FR2954725A1

FR2954725A1 - Pince de prehension a mors paralleles equipes de contacts electriques

Info

Publication number: FR2954725A1
Application number: FR0959593A
Authority: FR
Inventors: Emmanuel Arnoult
Original assignee: STMI Societe des Techniques en Milieu Ionisant SPL
Current assignee: Orano DS Demantelement et Services SA
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-07-01
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: FR2954725B1

Abstract

La pince selon l'invention peut être télécommandée par des organes à distance pour procéder à des opérations de préhension d'outillage électro-portatif pour le démantèlement à distance de matériel contaminé . Elle est du type à quatre barres, c'est-à-dire , pour chaque mors (10) une barre motrice (12) pivotante et une barre secondaire (20) pivotant toutes les deux par rapport au carter fixe. Une extrémité motrice (12B) de la barre motrice (12) est entraînée, par l'intermédiaire d'une bielle de commande (5) dont l'extrémité est entraînée en translation par un système moteur/vis de commande (3)/écrou (5) placé de manière longitudinale et centrale. Les points d'articulation (11, 21) des barres motrice (12) et secondaire (20) sur les mors (10) sont orientés et distants de la même manière que les axes d'articulation (14, 22) des barres sur le support. Une surface de contact (en cuivre) sur chaque mors (10) assure la transmission de puissance électrique vers l'outil électro-portatif saisi. Application au démantèlement de sites nucléaires .

Description

1 PINCE DE PREHENSION A MORS PARALLELES EQUIPES DE CONTACTS ELECTRIQUES

DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine de la télémanipulation de matériel électro-portatif plus ou moins contaminé en milieu nucléaire et s'applique tout particulièrement au démantèlement de matériel de sites nucléaires.

ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Les installations nucléaires de production d'énergie sont construites pour fonctionner avec une durée de vie limitée, entre autres par la réglementation. Ainsi, toutes ces installations sont amenées à être démantelées un jour ou l'autre. Ainsi, de nombreux procédés, appareillages et installations de démantèlement ont été conçus et mis en oeuvre. On cite par exemple de nombreux robots télécommandés de démolition comprenant plusieurs outils tels que des scies, disqueuses. On cite aussi de nombreux appareils de manipulation tels que des pinces pour saisir et déplacer les parties issues des différentes opérations de démolition, lors du démantèlement. Tous ces outils sont télécommandés avec l'aide de caméras, depuis un pupitre de commande. Leur entretien nécessite même des interventions régulières. On cite par exemple le cas de la casse ou de l'usure d'un disque de tronçonneuse imposant le 2 changement de celui-ci. Cette opération est fréquente, car les disques ont une durée de vie moyenne d'environ 2 heures. Les déplacements, démontages et remontages non productifs qui en découlent entraînent une perte significative de temps et une exposition du personnel aux rayonnements ionisants. On éprouve donc le besoin de changer un tel disque de tronçonneuse dans des délais brefs et ne nécessitant aucune intervention humaine.

Le but principal de la présente invention est donc de proposer un type de pince de manipulation, télécommandable, utilisable dans une telle situation. Il a été donné pour objectif de créer une pince de manipulation, télécommandable avec des mors parallèles et de type à mors parallèles à quatre barres et qui existent déjà dans l'industrie. En effet, en référence à la figure 1 et au document de brevet américain US 4 368 913, on connaît une pince de préhension du type à deux mors et quatre barres. Dans chaque ensemble de deux barres, l'une d'entre elles est une barre de commande ou motrice, à savoir la barre 109 pour le mors 103 et la barre 117 pour le mors 104. Par une première extrémité 147 et 148, chacune de ces barres de commande 109 et 117 est actionnée par un dispositif moteur 146 qui fait déplacer ces extrémités 147 et 148 dans leurs rainures respectives 151 et 152. D'autre part, le mouvement de chaque couple de barres est guidé par deux bielles de commande 123 et 125 d'une part, et 128 et 130, d'autre part. Chacune de ces bielles de commande a une première extrémité montée pivotante autour d'un point fixe 124 3 et 126 d'une part et 129 et 131 d'autre part. La deuxième extrémité d'une première bielle de commande 123 et 128 est montée pivotante sur une partie plus ou moins centrale de la barre de commande correspondante, à savoir respectivement 109 et 117. D'autre part, les deuxièmes bielles de commande 125 et 130 ont leur deuxième extrémité montée pivotante sur une première extrémité de chaque deuxième barre, à savoir la barre secondaire 110 et 116 de chaque couple de barre.

On note qu'une barre de liaison 115 et 122 relie les extrémités des bielles de commande 125 et 130 qui sont montées pivotantes sur les barres. Enfin, les deuxièmes extrémités des deux barres de chaque ensemble de barres sont montées pivotantes sur des pivots 111, 112, 118 et 119 qui sont solidaires respectivement des deux mors 103 et 104 et séparés d'une distance égale à la distance séparant les points de pivotement 113 et 114, d'une part et 120 et 121 d'autre part des deuxièmes extrémités des bielles de commande 123 et 125 d'une part, et 128 et 130 d'autre part. Ainsi, dans leurs déplacements respectifs, les quatre barres se déplacent par couple, et de façon parallèle. Ceci a pour conséquence que les deux mors 103 et 104 se déplacent en restant parallèle l'un par rapport à l'autre. L'objectif de l'invention est de proposer une pince de type à quatre barres fonctionnant d'une façon plus simple que celle décrite en regard de la figure 1 et permettant la transmission de puissance electrique vers l'outil saisi.

RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'objet principal de l'invention est une pince de préhension à mors parallèles destinée à être télécommandée et comportant : un carter support ; un système moteur de serrage ; deux mors devant rester parallèles pendant les opérations de serrage et de desserrage selon un plan de déplacement de serrage déterminé, assurant le contact électrique ; - un système à quatre barres avec un couple de deux barres pour chaque mors, entraînées par le système moteur de serrage, chaque couple de barres comprenant : * une barre motrice montée dans une partie centrale de façon pivotante par rapport à un premier axe fixe du carter support et de façon perpendiculaire au plan de déplacement de serrage déterminé et ayant une première extrémité montée pivotante sur une première partie centrale du mors correspondant pour transmettre l'effort de serrage et une deuxième extrémité opposée reliée de façon pivotante à une première extrémité d'une bielle motrice reliée elle- même par une deuxième extrémité au système de moteur de serrage qui est central et axial ; * une barre secondaire qui est montée pivotante par une première extrémité dans la base du mors correspondant et une deuxième extrémité montée pivotante sur un axe fixe du carter support et perpendiculaire par rapport au plan de déplacement 4 déterminé, les deux axes support de pivotement sur le carter support étant séparés par la même distance séparant les deux points d'articulation sur le mors et étant alignés de façon parallèle à ces derniers. 5 Il est prévu que la surface de serrage de chaque mors de serrage comprenne une surface conductrice pour assurer la fonction de transmission de la puissance électrique. Dans la réalisation préférentielle envisagée, chaque mors définissant une longueur de serrage déterminée, pour chaque couple de barres, le point liaison de la deuxième extrémité de la barre motrice est centré par rapport à la longueur de serrage de chaque mors, de manière à centrer l'effort de serrage. Pour faciliter la préhension des objets manipulés, on prévoit que la liaison des barres avec leurs mors correspondants possède un léger jeu. De préférence, le premier axe support se situe près du mors correspondant pour que la distance séparant le premier axe de mors du premier axe support soit relativement petite. De préférence, le premier axe support est éloigné de la première extrémité de la bielle motrice correspondante pour que la distance entre le premier axe de support et le premier axe de bielle soit la plus grande possible. De préférence, les premiers et deuxième axes de mors sont éloignés l'un de l'autre pour que la distance entre le premier axe de mors et le deuxième axe de mors soit la plus grande possible. 6 De préférence, le système moteur de serrage est constitué d'un motoréducteur, d'une vis placée de façon axiale et entraînant un écrou d'entraînement de translation relié aux bielles motrices. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante qui est accompagnée 10 de plusieurs figures représentant respectivement : - figure 1, déjà décrite, un système de pince à quatre barres selon l'art antérieur ; - figure 2, une pince selon l'invention ; - figure 3, un schéma relatif au système de 15 serrage des deux mors de la pince selon l'invention, et - figure 4, la pince selon l'invention serrant un outil. DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE REALISATION DE L'INVENTION 20 La figure 2 montre donc une réalisation de la pince selon l'invention. La figure est coupée à sa partie gauche, du côté de sa liaison avec les éléments de télécommande tels que les robots de démolition télécommandés appelés en langue anglaise « brokk ». Sur 25 la gauche, se trouve un corps 1 qui contient un moteur d'entraînement du système de serrage. Par contre, cette partie reçoit au moins un conducteur électrique pour transmettre une puissance électrique à une surface conductrice de chaque surface de serrage 10S de chaque 30 mors 10. Sur cette réalisation, le moteur entraîne une5 7 vis d'entraînement 3 entraînant elle-même un écrou 15 soudé à une plaque d'entraînement 4 montée perpendiculairement à l'axe de la vis d'entraînement 3. Ces derniers éléments débouchent à l'intérieur d'un carter support constitué de deux éléments supports 2A et 2B, plans et fixés au support 1. Leur fixation peut être rigidifiée par une entretoise 16 fixée rigidement aux deux éléments supports 2A et 2B, de manière centrale et du côté opposé à leur fixation sur le support 1. Les deux éléments de serrage de la pince sont deux mors 10 montés sur la partie droite de la figure 2 et ayant chacun leur surface de serrage 10S restant constamment parallèle avec l'autre. Elle possède chacune une partie conductrice pour transmettre la puissance électrique à l'outillage serré entre les mors 10. Dans ce but, cette partie conductrice est connectée électriquement avec le conducteur électrique relié à la pince. Le système d'entraînement des mors 10 est un type dit « à quatre barres ». Plus exactement, chaque mors 10 est supporté à pivotement par, d'une part une barre motrice 12 et une barre secondaire 20 qui est en fait réalisée par deux plaques de barres secondaires 20A et 20B pour des questions de symétrie de montage, chaque barre motrice 12 étant montée de façon centrée par rapport aux deux éléments supports 2A et 2B, c'est-à-dire dans un plan contenant l'axe de la vis d'entraînement 3 et l'axe du moteur d'entraînement. Chaque barre motrice 12 est montée pivotante par rapport à un premier axe support 14 du carter support et étant perpendiculaire à l'axe de la 8 vis d'entraînement 3 et également par rapport à un plan de déplacement de serrage des deux mors 10. Ce pivotement de chaque barre motrice 12 est situé dans la partie centrale de celle-ci. A une première extrémité 12A, chaque barre motrice 12 est montée pivotante autour d'un premier axe de mors 11, parallèle au premier axe support 14. On remarque que ce premier axe de mors 11 est placé de façon centrale par rapport au mors 10, c'est-à-dire au milieu de la longueur de la surface 10S de serrage du mors 10, même s'il en est éloigné. Ceci permet d'appliquer la force de serrage au milieu du mors 10 pour pouvoir répartir de façon égale l'effort de serrage sur toute la surface de serrage 105.

