FR2935630A1

FR2935630A1 - Motorized teleoperation arm forming device for remotely handling radioactive or toxic products in nuclear industry, has hinge for assembling telescopic arm whose distal end is configured for assembling gripper or assembling tool

Info

Publication number: FR2935630A1
Application number: FR0856063A
Authority: FR
Inventors: Andre Garnier
Original assignee: Societe dInnovations Techniques SIT SAS
Current assignee: Soletanche Freyssinet SA
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-12
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: FR2935630B1

Abstract

The device has a body (1) for carrying a motorized rotating shaft (2), and a hinge (3) provided at a shaft end away from the body. The hinge assembles a telescopic arm (4) whose distal end (5) is configured for assembling a gripper (6) or assembling tool e.g. screw gun. The shaft is rotated positively or negatively around 360 degrees. The hinge permits upper clearance in the order of 20 degrees and lower clearance in the order of 100 degrees.

Description

L'invention est relative à un dispositif à téléopération formant bras motorisé, notamment pour la manipulation à distance de produits radioactifs ou toxiques placés dans des cellules de confinement. The invention relates to a remote control device forming a motorized arm, particularly for the remote manipulation of radioactive or toxic products placed in containment cells.

Dans l'industrie nucléaire, la manipulation de produits radioactifs s'effectue dans des cellules de confinement à l'aide de dispositifs de télémanipulation. Le document EP 0 392 926 B1 décrit un engin de télémanipulation apte à être suspendu à une unité de levage. Cet engin comprend un support sur lequel sont directement articulés autour du même axe un bras de préhension et un contrepoids d'équilibrage de ce bras. Un premier moyen de commande d'orientation permet la rotation du bras de préhension autour dudit axe. Un deuxième moyen de commande d'orientation du contrepoids autour dudit axe permet l'orientation du contrepoids par rapport au support. Un moyen de détection d'une inclinaison du support par rapport à la verticale agit sur le deuxième moyen de commande d'orientation pour annuler automatiquement cette inclinaison. Cet engin de télémanipulation permet la préhension de charges lourdes et la manipulation à distance dans des conditions sûres de produits toxico-nucléaires. Cet engin de télémanipulation présente cependant l'inconvénient d'une accessibilité réduite à tous les points situés à l'intérieur d'une cellule de confinement. C'est la raison pour laquelle ce télémanipulateur lourd est habituellement associé à une unité de levage, par exemple un pont roulant permettant un déplacement selon deux axes horizontaux perpendiculaires à l'intérieur de la cellule de confinement. Un premier but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif à téléopération permettant l'accessibilité à pratiquement tous les points géométriques situés à l'intérieur d'une cellule de confinement. In the nuclear industry, the handling of radioactive products is carried out in containment cells using remote handling devices. EP 0 392 926 B1 discloses a remote handling device capable of being suspended from a lifting unit. This machine comprises a support on which are directly articulated around the same axis a gripping arm and counterbalance balancing of this arm. First orientation control means allows rotation of the grip arm about said axis. A second means of controlling the counterweight about said axis allows the orientation of the counterweight relative to the support. A means for detecting an inclination of the support with respect to the vertical acts on the second orientation control means to automatically cancel this inclination. This remote handling device allows the gripping of heavy loads and the remote manipulation in safe conditions of toxic-nuclear products. This remote handling device, however, has the disadvantage of reduced accessibility to all points located inside a containment cell. This is the reason why this heavy telemanipulator is usually associated with a lifting unit, for example a crane allowing a displacement along two horizontal axes perpendicular inside the containment cell. A first object of the invention is to propose a new teleoperation device allowing accessibility to practically all the geometrical points situated inside a confinement cell.

