FR2818450A1

FR2818450A1 - Fiche telemanipulable

Info

Publication number: FR2818450A1
Application number: FR0016718A
Authority: FR
Inventors: Jean Louis Tourraine
Original assignee: FCI France SA
Current assignee: FCI France SA
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: GB0130216D0; GB2373378A; FR2818450B1

Abstract

Fiche (1) télémanipulable comportant un moyen de compensation (18), ce moyen de compensation comportant une partie arrière (19) de préhension reliée par une rotule (23) à une partie avant (21), la partie avant étant montée sur la fiche. Le moyen de compensation permet une tolérance de présentation de la fiche vis-à-vis d'une embase avec laquelle elle doit être connectée, en proposant une rotation par rapport à un centre (36) d'une tête (24) de la rotule. La rotule tolère un angle (34) entre un axe (10) de présentation de la fiche et un axe d'allongement (35) de la partie arrière, la partie arrière étant manipulée par un dispositif robotisé. De plus, ce moyen de compensation prévoit l'enfoncement de la tête de la rotule dans une cavité (26) dans laquelle elle est déjà relativement mobile en rotation. Ainsi, on obtient une tolérance tridimensionnelle vis-à-vis du positionnement de la fiche.

Description

Fiche télémanipulable

La présente invention a pour objet une fiche télémanipulable Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine des fiches manipulées dans des enceintes inaccessibles à un être humain, par exemple des parties"chaudes"d'un environnement nucléaire. Une partie"chaude"est une zone où des radiations nucléaires sont émises. Par exemple, une usine de retraitement des déchets comporte un tel environnement nucléaire. Dans de telles enceintes, il est nécessaire d'utiliser des dispositifs robotisés.

Une fiche télémanipulable est prévue pour être connectée dans une embase complémentaire. L'embase est préférentiellement disposée dans une paroi, cette paroi étant par exemple une séparation entre une zone soumise à des radiations nucléaires et une zone non soumise à de telles radiations. La fiche est prévue pour être télémanipulée par un dispositif robotisé automatique aux fins d'une connexion ou d'une déconnexion avec cette embase. L'intérêt de l'invention est de proposer une embase télémanipulable telle que la fiche comporte un moyen de compensation d'une force exercée par le dispositif robotisé, tenant la fiche, lors de l'exécution d'une commande de connexion de la fiche dans l'embase.

Un dispositif robotisé, utilisé dans un environnement inaccessible à l'homme pour connecter une embase avec une fiche, peut exécuter une commande correspondant à un déplacement d'une pince de ce dispositif robotisé d'une position à une autre. Par exemple la pince peut attraper la fiche et la déplacer pour la mettre en vis-à-vis avec l'embase. Puis la pince translate ensuite la fiche pour l'insérer dans l'embase et terminer ainsi la connexion.

Le problème à résoudre dans un tel environnement est de pouvoir connecter correctement une telle fiche dans une embase en évitant de forcer la connexion, notamment lorsque la fiche est mal alignée par rapport à l'embase. En effet, le dispositif robotisé utilisé pour insérer la fiche dans l'embase n'a pas de moyens de détection permettant de déclencher une opération d'arrêt lorsqu'une résistance trop forte est exercée au cours de l'exécution d'une opération de connexion qui lui a été commandée. Le dispositif robotisé essaiera donc de connecter la fiche avec l'embase coûte que coûte.

Dans l'état de la technique, on connaît du document FR-B-2 697 687, une embase et un ensemble fiche télémanipulable la comportant. Dans ce document, la fiche est préférentiellement manipulée par l'intermédiaire d'une installation automatique. De plus, la fiche comporte une partie avant à insérer dans l'embase, et une partie arrière coudée par rapport à cette partie avant. La partie arrière coudée participe à un placement correct de la fiche sur l'embase.

Ainsi, selon ce document, l'embase comporte une fourche de préguidage pour améliorer l'alignement des axes de connexion de l'embase et de la fiche avant connexion. Cette fourche de préguidage permet d'une part de supporter la partie avant de la fiche, et autorise d'autre part un placement unique de la partie arrière coudée par rapport à cette fourche. En effet, la partie arrière coudée doit pouvoir être coulissée entre deux rails de cette fourche de préguidage lorsque la partie avant est insérée entre ces deux rails. Selon ce document, la fourche de préguidage et la partie arrière de la fiche coopèrent pour faciliter et améliorer la connexion entre la fiche et l'embase.

