FR2860746A1 - Dispositif d'implantation de tige filetee dans un trou taraude, notamment a travers un actionneur de tension annulaire, et procede d'implantation associe. - Google Patents

Abstract

Un dispositif de pose de tige filetée 78 dans un trou taraudé 73 correspondant, caractérisé par le fait qu'il comprend un robot de pose 5 pourvu de moyens de contrôle 63, 64, 65, 66 de la coaxialité de la tige filetée avec le trou taraudé, et de moyens de commande 40, 50 de l'inclinaison de la tige filetée 78 par rapport à l'axe du trou taraudé 73.

Description

Dispositif d'implantation de tige filetée dans un trou taraudé,

notamment à travers un actionneur de tension annulaire, et procédé d'implantation associé.

La présente invention concerne un dispositif d'implantation de tige filetée dans un trou taraudé, notamment à travers un actionneur de tension annulaire et un procédé d'implantation associé. L'invention peut notamment être utilisée pour l'implantation de goujons de fixation d'un couvercle de cuve de réacteur nucléaire.

Lors de l'engagement d'une tige filetée dans un trou taraudé, il est nécessaire que le filetage de la tige coopère de manière adéquate avec le filetage du trou taraudé afin de ne pas détériorer de façon irrémédiable l'un des deux ou les deux filetages. Un filetage abîmé peut empêcher une bonne coopération des filetages de la tige dans le trou, ou peut empêcher l'insertion de la tige dans le trou. Ceci est d'autant plus vrai pour une tige destinée à être retirée puis installée à nouveau à plusieurs reprises, car une fois le filetage du trou abîmé, les opérations ultérieures de retrait et d'engagement d'une tige seront rendues compliquées ou impossibles.

La présente invention a pour objet un dispositif d'implantation de tige filetée dans un trou taraudé permettant un engagement adéquat de la tige dans le trou en vue de la coopération des filetages de la tige et du trou.

L'invention a également pour objet un dispositif d'implantation de tige filetée dans un trou taraudé adapté pour l'installation de tiges filetée imposantes et présentant des masses importantes compliquant leur manipulation.

L'invention a encore pour objet un dispositif d'implantation de tige filetée dans un trou taraudé sans intervention d'un opérateur.

Un tel dispositif de pose de tige filetée dans un trou taraudé correspondant comprend un robot de pose pourvu de moyens de contrôle de la coaxialité de la tige filetée avec l'axe du trou taraudé, et de moyens de commande de l'inclinaison de la tige filetée par rapport à l'axe du trou taraudé en fonction de données provenant des moyens de contrôle.

La pose de la tige par un robot de pose permet d'éviter l'intervention d'un opérateur dans un milieu hostile, comme par exemple un milieu radioactif. Le contrôle de la coaxialité de la tige avec l'axe du trou taraudé dans lequel la tige doit être engagée, et qui présente un filetage intérieur correspondant au filetage extérieur de la tige, permet d'assurer un engagement correct des filets de la tige dans les filets du trou. Les moyens de commande de l'inclinaison de la tige filetée permettent de corriger l'inclinaison de la tige filetée dans le cas où elle n'est pas coaxiale au trou taraudé. La correction de la coaxialité de la tige avec l'axe du trou taraudé peut être effectuée lors du commencement de l'engagement des filets de la tige et du trou, et continuée dans un première phase d'engagement des filets, ou lors de la totalité d'une étape de vissage de la tige dans le trou.

Dans un mode de réalisation, le robot comprend un organe de préhension comprenant un arbre prévu pour maintenir la tige par une extrémité, l'arbre étant sensiblement coaxial à la tige, le robot comprenant des moyens de corrections de la verticalité de l'arbre. L'autre extrémité de la tige est destinée à être engagée dans le trou taraudé. La tige filetée peut être suspendue verticalement à l'extrémité d'un arbre de préhension. Dans ce cas, l'arbre de préhension peut exercer sur la tige un effort de compensation du poids de la tige. Lorsque la tige repose au moins en partie sur les filets du trou taraudé, en cas de défaut de coaxialité de l'arbre de préhension vertical avec la tige, l'augmentation d'un effort vertical de compensation de poids exercé sur l'extrémité de la tige opposé à l'extrémité en appui, et par conséquent immobile, provoque un alignement de la tige avec l'arbre de préhension conduisant à une modification de l'inclinaison de l'arbre, ladite inclinaison pouvant être détectée.

L'application de l'effort vertical appliqué à une extrémité de la tige tend également à ramener la tige en position verticale. Des moyens de commande sont prévus pour rétablir une inclinaison de l'arbre après avoir rétabli une inclinaison de la tige filetée par application d'un effort vertical.

Dans un mode de réalisation, le robot est mobile par rapport au trou taraudé selon une direction non parallèle à l'axe du trou taraudé. La modification de la position du robot permet de modifier l'inclinaison d'un organe de préhension disposé entre le robot et la tige filetée maintenue par une extrémité opposée à une extrémité prête pour un engagement de la tige filetée dans le trou taraudé.

Avantageusement, le dispositif comprend des moyens d'entraînement pour provoquer une rotation de la tige filetée selon son axe. Lorsque la tige est engagée de façon correcte dans le trou taraudé, la tige est vissée pour être introduite sur une longueur choisie dans le trou taraudé. Un arbre de maintien de la tige peut également être utilisé comme arbre d'entraînement de la tige.

Avantageusement, le robot comprend des moyens de mesure de l'enfoncement de la tige filetée dans le trou taraudé.

Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un actionneur de compensation de poids de la tige filetée. L'actionneur de compensation de poids permet de commander une compensation de poids variable. Lorsqu'une extrémité de la tige filetée vient en contact avec une entrée du trou taraudé, un choc entre la tige et le filetage du trou taraudé peut abîmer le filet de la tige ou du trou. Une compensation de poids importante est nécessaire. Pour poser la tige sur les filets du trou taraudé, une compensation de poids faible est nécessaire. Pour corriger une inclinaison d'une tige verticale en appui par une extrémité inférieure, une augmentation de compensation de poids est utile.