Un deuxième but de l'invention est de permettre l'association d'un nouveau dispositif à téléopération et d'un moyen de levage particulier présentant une meilleure rigidité transversale que les ponts roulants ou les appareils de levage de l'art antérieur. Le document EP 0 931 757 B1 décrit un appareil de levage du genre palan comportant un touret unique et une bande plate formant deux brins de palan. Les deux brins de palan se déroulent en se juxtaposant sur ce touret unique en s'enroulant et en se déroulant simultanément d'une valeur identique lors des opérations de levage d'une charge. La bande plate passe sur un rouleau d'écartement des brins montants de palan. Ce rouleau d'écartement forme dans la bande un brin supérieur sensiblement horizontal, de manière à améliorer la stabilité de la charge par l'écartement conféré aux deux brins montants de palan. Cet appareil de levage connu permet ainsi la suspension et l'élévation d'une charge par rapport à la verticale en assurant l'immobilité de la charge par rapport à la verticale et son élévation le long de cette verticale, tout en éliminant les phénomènes de vrillage de la bande plate et de ballant de la charge de l'art antérieur. L'invention a pour objet un dispositif à téléopération formant bras motorisé, du type comportant un corps portant un arbre rotatif, ledit arbre rotatif portant à son extrémité éloignée du corps une articulation de montage d'un bras dont l'extrémité distale est conformée pour monter un organe de préhension ou un outil. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - le bras est un bras télescopique dont l'allongement et la rétraction sont obtenus par un moyen électrique ; - l'articulation de montage du bras télescopique permet un débattement supérieur de l'ordre de 20° d'angle et un débattement inférieur par rapport à l'horizontale de l'ordre de 100° d'angle - l'arbre rotatif est un arbre à rotation complète, positive ou négative, de 360° d'angle - le dispositif présente une conformation inscriptible dans un cylindre de diamètre 160 mm, de manière à pouvoir être introduit dans une cellule équipée d'un passage de diamètre 160 mm ou plus ; - le corps du dispositif peut être fixé à l'extrémité d'un palan à bande autostable combiné avec un mât télescopique ; - le mât télescopique peut être un mât télescopique motorisé électriquement - le mât télescopique peut être un mât à coulissement libre ; - le palan à bande comporte des galets de roulement permettant son déplacement sur une poutrelle ou un chemin de guidage ; - le mât télescopique est monté entre le châssis du palan à bande et l'extrémité inférieure solidaire du support du corps. A second object of the invention is to allow the combination of a new remote control device and a particular lifting means having a better transverse rigidity than the cranes or lifting devices of the prior art. EP 0 931 757 B1 discloses a hoist-type hoist having a single reel and a flat strip forming two hoist strands. The two strands of hoist are held by juxtaposing on this single reel winding and taking place simultaneously of an identical value during the operations of lifting a load. The flat strip passes over a spreader roll of hoist upright strands. This spacer roll forms in the strip a substantially horizontal upper strand, so as to improve the stability of the load by the spacing imparted to the two strand hoist strands. This known hoisting apparatus thus makes it possible to suspend and lift a load with respect to the vertical while ensuring the immobility of the load with respect to the vertical and its elevation along this vertical, while eliminating the phenomena of twisting of the flat and dangling strip of the load of the prior art. The subject of the invention is a remote control device forming a motorized arm, of the type comprising a body carrying a rotary shaft, said rotary shaft carrying at its far end of the body a joint for mounting an arm whose distal end is shaped to mount a gripping member or tool. According to other alternative features of the invention: the arm is a telescopic arm whose elongation and retraction are obtained by an electrical means; - The mounting joint of the telescopic arm allows a greater deflection of the order of 20 ° angle and a lower deflection relative to the horizontal of the order of 100 ° angle - the rotating shaft is a full-rotation, positive or negative rotation shaft, 360 ° angle - the device has a writable conformation in a 160 mm diameter cylinder, so that it can be inserted into a cell equipped with a passage of diameter 160 mm or more ; - The device body can be attached to the end of a freestanding band hoist combined with a telescopic mast; the telescopic mast can be an electrically powered telescopic mast; the telescopic mast can be a free-sliding mast; - The belt hoist comprises rollers for moving on a beam or a guide path; - The telescopic mast is mounted between the belt hoist frame and the lower end secured to the body support.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement un premier mode de 5 réalisation de bras motorisé à téléopération selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de bras motorisé à téléopération selon l'invention. Sur la figure 1, un premier mode de réalisation d'un dispositif à téléopération formant bras motorisé comporte un corps 1 équipé d'une 10 traversée permettant le montage étanche du dispositif suivant la paroi d'une cellule de confinement non représentée. Le corps 1 porte un arbre rotatif 2 motorisé. L'arbre rotatif motorisé 2 porte à son extrémité éloignée du corps 1 une articulation 3 de montage d'un bras télescopique 4. 15 Le bras télescopique 4 est conformé à son extrémité distale 5 pour le montage d'une pince 6 de préhension, d'un outil de manipulation, ou d'un outil de montage, ou d'un outil d'usinage : par exemple visseuse, scie sabre, etc ... Le dispositif selon l'invention est de préférence piloté au 20 moyen d'une console ou d'une unité de commande électronique non représentée, reliée par un long câble électrique d'une longueur maximale de 60 mètres au dispositif, afin de permettre une meilleure protection des opérateurs. La console électronique ou autre moyen de commande non 25 représenté est, de préférence, constituée sous forme d'un système à pilotage électronique coopérant avec des organes, des leviers ou des manettes ("joystick") proportionnels à retour d'effort permettant une grande précision de positionnement de l'extrémité du bras motorisé. Le pilotage électronique s'effectue de préférence avec contrôle 30 de position, contrôle de vitesse et contrôle d'effort et inclut une variante de pilotage en mode plan, pour permettre un suivi précis de parois ou plans horizontaux ou verticaux limitant notamment le contour de la cellule, afin de faciliter les opérations de découpe plane ou de nettoyage de parois planes. 35 Le dispositif selon l'invention intéresse uniquement les transmissions de mouvement par liaison mécanique rigide, sans présence de liaison élastique ou de transmission par câble, de manière à présenter une grande précision et une excellente fiabilité . De manière avantageuse, le dispositif selon l'invention est équipé avec des gorges permettant le montage de soufflet de protection 5 en polyuréthane ("booting"). Grâce au dispositif selon l'invention, le déplacement à l'intérieur d'une cellule de confinement est possible au moins jusqu'à une hauteur de 3 mètres au-dessus de l'emplacement de montage, en effectuant une manipulation sur une charge d'une masse maximale de 10 30 kg. La rotation de l'arbre 2 par rapport au corps 1 est bidirectionnelle et totale, c'est-à-dire que cette rotation s'effectue dans les deux sens sur 360° d'angle. L'articulation 3 permet une élévation du bras télescopique 4 15 jusqu'à un angle de 20° d'angle au-dessus de l'horizontale et un angle d'environ 100° d'angle en-dessous de l'horizontale. De manière connue, la pince ou autre organe 6 équipant l'extrémité distale 5 du bras télescopique 4 est bidirectionnelle et à rotation totale, et peut tourner autour de l'axe du bras 4 dans les deux 20 sens selon une rotation complète de 360° d'angle. Avantageusement, la pince 6 du type généralement choisi pour équiper l'extrémité distale 5 du bras 4, est conformée pour une élévation au-dessus de l'horizontale de 25° d'angle et un abaissement en-dessous de l'horizontale d'un angle de 155° d'angle. 25 Cette pince 6 est de préférence compatible avec un serrage maximal de 400 Newton, ce serrage étant ajustable de 30 à 100 % de la charge maximale. De préférence, selon l'invention, un nouveau dispositif à téléopération formant bras motorisé présente une conformation 30 d'alignement inscriptible dans un cylindre de diamètre 160 mm Ainsi, grâce à l'invention, un nouveau dispositif à téléopération formant bras motorisé peut être installé facilement dans toute cellule de confinement équipée d'un fourreau de diamètre 160 mm au minimum, ou par un passage de 160 mm de diamètre dans une paroi. L'installation peut être 35 effectuée dans n'importe quelle position, notamment soit latéralement, soit par le haut de la cellule ou de l'enceinte de confinement. The invention will be better understood from the following description given by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 schematically represents a first embodiment of a motorized arm with remote control according to FIG. invention. FIG. 2 diagrammatically represents a second motorized arm embodiment with teleoperation according to the invention. In FIG. 1, a first embodiment of a remote control device forming a motorized arm comprises a body 1 equipped with a bushing for sealing the device along the wall of a confinement cell (not shown). The body 1 carries a motorized rotary shaft 2. The motorized rotary shaft 2 carries at its end remote from the body 1 a hinge 3 for mounting a telescopic arm 4. The telescopic arm 4 is shaped at its distal end 5 for mounting a gripper 6 for gripping the d a handling tool, or a mounting tool, or a machining tool: for example screwdriver, saber saw, etc. The device according to the invention is preferably controlled by means of a console or unrepresented electronic control unit, connected by a long electric cable with a maximum length of 60 meters to the device, to allow better protection of operators. The electronic console or other control means not shown is preferably constituted in the form of an electronically controlled system cooperating with members, levers or levers ("joystick") proportional to force feedback allowing great positioning accuracy of the motorized arm end. The electronic control is preferably carried out with position control, speed control and force control and includes a control variant in plane mode, to allow precise monitoring of walls or horizontal or vertical planes limiting in particular the contour of the plane. cell, in order to facilitate plane cutting operations or cleaning of flat walls. The device according to the invention only concerns motion transmissions by rigid mechanical connection, without the presence of elastic connection or cable transmission, so as to have high accuracy and excellent reliability. Advantageously, the device according to the invention is equipped with grooves for mounting boot 5 polyurethane protection ("booting"). Thanks to the device according to the invention, the movement inside a containment cell is possible at least up to a height of 3 meters above the mounting location, by performing a manipulation on a charging load. a maximum mass of 10 30 kg. The rotation of the shaft 2 relative to the body 1 is bidirectional and total, that is to say that this rotation is effected in both directions over 360 ° angle. The hinge 3 allows elevation of the telescopic arm 4 to an angle of 20 degrees above the horizontal and an angle of about 100 degrees below the horizontal. In known manner, the clamp or other member 6 equipping the distal end 5 of the telescopic arm 4 is bi-directional and fully rotatable, and can rotate about the axis of the arm 4 in both directions in a full rotation of 360 ° angle. Advantageously, the clamp 6 of the type generally chosen to equip the distal end 5 of the arm 4, is shaped for an elevation above the horizontal of 25 ° angle and a lowering below the horizontal of an angle of 155 ° angle. This clamp 6 is preferably compatible with a maximum tightening of 400 Newton, this clamping being adjustable from 30 to 100% of the maximum load. Preferably, according to the invention, a new motorized arm remote control device has a writable alignment conformation in a 160 mm diameter cylinder. Thus, thanks to the invention, a new motorized arm remote control device can be installed. easily in any containment cell equipped with a sleeve with a diameter of at least 160 mm, or with a 160 mm diameter passage in a wall. The installation can be performed in any position, including either laterally or from the top of the cell or containment.