Avec des ensembles fiche-embase selon le document FR-B-2 697 687, on aboutit quand même à des situations dans lesquelles les connexions entre fiche et embase sont soit mal réalisées, soit détériorées de manière définitive. De telles situations sont d'autant plus difficiles à résoudre du fait que l'environnement est inaccessible à l'homme, et donc que des réparations ou des remplacements des pièces endommagées sont difficiles.

Les solutions de l'état de la technique posent un problème. En effet, l'embase manipulable de l'état de la technique comporte une fourche de préguidage, telle que cette fourche de préguidage propose uniquement de recevoir respectivement la partie avant et la partie arrière coudée de la fiche. Mais une telle fourche de préguidage ne permet pas de garantir un placement correct de la fiche par rapport à l'embase, lorsque la partie arrière coudée est correctement insérée entre les deux rails de la fourche de préguidage, alors que la partie avant de la fiche est disposée de travers par rapport à ces rails. Cette situation est d'autant plus grave que c'est la partie avant de la fiche qui est destinée à être connectée avec le connecteur complémentaire disposé dans l'embase. En effet, dans l'état de la technique pour permettre un alignement correct d'un axe de connexion de l'embase et

d'un axe de connexion de la partie avant de la fiche, les rails de préguidage ne prévoient qu'un chanfrein présentant un profil complémentaire de celui de la fiche, ce qui du point de vue de la précision et des tolérances est insuffisant.

Lorsqu'une opération de connexion est commandée, alors le dispositif robotisé exécute une succession de commandes de placement dont la réussite est uniquement liée à la validation de ces placements. En effet, la validation de l'exécution d'une commande de placement n'est possible que si la pince à été placée de manière fixe et rigide dans une position attendue. Or un dispositif robotisé peut être légèrement biaisé ou exécuter ces commandes de placement avec une certaine incertitude. On peut alors se retrouver dans ces cas défavorables où la partie avant de la fiche est présentée de manière incorrecte vis-à-vis de l'embase. Dans ces cas, le dispositif robotisé force sur la fiche pour que des capteurs de position puissent enfin valider l'atteinte dune position attendue. Un dispositif robotisé ne propose aucune flexibilité lors du déplacement et du placement d'une pince le constituant. Des dispositifs robotisés ayant une précision de l'ordre du micron sont très chers, et donc impensables pour ce genre d'application.

L'invention a pour objet de résoudre ce problème, en proposant une fiche télémanipulable telle que cette fiche comporte une partie avant et une partie arrière. La partie arrière sert de zone de préhension pour un dispositif robotisé. La partie avant est montée sur la fiche télémanipulable alors que la partie arrière est reliée à la partie avant par l'intermédiaire d'un moyen de compensation. Dans l'invention, le dispositif de compensation permet d'affiner un placement réel de la fiche par le dispositif robotisé, par rapport à un placement attendu et correct de cette fiche. Une fiche selon l'invention permet une manipulation plus aisée et plus précise par un robot, et une connexion plus efficace même si la fiche et une embase ne sont pas correctement alignées. En effet, sans changer la nature du robot, par l'intermédiaire du dispositif de compensation, on obtient la tolérance nécessaire quant au placement correct de la fiche par rapport à l'embase.

Le moyen de compensation prévu dans l'invention met en oeuvre une rotule montée sur la partie arrière. Cette rotule coopère avec une cavité formée dans la partie avant. La rotule est mobile dans cette cavité. Si l'on considère que le premier bras de la fiche comporte un axe d'allongement, et