Dans un mode de réalisation, le robot comprend un châssis mobile selon une première direction perpendiculaire à l'axe du trou taraudé, un chariot mobile en translation par rapport au châssis selon l'axe du trou taraudé, le chariot portant un arbre prévu pour maintenir la tige par une extrémité et pour entraîner la tige filetée en rotation, des moyens de mesure de la coaxialité de l'arbre avec le trou, et des moyens de modification de l'inclinaison d'une tige maintenue par l'arbre en fonction de données en provenance des moyens de mesure.

Dans un mode de réalisation, le robot comprend une platine traversée par l'organe de préhension, mobile perpendiculairement à l'axe du trou taraudé, et des capteurs de position de la platine selon deux directions distinctes et différentes de l'axe du trou taraudé.

Dans un mode de réalisation, le chariot est mobile verticalement par rapport au châssis, le robot comprenant un actionneur de compensation apte à exercer un effort vertical sur l'arbre de maintien pour compenser le poids de la tige filetée. L'arbre de maintien et d'entraînement comprend une extrémité liée au chariot.

L'invention concerne également une machine d'implantation d'une pluralité de tiges filetées dans des trous taraudés correspondants et de serrage, comprenant un support, une pluralité d'actionneurs de tension aptes à exercer un effort de traction sur une tige filetée, un dispositif d'alimentation en énergie des actionneurs simultanément, au moins un robot de pose pourvu de moyens de contrôle de la coaxialité d'une tige filetée avec le trou taraudé correspondant, et de moyens de commande de l'inclinaison de la tige filetée par rapport à l'axe du trou taraudé en fonction de données provenant des moyens de contrôle.

Une telle machine d'implantation et de serrage permet de visser successivement une pluralité de tiges filetées traversant une collerette d'un couvercle, et engageant dans des trous taraudés d'une cuve prévue pour être fermée par le couvercle. Les actionneurs de tension permettent ensuite d'exercer un effort de traction par l'intermédiaire de tirants simultanément sur toutes les tiges, de visser des écrous de serrage sur les extrémités libres des tiges filetées et d'accoster les écrous de serrage sur une surface d'appui, puis de relâcher simultanément l'effort de traction sur les tiges filetées. Les tiges sont bloquées par les écrous de serrage et par coopération avec les trous taraudés et conservent une déformation résiduelle, de sorte qu'elles sont précontraintes et exercent un effort axial de serrage du couvercle contre la cuve. Le relâchement simultané des efforts de traction par les actionneurs de tension assure l'application d'une contrainte répartie symétrique sur la collerette, évitant ainsi une concentration de contrainte ou une déformation gênante de la collerette.

Dans un mode de réalisation, la machine comprend des moyens de vissage d'écrous de serrage des tiges filetées, les actionneurs étant aptes à relâcher simultanément des efforts de tension pour une application d'un effort de serrage symétrique simultanément sur toutes les tiges.

Dans un mode de réalisation, un actionneur de tension comprend un piston creux prévu pour être traversé par une tige avec un jeu radial faible, l'actionneur étant monté flottant avec possibilité de déplacement selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la tige. Le montage flottant permet une adaptation de la position de l'actionneur par rapport à la tige, pour permettre un effort de traction axial, sans introduire de contraintes de flexion dans la tige, dans le cas où il existe un défaut de positionnement de la tige par rapport à l'actionneur.

L'invention concerne encore un procédé d'implantation d'une tige filetée dans un trou taraudé, dans lequel on modifie l'inclinaison de la tige filetée par rapport à l'axe du trou taraudé pour obtenir la coaxialité de la tige filetée avec l'axe du trou taraudé.

Dans un mode de mise en oeuvre, tout en contrôlant la coaxialité de la tige filetée avec l'axe du trou taraudé, on engage la tige filetée dans le trou taraudé jusqu'à une position déterminée, on exerce un effort axial de traction sur la tige, on positionne un écrou de serrage sur une extrémité saillante de la tige de façon qu'il vienne en contact avec une surface d'appui, puis on relâche l'effort de traction.

Dans un mode de mise en oeuvre, on applique un effort de traction en fonction d'une élongation résiduelle donnée d'une tige filetée.

Dans un mode de mise en oeuvre, on applique un effort de traction en fonction d'une fraction d'une élongation résiduelle donnée d'une tige filetée, on détermine une élongation maximale, puis on augmente l'effort de traction jusqu'à l'élongation maximale de la tige assurant l'obtention de l'élongation résiduelle donnée une fois l'effort de traction relâché.

La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement 10 limitatif et illustrée par les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif de pose et de serrage de tiges filetées de fermeture d'un couvercle d'une cuve; - la figure 2 est une vue en perspective d'un robot de pose du dispositif selon la figure 1; -la figure 3 est une vue en perspective d'un chariot coulissant du robot de pose selon la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective d'un arbre de maintien et d'entraînement d'une tige filetée prévu pour être porté par le chariot de la figure 3; -les figures 5 à 8 sont des vues partielles en coupe axiale du dispositif de la figure 1 lors d'étapes de pose et de serrage de tiges filetées; - la figure 9 est une vue partielle du dispositif de la figure 1 montrant un dispositif de suspension d'un actionneur de traction.

-la figure 10 est une vue partielle de la figure 9; et - la figure 11 est une vue schématique d'un ensemble de commande du 25 dispositif selon la figure 1; La description qui suit illustre à titre d'exemple nullement limitatif une application d'un dispositif et d'un procédé associé selon l'invention mis en oeuvre pour la fixation d'un couvercle sur une cuve, et notamment une cuve de réacteur nucléaire.

Une cuve de réacteur comprend généralement un fond et une portion cylindrique dont l'extrémité libre présente une surface frontale plane horizontale pourvues de trous taraudés d'axes parallèles à l'axe de la cuve, et circonférentiellement régulièrement espacés. Un couvercle comprend une partie centrale de révolution et une collerette radiale munie de perçages correspondants aux trous taraudés. Les perçages permettent le passage de tiges filetées vissées dans les trous taraudés, le couvercle étant maintenu par des écrous vissés sur les extrémités libres des tiges filetées, du côté de la collerette opposée à la cuve.

Par serrage d'une tige, on entend la mise en tension et le blocage de la tige 5 de façon qu'elle est précontrainte axialement et exerce un effort axial de serrage entre deux pièces.