Sur la figure 2, un deuxième dispositif selon l'invention intègre comme composant le premier dispositif décrit en référence à la figure 1. Ce deuxième dispositif comporte un palan 10 autostable du genre décrit dans le document EP 0 931 757, combiné avec un mât 10a télescopique donnant une rigidité à l'extrémité distale du palan 10 à bande 11. Lorsque le palan 10 autostable à bande 11 circule par déplacement de ses galets de roulement 12 et 13 sur une semelle de poutre 14, le dispositif fixé à l'extrémité du palan 10 autostable à bande 11 se déplace simultanément, en étant porté par un support 15 sur lequel est fixée une équerre de montage 16 solidaire du corps 1. On utilise avantageusement à cet effet un palan 10 autostable à bande 11 polyester présentant une capacité de levage importante supérieure à une tonne. In FIG. 2, a second device according to the invention incorporates as component the first device described with reference to FIG. 1. This second device comprises a self-stable hoist 10 of the type described in document EP 0 931 757, combined with a mast 10a. telescopic arm providing rigidity at the distal end of the web hoist 10. When the free-standing web hoist 10 is moving by moving its rollers 12 and 13 on a beam flange 14, the device attached to the end of the beam Freestanding hoist 10 belt 11 moves simultaneously, being carried by a support 15 on which is fixed a mounting bracket 16 integral with the body 1. It is advantageous for this purpose to use a hoist 10 autostable tape 11 polyester having a lifting capacity greater than one tonne.