que l'introduction de la rotule dans la cavité se fait selon ce même axe d'allongement, alors une rotation tolérée de la rotule permet une certaine tolérance d'orientation de la fiche par rapport à la position attendue. La position attendue correspond à une position correcte vis-à-vis de l'embase avec laquelle la fiche doit être connectée. La tolérance proposée par la coopération entre la rotule et la cavité n'est sollicitée que dans les cas où la fiche est mal présentée vis-à-vis de l'embase. En effet, le dispositif permet de bénéficier de cette tolérance à condition de pouvoir comprimer ou tordre un ressort monter autour de ce moyen de compensation. Le ressort est luimême comprimé entre la partie avant et la partie arrière, pour favoriser, à l'état de repos, une position de la partie avant vis-à-vis de la partie arrière selon un même axe de présentation.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'invention tolère un écart angulaire l'ordre de plus ou moins 100 entre la fiche et l'embase, cette fiche tolère également une erreur de placement en profondeur de la fiche en vis-à-vis de l'embase de l'ordre de 10 millimètres.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : une vue latérale avec coupe partielle d'une fiche selon l'invention ; - Figure 2a : une vue latérale d'un dispositif de compensation d'une fiche selon l'invention, disposé selon une première position ; - Figure 2b : une vue latérale d'un dispositif de compensation d'une fiche selon l'invention, disposé selon une deuxième position ; - Figure 3 : une vue de dessus d'une fiche selon l'invention.

La Figure 1 montre une fiche 1 selon l'invention. La fiche 1 est télémanipulable. En effet, la fiche 1 comporte des zones de préhension pour être saisie par un organe robotisé, par exemple une pince de télémanipulation (non représentée). La fiche 1 comporte un corps 2 et un support de fiche 3, le support de fiche 3 étant disposé dans un logement 4 du corps 2. Le support de fiche 3 est présenté au niveau d'une première ouverture 5 du corps 2. Par ailleurs, le corps 2 comporte une deuxième ouverture 6, de telle sorte qu'un câble 7 est inséré à l'intérieur du logement 4 du corps 2 depuis la deuxième ouverture 6. En outre, le câble 7 est connecté

à un contact (non représenté) à l'intérieur du logement 4.

Schématiquement, la fiche 1 comporte un premier bras 8 présentant le support de fiche 3, et un deuxième bras 9 dans lequel est monté le câble 7.

Le premier bras 8 comporte un axe de présentation 10, qui correspond à un axe d'orientation préférentielle du support de fiche 3 pour une connexion correcte avec un connecteur complémentaire disposé au sein d'une embase complémentaire de la fiche 2.

Le deuxième bras 9 comporte également une direction principale selon un axe 11. Dans un exemple préféré présenté figure 1, l'axe de présentation 10 et l'axe 11 sont perpendiculaires. En effet dans cet exemple, le premier bras 8 et le deuxième bras 9 forment un coude 12. A cet effet, le corps 2 comporte un raccord coudé 13 pour renforcer la solidité de ce coude 12. Le raccord coudé 13 peut par exemple être disposé au niveau d'un angle externe obtus du corps 2.

Dans l'exemple présenté figure 1, le câble 7 comporte préférentiellement quatre brins tels que 14 distincts, reliés chacun individuellement avec par exemple une douille telle que 15.

Par ailleurs, les bras 8 et 9 comportent chacun des zones de préhension telles que 16 pour pouvoir être saisis par une pince de télémanipulation Dans un exemple préféré, ces zones de préhension 16 sont des méplats, c'est-à-dire des surfaces planes présentées sur une surface externe 17 du corps 2. Le corps 2 est par ailleurs généralement formé d'une série de tronçons cylindriques juxtaposés, de diamètres variables mais sensiblement identiques. Dans un exemple préféré des zones de préhension sont disposées de manière diamétralement opposée sur certains des tronçons cylindriques de la surface externe 17.

La fiche 1 comporte également un moyen de compensation de position 18. Le moyen de compensation de position 18 comporte une partie arrière 19, un dispositif de liaison 20, et une partie avant 21. La partie arrière 19 est reliée par l'intermédiaire du dispositif de liaison 20 à la partie avant 21.

Cette partie avant 21 est par ailleurs montée sur le corps 2. Par exemple, la partie avant 21 est retenue par un moyen de fixation au corps 2. Ce moyen de fixation est par exemple une vis 22 vissée dans le corps 2. Dans l'exemple présenté figure 1, la partie avant 21 est présentée préférentiellement parallèlement à un plan formé par la première ouverture 5.

Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de liaison 20 comporte une rotule 23 coopérant dans une cavité. La rotule 23 comporte une tête 24 et un tronc de raccordement 25 pour relier la tête 24 à la partie arrière 19. La tête 24 est retenue dans une cavité 26 présentée dans la partie avant 21. En effet, la partie avant 21 présente une excroissance selon l'axe 10. Préférentiellement, cette excroissance présente une symétrie de révolution autour de cet axe 10. La cavité 26 est creusée dans cette excroissance.

La cavité 26 comporte un orifice de sortie 27. L'orifice de sortie 27 a un diamètre intérieur légèrement inférieur à un diamètre de la tête 24, de manière à empêcher la sortie de la tête 24 de la cavité 26. Néanmoins, le diamètre intérieur de l'orifice de sortie 27 est légèrement supérieur à un diamètre d'un pourtour extérieur du tronc de raccordement 25. Par conséquent, le tronc de raccordement 25 est légèrement libre dans l'orifice de sortie 27. Ces formes respectives permettent de tolérer un jeu de la rotule 23 en fonction des rapports entre les diamètres du tronc de raccordement 25 et de respectivement l'orifice de sortie 27. Dans ce cas, l'orifice de sortie 27 comporte préférentiellement des bords chanfreinés.

Dans un premier mode de réalisation, la cavité 26 a une forme sphérique pour recevoir la tête 24 qui présente également une forme sphérique.

Pour limiter la rotation de la rotule 23 dans la cavité 26, la fiche 1 comporte un ressort 28 comprimé entre la partie avant 21 et la partie arrière 19. Le ressort 28 comporte un axe d'allongement superposé à l'axe 10. Le ressort 28 prend appui contre une première façade 29 présentée par la partie avant 21. Cette première façade 29 est préférentiellement appuyée contre un pan 30 de la fiche 1. Ce pan 30 est préférentiellement perpendiculaire à l'axe 10. Par ailleurs cette première façade 29 permet de solidariser la partie avant 21 au corps 2 de la fiche 1. L'excroissance dans laquelle la cavité 26 est creusée dépasse de cette première façade 30 : elle est protubérante.

Par ailleurs, le ressort 28 prend également appui contre une deuxième façade 31 présentée par la partie arrière 19. Dans l'exemple présenté figure 2a, le moyen de compensation 18 comporte un unique ressort tel que 28.

Dans ce cas, le ressort 28 est disposé entre la partie avant 21 et la partie arrière 19 de telle sorte le moyen de compensation 18 se situe à l'intérieur

d'une spirale formée par le ressort 28. Le ressort 28 étant comprimé entre les parties avant et arrière, la force d'expansion du ressort 28 permet, en absence de contraintes extérieures sur la partie arrière 19, de contraindre une excroissance 32 de la tête 24 contre un bord intérieur 33 de l'orifice de sortie 27. Dans cette position, un axe d'allongement 35 représenté par le tronc de raccordement 25 se superpose avec l'axe 10.

Comme présentée figure 2a, la rotule 23 permet de tolérer un placement de la partie arrière 19 présentant un certain écart angulaire 34 entre l'axe d'allongement 35 et l'axe 10. La tolérance angulaire 34 permise par la rotule 23 lorsque l'excroissance 32 est contrainte contre le bord intérieur 33, peut être de l'ordre de 10 degrés. Un centre 36 de la tête 24 sert de centre de rotation de la partie arrière 19. Cette rotation est limitée par le bord intérieur 33 de l'orifice de sortie 27. L'axe 10 et l'axe d'allongement 35 se coupent au niveau du centre 36.

Par ailleurs, pour éviter la libre rotation sur elle-même, de la partie avant 21 autour de la tête 24 lorsque la partie arrière 19 est tenue par un dispositif robotisé, la cavité 26 prévoit une ouverture 37 pour coopérer avec l'excroissance 32. L'excroissance 32 est alors une goupille d'indexation. Cette goupille d'indexation empêche également par conséquent la libre rotation sur elle-même de la partie arrière 19.