Sur la figure 1, un dispositif de pose et de serrage référencé 1 dans son ensemble comprend une couronne principale 2, une passerelle 3 entourant la couronne 2, des actionneurs de tension 4 disposés sur le dessus de la couronne 2 en étant circonférentiellement régulièrement espacés, et des robots de pose 5 de tiges filetées, ici au nombre de deux. Le dispositif 1 comprend également une unité hydraulique 6 d'alimentation en énergie hydraulique des actionneurs de tension 4 fixée sur la couronne principale 2, et des éléments de soulèvement 7, ici au nombre de trois, circonférentiellement régulièrement espacés, et prévus pour la fixation de câbles en vue du soulèvement du dispositif de pose et de serrage 1. La couronne 2 comprend des rails circulaires intérieur 8 et extérieur 9. Les robots de pose 5 sont montés mobiles circonférentiellement sur les rails circulaires 8, 9.

Comme on peut mieux le voir sur la figure 2, un robot 5 comprend un châssis 10 pourvu de pieds 11, au nombre de quatre et portant à leur extrémité inférieure des roues 12, dont une seule est visible sur la figure 2, un ensemble d'entraînement 13 d'au moins une roue 12, et un guide 14 apte à maintenir le robot 5 sur la couronne principale 2 (fig. 1) . Un robot 5 comprend un chariot 15 coulissant verticalement sur le châssis 10 en étant retenu par un actionneur de compensation de poids 16, comprenant un vérin hydraulique 17 dont un piston mobile verticalement 18 est relié au chariot 15 par un câble 19 avec renvoi d'angle à l'aide de poulies 20 fixées sur le dessus du châssis 10. Une rentrée du piston 18 du vérin 17 provoque un déplacement vers le haut du chariot 15. Le robot 5 comprend des casiers 21, au nombre de deux et disposés latéralement. Les casiers 21 sont prévus pour le logement d'équipements d'alimentation pour des actionneurs du robot 5 ou pour le logement de contrepoids non représentés.

En référence à la figure 3, le chariot 15 comprend un plateau supérieur 22 et un plateau inférieur 23 parallèles, et reliés par des traverses 24 s'étendant entre les plateaux 22, 23, et ici au nombre de six. Les plateaux 22, 23 sont traversés par deux montant verticaux 25, 26 fixés par leurs extrémités au châssis 5 (fig. 2). Les plateaux 22, 23 sont guidés sur chacun des montants verticaux 25, 26 à l'aide de douilles à billes 27, ici au nombre de quatre. Un capteur de position verticale 28 est fixé sur le plateau inférieur, et relié au châssis 10 par une liaison souple 29. Le capteur 28 comprend un enrouleur non représenté pour la liaison souple 29. Une variation de position verticale du chariot 15 provoque une variation de la longueur déroulée de liaison souple 29 permettant au capteur 28 de déterminer la position verticale du chariot 15 par rapport au châssis 5. Le plateau supérieur 22 porte un moteur 31 d'entraînement en rotation d'une tige filetée posée à l'aide du robot 5 et supportée par le chariot 15.

Le plateau supérieur 22 comprend un ergot 32 relié à une extrémité du câble 19 par l'intermédiaire d'un capteur de force 33 à forme générale en S et comprenant une partie centrale épaisse et des extrémités libres minces. Le capteur de force 33 se déforme en fonction de l'effort vertical exercé par le câble 19 sur le plateau supérieur 22. De façon connue, le capteur de force 33 est muni de jauges de contraintes aptes à détecter les déformations du capteur de force 33 et transmettre un signal correspondant à l'effort transmis par le capteur de force 33.

Les plateaux 22, 23 sont traversés par des tiges verticales de retenue 68 fixées à leur extrémité supérieure au châssis 10 du robot 5 (fig. 2) de façon non représentée. Plus précisément, les tiges de retenue 68 traversent des douilles de frein 69 à embases carrées disposées entre les plateaux 22, 23, pour freiner le plateau verticalement en cas de défaillance de l'actionneur de compensation de poids 16, d'un circuit d'alimentation en énergie, ou de moyens de commande associé Le plateau inférieur 23 comprend une ouverture centrale 34 partiellement visible sur la figure 3, et prévue pour le passage d'un arbre de maintien et d'entraînement 40 représenté sur la figure 4.

L'arbre 40 comprend une portion supérieure 41 et une portion inférieure 42 reliées par une liaison cardan 43. La portion inférieure 42 comprend une portion intermédiaire 44 et une extrémité libre inférieure 45 présentant un diamètre inférieur à celui de la portion intermédiaire 44. L'extrémité libre 45 est munie d'un ergot d'extrémité 46 en saillie radiale et de deux oreilles 47 en saillie radiale vers l'extérieure et situées axialement entre l'ergot 46 et la portion intermédiaire 44.

Le chariot 15 comprend un correcteur de verticalité 50 apte à provoquer un déplacement horizontal de la portion supérieure 41 de l'arbre 40 selon une direction radiale de la couronne principale 2 (fig. 1). Le correcteur de verticalité 50 comprend un actionneur 51 muni d'une partie fixe 52 et d'une tige mobile 53 dont une extrémité libre est reliée à une extrémité d'un levier 54 monté à rotation sur le chariot 15 selon un axe vertical 55. Une seconde extrémité du levier 54 est reliée par une biellette 56 à une glissière 57 d'axe radial. La glissière 57 comprend des rails 58 et une partie mobile 59 fixée à la portion supérieure 41 de l'arbre 40. La portion supérieure 41 de l'arbre 40 est reliée au plateau supérieur 22 (fig. 3) du chariot 15 avec possibilité de translation selon un axe radial de la couronne 2 (fig. 1) et possibilité de rotation selon un axe vertical.

Le chariot 15 comprend un capteur de verticalité 61 comprenant un manchon 62 dans lequel est ajustée la portion inférieure 41 de l'arbre 40. Le capteur de verticalité 61 comprend une platine inférieure horizontale 63 fixée sur une surface inférieure du plateau inférieure 33 du chariot 15 et une platine supérieure horizontale 64 disposée sur la patine inférieure 63 avec possibilité de glissement relatif des platines, c'est- à-dire que les platines sont en liaison plane selon un plan horizontal.