Du fait que le dispositif est lié par le mât télescopique 10a à l'extrémité inférieure du bâti du palan 10 autostable à bande 11, la liaison entre le bâti du palan 10 autostable à bande 11 et le support 15 de montage du dispositif est sensiblement rigide, même en cas de porte-à-faux ou de déséquilibre dû à la préhension d'une charge ou à l'extension du bras télescopique 4. Ce deuxième dispositif selon l'invention peut être destiné à des cellules de confinement de taille plus importante, de manière à couvrir la totalité du volume interne de la cellule. La commande de ce deuxième mode de réalisation peut être effectuée par un terminal du même genre que celui utilisé pour le premier mode de réalisation, éventuellement couplé avec une unité de commande du palan 10 autostable à bande 11. Alternativement, sans sortir du cadre de l'invention, une unité centrale de traitement peut coordonner les mouvements du palan 10 autostable à bande 11 et du premier dispositif décrit en référence à la figure 1. Cette unité centrale permet ainsi d'optimiser les trajets en coordonnant les différents mouvements possibles pour optimiser les déplacements, soit en fonction des obstacles présents dans la cellule, soit en fonction de la rapidité de déplacement souhaitée. Because the device is connected by the telescopic mast 10a to the lower end of the frame of the free-standing band hoist 10, the connection between the frame of the free-standing band hoist 11 and the mounting bracket 15 of the device is substantially rigid. , even in case of cantilever or imbalance due to the gripping of a load or the extension of the telescopic arm 4. This second device according to the invention can be intended for larger containment cells , so as to cover the entire internal volume of the cell. The control of this second embodiment can be carried out by a terminal of the same type as that used for the first embodiment, possibly coupled with a control unit of the self-driving hoist 10 band 11. Alternatively, without departing from the scope of the invention, a central processing unit can coordinate the movements of the free-standing band hoist 11 and the first device described with reference to FIG. 1. This central unit thus makes it possible to optimize the paths by coordinating the various possible movements to optimize the operations. displacements, either according to the obstacles present in the cell, or according to the desired speed of displacement.

