9, caractérisé par le fait que tes conducteurs électriques sont connectés électriquement a des pistes conductrices (114) formées sur un disque (116) fixé å la partie arrière (20) du segment avant (12), des frotteurs (118) fixés au corps (92) d'une pince de préhension (14) raccordée sur ta partie avant (22) du segment avant (12) et connectés électriquement à un moteur électrique (M4) de commande de La pince et à un frein (112) associés à La pince étant en contact électrique tournant avec Lesdites pistes.