Le capteur de verticalité 61 comprend des organes de détection 65, 66 aptes à détecter la position de la platine supérieure 64 par rapport à la platine inférieure 63 selon un axe radial et un axe tangent de la couronne principale 2. Un organe de détection comprend un corps fixe par rapport à la platine inférieure 63 et un téton mobile se déplaçant avec la platine supérieure 64. Une première patte 67 est fixée sur un bord orienté tangentiellement de la platine supérieure 64. La première patte 67 forme une zone d'appui pour un téton mobile de l'organe de détection tangentiel 65. Une seconde patte 68 est fixée sur un bord orienté radialement de la platine supérieure 64. La seconde patte 68 forme une zone d'appui pour un téton mobile de l'organe de détection radial 66. Le manchon 62 est disposé entre la platine supérieure 64 et l'arbre 40 traversant la platine supérieure 64. Le manchon 62 guide l'arbre 40 dans la platine supérieure 64 et transmet à la platine les mouvements dans un plan horizontal de la portion inférieure de l'arbre 40.

La fermeture d'un couvercle de cuve de réacteur nucléaire à l'aide du dispositif de pose et serrage 1 est décrite dans la suite de la description par référence 30 aux figures 5 à 8, et en reprenant les références des éléments décrits précédemment et illustrés par les figures 1 à 4.

Sur la figure 5, une cuve 70 de réacteur comprend une portion cylindrique 71 présentant une surface frontale radiale 72 muni de trous taraudés 73 dont seul un est visible. Un couvercle 74 comprend une partie centrale de révolution bombée 75 à concavité orientée vers l'intérieur de la cuve 71 et une collerette radiale 76 s'étendant à partir de la zone de plus grand diamètre de la partie centrale bombée 75 pour venir en appui axial sur la surface frontale 72 de la cuve. La collerette 76 est munie de perçages 77 prévus pour être positionnés en regard des trous taraudés 73. Des tiges filetées 78, dont seule une est visible, sont prévues pour la fixation du couvercle 74 sur la cuve 71.

Une tige filetée 78 comprend une extrémité inférieure 78a présentant un filetage prévu pour un engagement avec le filetage d'un trou taraudé 73 de la cuve 71, une partie intermédiaire 78b dépourvue de filetage et destinée à traverser un perçage du couvercle 74, une portion filetée 78c prévu pour coopérer avec un écrou 79 venant en appui sur le dessus de la collerette 76 du couvercle, et une extrémité supérieure 78d de moindre diamètre pourvue d'un filetage. Une tige 78 est encore pourvue à son extrémité d'une cavité 78e de maintien et engagement dans un trou taraudé 73.

Lors d'une première étape de fermeture illustrée par la figure 5, la tige filetée 78 est retenue par l'actionneurs de tension 4 de la couronne 2. Un actionneur de tension 4 comprend un cylindre 80 fixé sur le dessus de la couronne 2, un piston creux 81 mobile verticalement dans le cylindre 80 et présentant du côté orienté vers le haut une surface tronconique évasée vers le haut, et un tirant creux 82, présentant une surface tronconique complémentaire de la surface tronconique du piston 81, et un alésage taraudé pour engager l'extrémité supérieure d'une tige filetée 78. La tige 78 traverse une ouverture 83 de la couronne 2, le piston creux 81, et est engagée avec le tirant 82. Le tirant 82 est empêché de se déplacer vers le bas par sa surface tronconique venant en appui sur la surface tronconique correspondante du piston 81.

Le tirant 82 retient la tige filetée 78.

La couronne 2 munie des tiges filetées 78 est descendue sur le couvercle 74 de façon que les extrémités inférieure 78a des tiges pénètrent dans les perçages de la collerette radiale 76. La couronne 2 comprend des pieds télescopiques 84 venant en appui sur la collerette radiale 76. Tel que représenté sur la figure 5, les tiges 78 sont en partie engagées dans les perçages 77 sans atteindre la cuve 71.

Les robots de pose 5 (fig. 1 et 2) viennent positionner les tiges filetées 78 successivement dans les trous taraudés 73 comme illustré par la figure 6, sur lequel le robot de pose 5 n'a pas été représenté dans son ensemble pour des raisons de clarté du dessin.

Le chariot 15 du robot 5 se situe en position haute. Le chariot 15 est descendu de façon à introduire l'extrémité libre inférieure de l'arbre 40 (fig. 4) dans la cavité 78e de la tige 78. La cavité 78e présente des chemins permettant l'introduction de l'ergot 46 et des oreilles 47 de l'arbre 40 pour une certaine orientation angulaire, et interdisant un mouvement inverse lorsque l'arbre 40 est orienté différemment, et permettant d'appliquer un effort axial vertical orienté vers le haut, à la manière d'une douille pour ampoule. Une fois introduit dans la cavité 78e et pivoté, l'arbre 40 peut maintenir la tige 78 verticalement et provoquer sa rotation. L'arbre n'est pas encastré dans la tige, mais l'arbre 40 maintient la tige avec possibilité de légère rotation selon des axes perpendiculaires à l'axe principal de la tige. L'arbre 40 est entraîné en rotation par le moteur 31 (fig. 3) agissant sur la portion supérieure 41 de l'arbre 40 de façon non représentée. Le moteur 31 peut agir sur l'arbre 40 à titre d'exemple par l'intermédiaire d'une courroie munie d'un tendeur ou d'engrenages autorisant un déplacement horizontal de l'arbre 40 par rapport au moteur 31 sans interruption de l'entraînement en rotation de l'arbre 40. La liaison cardan 43 permet une bonne transmission de couple entre la portion supérieure 41 et la portion inférieure 42 malgré un désaxage de l'une par rapport à l'autre.

Lorsque l'arbre 40 maintient la tige 78, le tirant 82 est dévissé de l'extrémité supérieure de la tige 78, par exemple par le robot 5. Le tirant 82 ne retient plus la tige 78. Le chariot 15 du robot 5 est descendu verticalement jusqu'à ce que l'extrémité inférieure 78a de la tige 78 se présente en contact avec l'entrée du trou taraudé 73 de la cuve 71. L'actionneur de compensation de poids 16 exerce un effort vertical sur le chariot 15, de sorte que l'effort vertical entre l'extrémité inférieure 78a de la tige 78 et le filetage du trou taraudé 73 est faible. Ceci permet d'éviter une détérioration des filets du trou taraudé 73 ou de la tige filetée 78.