Le mât 10a télescopique intégré dans le palan 10 autostable à bande 11 peut être un mât télescopique motorisé, ou un mât télescopique passif, dans le cas où la commande du palan 10 autostable à bande 11 est utilisée dans ses fonctions initiales. The telescopic mast 10a integrated in the self-supporting belt hoist 11 may be a powered telescopic mast, or a passive telescopic mast, in the case where the control of the free-standing band hoist 11 is used in its initial functions.

Le mât télescopique 10a est monté de manière rigide entre l'extrémité du châssis du palan 10 autostable à bande 11 et le support 15 d'accrochage du corps 1. La combinaison obtenue à l'aide du deuxième mode de réalisation de l'invention permet d'étendre encore les capacités de déplacement à l'intérieur d'une cellule, au moins d'environ 3 mètres, vers le haut et vers le bas. Les autres caractéristiques techniques du premier mode de réalisation sont également applicables à ce deuxième mode de réalisation, en particulier en ce qui concerne le retour d'effort, le contrôle de position, de vitesse et d'effort, ainsi que la possibilité de protection étanche par une manche étanche en polyuréthane. L'invention décrite en référence à deux modes de réalisation particuliers n'y est nullement limitée, et couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et dans l'esprit de l'invention. The telescopic mast 10a is rigidly mounted between the end of the frame of the free-standing band hoist 11 and the attachment support 15 of the body 1. The combination obtained with the aid of the second embodiment of the invention makes it possible to to further extend the movement capabilities within a cell, at least about 3 meters, up and down. The other technical features of the first embodiment are also applicable to this second embodiment, in particular as regards force feedback, position, speed and effort control, as well as the possibility of watertight protection. by a waterproof polyurethane sleeve. The invention described with reference to two particular embodiments is not limited thereto, and on the contrary covers any modification of form and any variant embodiment within the scope and spirit of the invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Motorized arm teleoperation device, of the type comprising a body (1) carrying a rotary shaft (2), said rotary shaft (2) carrying at its far end of the body a hinge (3) for mounting an arm (4) whose distal end (5) is shaped to mount a gripping member or a tool (6).

2. Device according to claim 1, characterized in that the arm (4) is a telescopic arm whose elongation and retraction are obtained by an electrical means.

3. Arrangement according to claim 1 or claim 2, characterized in that the mounting joint (3) of the telescopic arm (4) allows a greater deflection of the order of 20 ° angle and a lower deflection by ratio to the horizontal of the order of 100 ° angle.

4. Arrangement according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotary shaft (2) is a full rotation shaft, positive or negative, 360 ° angle.

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device has a conformation writable in a cylinder diameter 160 mm, so as to be introduced into a cell equipped with a passage of 160 mm or more .

6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the body (1) of the device is attached to the end of a hoist (10) band (11) freestanding combined with a mast (10a) telescopic.

7. Device according to claim 6, characterized in that the telescopic mast (10a) is an electrically powered telescopic mast.

8. Device according to claim 6, characterized in that the telescopic mast (10a) is a free-sliding mast.

9. Device according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the hoist (10) band (11) freestanding comprises rolling rollers (12, 13) for moving on a beam or a path of guide.

10. Device according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the telescopic mast (10a) is mounted between the frame of the hoist (10) band (11) freestanding and the lower end of the hoist (10). ) to band (11) freestanding secured to the support (15) of the body (1).