Ainsi, dans le cas où le corps 2 de la fiche 1 ne peut être inséré que d'une seule manière dans une embase complémentaire, la tolérance proposée par la rotule 23 n'empêche pas cette connexion. En effet, la rotule 23 permet, quand la partie arrière 19 est manipulée par un dispositif robotisé, de proposer à la partie avant 21 une rotation à partir d'un centre de rotation matérialisé dans ce cas par le centre 36. Comme énoncé précédemment, au regard de la connexion avec l'embase, la fiche 1 est présentée de telle sorte que son extrémité soit présentée dans un certain cercle en vis-à-vis de l'embase.

Dans un mode particulier de réalisation, l'ouverture 37 a une forme oblongue, ce qui permet, dans le cas où la cavité 26 est également plus profonde, de tolérer un enfoncement da la tête 24 vers un fond 38 de la cavité 26. Alors par une compression plus poussée encore du ressort 28, on peut obtenir un rapprochement substantiel de la partie arrière 19 par rapport à la partie avant 21. En effet, le centre 36 de la tête 24 est enfoncé dans la

cavité 26. Un rapprochement peut être de l'ordre de 10 millimètres. La figure 2b présente une configuration du moyen de compensation 18 dans laquelle la tête 24 est enfoncée dans la cavité 26 et vient en butée contre le fond 38 de la cavité 26. Ce fond 38 peut être matérialisé par la première façade 29.

L'enfoncement de la tête 24 dans la cavité 26 est également limité par la coopération entre l'ouverture 36 et la goupille d'indexation 32. En effet, dans un mode préféré, la tête 24 peut être enfoncé dans la cavité 26 jusqu'à ce que l'excroissance 32 vienne en appui contre une deuxième bordure 39 de l'ouverture 36, cette deuxième bordure 39 étant disposée du coté de la partie avant 21.

L'excroissance 32 correspond préférentiellement à un pion en excroissance par rapport à la surface sphérique de la tête 24. Dans ce cas, l'excroissance 32 correspond à un plot cylindrique orienté perpendiculairement à l'axe d'allongement 35. Dans un mode préféré de la réalisation, la tête 24 comporte deux plots tels que 32 diamétralement opposés, pour coopérer respectivement avec deux ouverture telles que 36 opposées sur un pourtour de la cavité 26.

Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de compensation 18 comporte plusieurs ressorts tels que 28. En effet, il comporte alors des ressorts de diamètre de spire, et disposés tout au tour de la rotule 23 de manière à ce que lorsque les différents ressorts 28 sont comprimés, en l'absence d'autres contraintes, la première façade 29 est parallèle à la deuxième façade 31.

Lorsque la tête 24 est enfoncée dans le fond de la cavité 26, et que le pion de centrage 32 vienne en appui contre le rebord 39, alors l'angle 34 de rotation possible de la partie arrière 19 autour de l'axe 10 est légèrement diminué.

Claims

REVENDICATIONS

1-Fiche (1) télémanipulable comportant deux bras, un premier bras (8) de la fiche pouvant être inséré dans une embase, un deuxième bras (9) de la fiche étant câblé (7), caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de compensation de position (18), le moyen de compensation de position comportant une partie avant (21) montée sur un bras, une partie arrière (19), la partie arrière comportant une rotule, la rotule (23) coopérant avec une cavité (26) de la partie avant.

2-Fiche selon la revendication 1 caractérisée en ce que la rotule comporte une tête (24) sphérique.

3-Fiche selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que la cavité a des dimensions ajustée à un pourtour extérieur de la rotule.

4-Fiche selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la rotule comporte un tronc de raccordement (25) avec la partie arrière, ce tronc de raccordement coopérant avec un orifice de sortie (27) de la cavité pour limiter la rotation de la rotule dans la cavité.

5-Fiche selon la revendication 4 caractérisée en ce que la cavité a une forme oblongue pour tolérer un mouvement longitudinal de la rotule dans cette cavité selon un axe parallèle à un axe d'allongement (10) du premier bras.

6-Fiche selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la rotule comporte une goupille d'indexation (32) coopérant avec une ouverture (36) longitudinale de la cavité.

7-Fiche selon la revendication 6 caractérisée en ce que la goupille d'indexation est un pion en décrochement du pourtour extérieur de la rotule.

8-Fiche selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'elle comporte un ressort comprimé (28) autour du moyen de compensation pour assurer un alignement entre la partie arrière et le premier bras.