Ensuite, on pose la tige 78 de sorte que son premier filet vient en appui sur le premier filet du trou taraudé 73. La tige 78 repose de pratiquement tout son poids sur le premier filet du trou 73. Comme le filet de la tige 78 et le filet du trou 73 possède un pas identique, la tige 78 se stabilise en position sensiblement verticale.

Cette position est prise comme première position de référence verticale.

L'arbre 40 étant reliée d'une part au chariot 15 par une liaison cardan, et d'autre part à la tige 78 par une liaison permettant des légères rotations, l'arbre 40 se positionne en fonction des positions relatives de l'extrémité supérieure de la tige et du chariot 15. En cas de défaut d'alignement vertical du chariot 15 (fig. 3) et de la tige filetée 78, dû à un mauvais positionnement du chariot ou un défaut de verticalité de la tige, l'arbre 40 n'est pas vertical. Grâce aux capteurs, on détecte la verticalité de l'arbre 40.

Si l'inclinaison se situe dans une plage de tolérance déterminée, aucune correction n'est effectuée. Sinon, on modifie la position du robot 5 tangentiellement et de la portion supérieure 41 (fig. 4) de l'arbre 40 radialement, à l'aide du correcteur de verticalité, de façon à obtenir la verticalité de la portion inférieure 42 l'arbre 40. Par correction de verticalité de l'arbre 40, on entendra par la suite la correction de la verticalité de la portion inférieure 42 de l'arbre 40 qui maintient la tige filetée 78 Ensuite, l'actionneur de compensation 16 (fig. 2) augmente un effort vertical transmis par l'arbre 40 à la tige 78, effort vertical permettant une compensation partielle ou complète du poids de la tige filetée 78. Par exemple, on peut exercer un effort vertical sensiblement égal à la moitié du poids de la tige filetée 78.

L'arbre 40 est agencé sensiblement verticalement. Si la tige 78 n'est pas verticale, l'application d'un effort vertical à l'extrémité de la tige par l'arbre 40, compte tenu des liaisons entre l'arbre 40 et le chariot 15 et entre l'arbre 40 et la tige 78, aura tendance à provoquer un alignement de l'arbre 40 et de la tige 78, la tige se rapprochant d'une position verticale, et l'arbre 40 quittant sa position verticale. Le capteur de verticalité 61 détecte un défaut de verticalité de l'arbre 40, qui se traduit par un déplacement de la platine supérieure 64 par rapport à laplatine inférieure 63 du capteur 61 (fig. 4). Si l'inclinaison de l'arbre 40 sort d'une plage de tolérance déterminée, cela indique que la tige 78 n'était pas verticale et sortait d'une plage de tolérance déterminée. On arrête d'augmenter un effort vertical, et on déplace le chariot 15 et le robot 5 de façon à obtenir à nouveau la verticalité de l'arbre 40. La nouvelle position de l'arbre 40 est prise comme nouvelle position de référence pour la verticalité de la tige 78.

Si l'arbre 40 est incliné dans un plan perpendiculaire à une direction radiale de la couronne principale, l'organe de détection radial 66 (fig. 4) détecte un déplacement de la platine supérieure 64 par rapport à la platine inférieure 63. Dans ce cas, le robot 5 se déplace sur la couronne 2 (fig. 1) pour provoquer un déplacement de la portion supérieure 41 de l'arbre 40 qui est liée dans une direction tangentielle au chariot 15.

Si la tige 78 est inclinée dans un plan radial par rapport à la couronne principale, l'organe de détection tangentielle 65 (fig. 4) détecte un déplacement de la platine supérieure 64 par rapport à la platine inférieure 63. Dans ce cas, l'actionneur 51 du correcteur de verticalité 50 provoque un mouvement de sa tige mobile 53, transformé par le levier 54 et la biellette 56 en mouvement de la portion supérieure 41 de l'arbre 40 en mouvement selon une direction radiale.

On recommence cette opération jusqu'à atteindre un effort de compensation déterminé. Lors des modifications de la position de l'arbre 40 et de l'augmentation de l'effort de compensation, on a progressivement rapproché la tige 78 d'une position verticale. On remarquera que la tige 78 reposant par ses premiers filets sur les filets du trou taraudé adopte une position sensiblement vertical, de sorte que le nombre d'opération de correction de verticalité reste limité.

Ensuite, comme représenté sur la figure 7, l'arbre 40 est entraîné en rotation par le moteur 31 et entraîne lui-même en rotation la tige 78. Le chariot 15 descend pour accompagner le mouvement vertical de la tige 78 résultant de sa rotation avec engagement de ses filets avec ceux du trou taraudé. L'actionneur de compensation 16 continue d'exercer un effort de compensation du poids de la tige 78.

Tant que la tige 78 est peu engagée dans le trou taraudé 73, il existe un risque que la tige 78 ne soit pas alignée avec le trou taraudé 73, où que lors du vissage la tige 78 s'incline et se désaligne avec l'axe du trou taraudé 73. Pendant l'implantation de la tige, la verticalité de l'arbre 40 est contrôlée. Dès que l'inclinaison de l'arbre 40 sort d'une plage de tolérance déterminée, on arrête toute opération de vissage de la tige 78, et on déplace le robot 5 ou l'actionneur de verticalité 50 pour rétablir l'inclinaison de l'arbre 40 et l'amener en position verticale.

Dans ce cas, comme précédemment, on pose la tige 78, puis on augmente un effort vertical de compensation, on contrôle l'inclinaison de l'arbre 40, et dès que l'inclinaison de l'arbre 40 sort d'une plage de tolérance déterminée, on arrête l'augmentation de l'effort vertical, on rétablit la verticalité de l'arbre 40, puis on augmente à nouveau l'effort de compensation et ainsi de suite jusqu'à atteindre un effort vertical de compensation déterminé, avec une verticalité satisfaisante de l'arbre 40 correspondant à une verticalité satisfaisante de la tige filetée 78.

La tige 78 est vissée complètement, puis dévissée légèrement, par exemple d'un quart de tour, pour éviter un blocage de la tige filetée 78 empêchant de dévisser cette dernière lors d'une opération d'ouverture de la cuve de réacteur nucléaire.

Lors de l'engagement de la tige 78 dans le trou 73, le capteur de position verticale 28 permet de contrôler la position verticale de la tige 78 lors de sa descente. On prévoit également un capteur de couple exercé sur la tige 78 selon l'axe vertical. Un tel capteur de couple, non représenté sur les figures, peut être disposé entre l'arbre 40 et le moteur 31. Le capteur de couple permet d'enregistrer une augmentation du couple à appliquer pour l'engagement de la tige 78 dans le tour 73, indiquant un défaut ou une détérioration du filet de la tige 78 ou du trou taraudé 73. En combinant l'information d'augmentation de couple avec l'information de position verticale de la tige 78, on peut déterminer à quel endroit de la tige ou du trou un filet est abîmé. Ces informations peuvent s'avérer utiles pour des opérations de maintenance ou de remplacement de tige 78. L'information de couple exercé permet également de détecter si un filet de la tige 78 se présente en regard d'un filet du trou 73 avant le début de l'engagement, auquel cas un effort résistant apparaît, et les commencements des filets peuvent être détériorés. Dans ce cas, on fait pivoter légèrement la tige 78, on décale axialement la tige 78, puis on reprend l'opération d'engagement de la tige 78 dans le trou 73.

En cas d'augmentation de couple à exercer lors de l'implantation de la tige 78, on arrête le vissage, pour éventuellement rétablir la verticalité de la tige 78, comme expliqué précédemment, éventuellement en dévissant légèrement au préalable.

La présence de deux robots permet de diminuer le temps nécessaire à l'engagement des tiges 78 dans leurs trous respectifs 73. Lorsque toutes les tiges 78 ont été posées successivement, on peut procéder à la mise en tension simultanée des tiges 78.

Pour ce faire, la couronne principale 2 est descendue jusqu'à ce que des jupes axiales intérieure 2a et extérieure 2b de la couronne 2 s'étendant vers le bas, visibles sur la figure 8, viennent en contact sur le dessus de la collerette 76 du couvercle 74. La couronne 2 est descendue par rétractation des pieds télescopiques 84. La jupe extérieure 2a si situe entre les tiges 78 et la périphérie extérieure de la collerette 76. La jupe intérieure 2b se situe entre les tiges 78 et la partie centrale 75 du couvercle 74. Un espace 2c est défini entre la collerette 76, les jupes intérieure 2b et extérieure 2a et la couronne 2. Les écrous de serrage 79 associés aux tiges 78 sont logés dans l'espace 2c lorsque la couronne 2 repose sur la collerette 76.

Comme représentés sur la figure 8, les tirants 82 sont vissés sur les extrémités supérieures 78d des tiges 78, jusqu'à venir en contact avec les pistons 84 des actionneurs de tension 4. Cette opération est réalisée successivement sur les tiges 78 par les robots de pose 5. Ensuite, on exerce un effort axial de traction sur les tiges 78. Les actionneurs de tension 4 sont alimentés en énergie hydraulique par des moyens non représentés pour des raisons de clarté du dessin.

De façon connue, un fluide sous pression alimente une chambre annulaire formée entre un piston 81 et un cylindre 80 d'actionneur de tension 4, pour exercer une force verticale. L'effort vertical est repris par la couronne 2 reposant sur la collerette 76. L'effort vertical est transmis par le piston 81 au tirant 82. Ce dernier transmet l'effort vertical à la tige 78 provoquant une déformation axiale de la tige 78. Ensuite, on visse les écrous 79 de serrage sur chaque tige 78, toutes les tiges 78 étant maintenues en tension simultanément par les actionneurs de tension 4, jusqu'à ce que l'écrou vienne en contact avec la collerette 76. Le vissage des écrous de serrage 79 peut être successif ou simultané. Le vissage des écrous de serrage 79 est réalisé à l'aide de moyens de vissage non représentés sur les dessins, ou par les robots 5 (fig. 2).

Lorsque que tous les écrous de serrage 79 sont positionnés, on relâche l'effort de tension simultanément sur les tiges 78. Les tiges 78 sont bloquées de part et d'autre de la collerette 76 du couvercle 74 par le filetage des trous taraudés et les écrous de serrage 79. Du fait de la déformation des tiges 78 lors de l'application d'un effort de tension par les actionneurs de tension 4, les tiges 78 sont précontraintes axialement et exercent un effort axial de fermeture sur le couvercle 74, qui est appuyé sur la cuve 71.

Afin d'exercer un effort résultant uniformément réparti sur la circonférence de la collerette 76 du couvercle 74, on mesure la déformation de chaque tige 78 lors de l'application de l'effort de tension par les actionneurs de tension 4. La déformation de chaque tige 78 est commandée par l'actionneur de tension 4 associé pour obtenir une déformation résiduelle finale déterminée. Un procédé de commande des actionneurs de tension 4 est décrit par la suite.

Afin d'exercer un effort axial sur les tiges 78, on prévoit généralement que les actionneurs de tension 4 annulaires comprennent des pistons creux 81 présentant un diamètre d'alésage proche du diamètre extérieur de l'extrémité de la tige 78 les traversant. Lors du vissage de la tige filetée 78, on a vu que cette dernière est maintenue sensiblement coaxiale au trou taraudé 73, en se situant dans une plage de tolérance. Par ailleurs, il peut exister un léger défaut de positionnement de la courronne principale 2. De tels défauts de postionnement provoquent des défauts de positionnement entre le piston 81 et la tige filetée 78. Compte tenu du faible espacement radial prévu entre la tige filetée 78 et l'alésage du piston 81, il existe un risque de contact entre l'alésage du piston 81 et la tige 78. Lors de l'application de l'effort de traction sur la tige, afin d'éviter l'introduction dans la tige filetée 78 de contraintes de flexion provoquée par un appui de la tige 78 sur le piston 81, on prévoit que les actionneurs de tension 4 sont montés suspendus ou flottants avec possibilité de déplacement selon des directions perpendiculaires à l'axe du trou taraudé 73.

Des systèmes de suspension tels que représentés sur les figures 9, 10 permettent un montage flottant des actionneurs de tension 4.

Sur la figure 9, des actionneurs de tensions sont disposés sur une couronne à des hauteurs différentes, en étant en quinconce. Cette disposition permet de s'affranchir de l'encombrement radial des actionneurs annulaires pour pouvoir disposer des tiges filetées 78 proches circonférentiellement. Les actionneurs de tension 4 bas sont prévus pour un contact direct avec la couronne principale 2. Les actionneurs de tension 4 en position haute sont posés sur des jupes tubulaires de transmission d'effort.

Comme on peut mieux le voir sur la figure 10, un cylindre 80 d'un actionneur annulaire 4 comprend deux parties tubulaires 85, 86 fixées ensemble de façon rigide par l'intermédiaire d'une armature 87 positionnée verticalement. Un dispositif de suspension 88 comprend un bras 89 solidaire de l'armature 87, en étant fixé sur l'armature 87 par une portion centrale. Des bielles oscillantes de suspensions 90 sont disposées entre des pieds de suspension 91 fixés sur la couronne 2 et les extrémités du bras de suspension 89. Les bielles de suspension 90 autorisent un mouvement du bras 89 par rapport aux pieds de suspension 91.

Chaque bielle 90 comprend une chape 92 enserrant une extrémité du bras 30 89, ladite extrémité du bras et la chape 92 étant traversé par un ergot 93 sensiblement horizontal pour leur fixation mutuelle avec possibilité de rotation selon l'axe de l'ergot 93. Les ergots 93 associés aux deux bielles 90 sont parallèles.

Les extrémités des bielles 90 opposées aux chapes 92 sont fixées sur les pieds 91 par l'intermédiaire de ressorts 94 avec possibilité d'oscillation. Une bielle traverse un orifice d'une plaque 95 horizontale solidaire du pied 91, un ressort 94 étant disposé entre une collerette 96, rapportée sur la bielle et maintenue par un écrou 97, et la surface supérieure de la plaque 95. Le ressort 94 comprimé exerce un effort vertical dirigé vers le haut. Un ressort 94 autorise une faible rotation ente la bielle 90 et la plaque 95, selon des axes sensiblement horizontaux.

Les bielles 90 peuvent osciller par rapport aux plaques 95. Les bielles reliées par le bras de suspension 89 oscillent en restant sensiblement parallèles, le bras 89 restant sensiblement horizontal.

En cas d'effort radial exercé sur l'alésage du piston 81 par la tige 78, cet effort est transmis au cylindre 80 qui peut se déplacer pour adapter sa position en fonction de la position de la tige filetée 78 traversant le piston 81. Un déplacement du cylindre s'accompagne d'un pivotement des bielles. Le bras 89 maintenu par les deux bielles reste sensiblement horizontal, de sorte que le cylindre 80 reste vertical.

Le cylindre est suspendu ou flottant en étant pratiquement en contact avec la couronne 2, ou la jupe. Lorsqu'un effort de traction est appliqué par l'actionneur de tension 4, par réaction, un effort vertical dirigé vers le bas s'exerce sur le cylindre 80. Les ressorts 94 permettent un léger déplacement vers le bas du cylindre 80, qui vient alors en appui sur la couronne 2 ou une jupe. Le cylindre 2 en appui contre la couronne 2 est immobilisé grâce aux forces de frottement importantes entre le cylindre et la couronne.

Sur la figure 11, on a représenté un ensemble de commande 88 du dispositif de serrage 1. L'ensemble de commande 88 comprend une unité centrale 89 reliée à une unité de commande 90 d'un robot de pose 5 et à une unité de commande 91 des actionneurs de tension 4.

L'unité de commande 90 d'un robot est reliée au capteur de verticalité 61 (fig.4), à un actionneur de déplacement du robot 5 sur la couronne 2, et au correcteur de verticalité 50. L'actionneur de déplacement du robot 5 et le correcteur de verticalité 50 sont pilotés par l'unité de commande 90 de robot 5 pendant une phase d'engagement de la tige 78 en fonction des informations fournies par le capteur de verticalité 61.

L'unité de commande 91 des actionneurs de tension 4 est reliée pour chaque actionneur de tension 4 à un capteur de déformation 92 de la tige 78 (fig. 8) associée, et à un module de commande 93 de l'actionneur de tension 4 piloté en fonction des informations fournies par le capteur de déformation 92. Le capteur de déformation 92 peut être un capteur de déplacement du piston 81 de l'actionneur de tension 4 par rapport au cylindre 80 (fig. 5).

Pendant la phase de mise en tension des tiges filetées, lors d'une première étape, l'unité de commande 91 des actionneurs de tension 4 provoque l'application d'un effort de traction initial prédéterminé simultanément sur toutes les tiges. Les effort de traction provoquent une déformation des tiges qui est une élongation axiale. L'effort de traction initial est déterminé en fonction d'une déformation résiduelle que l'on voudra obtenir pour la tige, correspondant à un effort de précontrainte de la tige. L'effort de traction initial provoque une déformation initiale de la tige qui est une fraction de la déformation résiduelle souhaitée. Par exemple, la déformation initiale de la tige peut être de l'ordre de 95% de la déformation résiduelle finale. On mesure la déformation de la tige en fonction de l'effort de traction initial appliqué. L'unité de commande 91 en déduit pour chaque actionneur de tension 4 l'effort de traction maximum à appliquer pour obtenir la déformation résiduelle finale. L'effort de traction maximum est appliqué pour chaque tige par l'actionneur de tension 4 correspondant.

Lors d'une étape suivante, les écrous des tiges sont positionnés et accostés sur une surface d'appui, puis on relâche les efforts de traction sur les tiges, qui se relâchent en étant bloquées et conserve une déformation résiduelle. Généralement, l'effort de traction maximum provoque une déformation maximale supérieure à la déformation résiduelle. Cependant, lorsque l'on relâche les efforts de tension des tiges, ces efforts sont repris par la cuve et le couvercle, de sorte que les tiges se détendent légèrement pour finalement atteindre la déformation résiduelle souhaitée.

La mise en tension de toutes les tiges simultanément permet d'appliquer un effort symétrique sur le couvercle, et un meilleur contrôle des déformations des tiges et des déformations résiduelles. La mise en tension se fait avec une seule opération de traction sur la tige. La mise en tension successive des tiges provoquerait des variations de déformations d'une tige tendue et bloquée lors de la mise en tension d'une autre tige, obligeant à effectuer plusieurs serrages successifs sur une même tige pour obtenir finalement la déformation résiduelle souhaitée.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit. Par exemple, on a décrit un mode de réalisation dans lequel un dispositif de pose et de serrage comprend deux robots de pose. Bien entendu, un tel dispositif peut comprendre un robot de pose ou plusieurs robots de pose. Les actionneurs hydrauliques de tension, de compensation ou de verticalité peuvent être remplacés par des actionneurs électriques, ou hydropneumatiques sans sortir du cadre de l'invention.

On a décrit un dispositif de fixation de couvercle de cuve nucléaire. L'invention n'est cependant pas limitée à une telle application. L'invention est destinée à la pose et au serrage de tiges filetées en vue de la fixation d'un élément avec un autre, sans limitation particulière. L'invention s'applique notamment à la pose et au serrage de tige de fermeture de cuves ou d'appareils à pression.

L'utilisation de robots de serrage évite l'intervention d'un opérateur lors d'étapes d'engagement des tiges filetées dans les trous taraudés. Le robot de serrage comprenant des moyens de contrôle et de commande de la coaxilité d'une tige filetée par rapport à un axe d'un trou taraudé, ce qui évite d'endommager des filets. En effet, dans certaines applications, comme les cuves de réacteurs nucléaires, les cuves présentent des dimensions imposantes. Les tiges filetées utilisées sont dimensionnées en conséquence. Les tiges peuvent présenter des masses importantes rendant impossible leur manipulation par un opérateur. De plus, tout défaut de coaxialité d'une telle tige avec un trou dans lequel elle doit être engagé peut provoquer une détérioration des filetages de la tige filetée ou du trou, nuisible à la sécurité de l'installation, surtout dans le cas de cuve de réacteur nucléaire.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'implantation de tige filetée (78) dans un trou taraudé (73) correspondant, caractérisé par le fait qu'il comprend un robot de pose (5) pourvu de moyens de contrôle (63, 64, 65, 66) de la coaxialité de la tige filetée avec le trou taraudé, et de moyens de commande (40, 50) de l'inclinaison de la tige filetée (78) par rapport à l'axe du trou taraudé (73) en fonction de données provenant des moyens de contrôle.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le robot (5) comprend un organe de préhension comprenant un arbre prévu pour maintenir la tige (78) par une extrémité, l'arbre étant sensiblement coaxial à la tige, le robot (5) comprenant des moyens de corrections de la verticalité de l'arbre (40)

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le robot (5) est mobile par rapport au trou taraudé (73) selon une direction non parallèle à l'axe du trou taraudé.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'entraînement pour provoquer une rotation de la tige filetée (78) selon son axe.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le robot (5) comprend des moyens de mesure (28) de 20 l'enfoncement de la tige filetée dans le trou taraudé.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un actionneur de compensation de poids de la tige filetée (16).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le robot (5) comprend un châssis (10) mobile selon une première direction perpendiculaire à l'axe du trou taraudé, un chariot (15) mobile en translation par rapport au châssis (10) selon l'axe du trou taraudé, le chariot (15) portant un arbre (40) prévu pour maintenir la tige par une extrémité et pour entraîner la tige en rotation, et des moyens de modification de l'inclinaison de la tige en fonction en fonction de données en provenance de moyens de mesure.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le robot comprend une platine (64) traversée par l'arbre (40), mobile perpendiculairement à l'axe du trou taraudé (73), et des capteurs (65, 66) de position de la platine selon deux direction distinctes et différentes de l'axe du trou taraudé (73).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le chariot (15) est mobile verticalement par rapport au châssis (10), le robot (5) comprenant un actionneur de compensation (16) apte à exercer un effort vertical sur l'arbre (40) pour compenser le poids de la tige filetée.

10.Machine d'implantation d'une pluralité de tiges filetées dans des trous taraudés correspondants et de serrage, caractérisé par le fait qu'il comprend un support, une pluralité d'actionneurs de tension (4), aptes à exercer un effort de traction sur une tige filetée, un dispositif d'alimentation en énergie des actionneurs de tension (4) simultanément, au moins un robot de pose (5) pourvu de moyens de contrôle de la coaxialité d'une tige (78) filetée avec le trou taraudé (73) correspondant, et de moyens de commande de l'inclinaison de la tige filetée par rapport à l'axe du trou taraudé en fonction de données en provenance des moyens de contrôle.

11. Machine selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la machine comprend des moyens de vissage d'écrous de serrage (79) des tiges filetées, les actionneurs (4) étant aptes à relâcher simultanément des efforts de tension.

12. Machine selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait qu'un actionneur comprend un piston creux prévu pour être traversé par une tige avec un jeu radial faible, l'actionneur étant monté flottant avec possibilité de déplacement selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la tige.

13.Procédé d'implantation robotisé d'une tige filetée (78) dans un trou taraudé (73), caractérisé par le fait que le robot modifie l'inclinaison de la tige filetée par rapport à l'axe du trou taraudé pour obtenir la coaxialité de la tige filetée avec l'axe du trou taraudé.

14. Procédé de pose selon la revendication 13, caractérisé par le fait que tout en contrôlant la coaxialité de la tige filetée avec l'axe du trou taraudé, on engage la tige filetée dans le trou taraudé jusqu'à une position déterminée, on exerce un effort axial de traction sur la tige, on positionne un écrou (79) sur une extrémité saillante de la tige de façon qu'il vienne en contact avec une surface d'appui, puis on relâche l'effort de traction.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que l'on applique un effort de traction en fonction d'une élongation résiduelle donnée d'une vis.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé par le fait que l'on applique un effort de traction en fonction d'une fraction d'une élongation résiduelle donnée d'une tige, on détermine une élongation maximale, puis on augmente l'effort de traction jusqu'à l'élongation maximale de la vis assurant l'obtention de l'élongation résiduelle donnée une fois l'effort de traction relâché.