Par une deuxième extrémité 12B, chaque barre motrice 12 est montée pivotante par un premier axe de bielle 6A à une première extrémité 5A d'une bielle motrice 5. La deuxième extrémité 5B de chaque bielle motrice 5 est montée pivotante autour d'un deuxième axe de bielle 6B fixe par rapport à l'écrou 15, par l'intermédiaire de la plaque d'entraînement 4. On précise que tous les axes de bielles énoncés jusqu'à présent sont parallèles entre eux, perpendiculaires à l'axe longitudinal de la vis d'entraînement 3 et perpendiculaires au plan de déplacement de serrage des deux mors 10. Chaque couple de barres possède une barre secondaire 20 dont une première extrémité 20A est montée pivotante par un deuxième axe de mors 21 qui est parallèle au premier axe de mors 11. Une deuxième extrémité 20B de chaque bielle secondaire 20 est montée 9 pivotante, par un deuxième axe de support 22 parallèle au premier axe de support 14 et fixe par rapport au carter support, c'est-à-dire qu'il est monté entre les deux éléments supports 2A et 2B.

La distance séparant le premier axe de support 14 du deuxième axe de support 22 est égale à la distance séparant les deux axes de mors 11 et 21 d'un même mors 10. De plus, l'axe définissant l'alignement du premier axe support 14 avec le deuxième axe support 22 est parallèle à l'axe défini par le premier axe de mors 11 et le deuxième axe de mors 21. En fait, la distance séparant, pour la bielle motrice 12, le premier axe support 14 du premier axe de mors 11 est égale à la distance séparant, pour la barre secondaire 20 correspondante, la distance séparant le deuxième axe de support 22 du deuxième axe de mors 21. En conséquence, lors des rotations respectives des barres motrices 12 et de leurs barres secondaires 20 correspondantes, l'alignement de chaque premier axe de mors 11 avec son deuxième axe de mors 21 correspondant reste dans la même direction et les surfaces de serrage 10S des deux mors 10 restent parallèles. On comprend que, lors de la rotation de la vis motrice 3 entraînée par le moteur, a lieu un déplacement de l'écrou 15 qui pousse ou tire les deux bielles de commande 5. Ceci entraîne une rotation, dans un sens ou dans l'autre, de chacune des barres motrices 12 et l'écartement ou le serrage de deux mors 10 l'un par rapport à l'autre.

En référence à la figure 3, une pièce 30 est prête à être manipulée par les deux mors 10 qui se 10 sont resserrés pour la saisir par l'intermédiaire de leurs surfaces de serrage 10S respectives. Or, on prévoit un jeu mécanique dans l'articulation d'un premier axe de mors 11 ou le deuxième axe de mors 21 d'un des deux mors 10. En conséquence, la direction définie par l'alignement du premier axe de mors 11 et du deuxième axe de mors 21 pour lesquels un jeu existe, varie légèrement. En conséquence, la surface 10S du mors 10 correspondant va subir également une légère orientation de son plan. Du point de vue pratique, cela permet pour le mors 10, pour lequel un jeu est prévu dans une des articulations d'un des deux premier axe de mors 11 et deuxième axe de mors 21 que, lors du rapprochement des deux mors 10, ce mors 10 touche la pièce 30 par un point écarté 31. La continuité du rapprochement des deux mors 10 fera que la surface 10S du mors 10 légèrement inclinée va s'aligner pour devenir parallèle à la surface 10S du mors 10 opposé, par rotation autour du premier axe de mors 11. Le point de contact 31 se déplace donc le long de la surface 10S du mors 10. Le moment de déséquilibre devient nul lorsque les deux mors 10 sont parallèles, comme s'il n'y avait pas de jeu dans une des articulations. Du point de vue des dimensions, on signale qu'il est préférable que la barre motrice 12 soit la plus courte possible, notamment entre le premier axe de support 14 et le premier axe de mors 11, de manière à diminuer le bras de levier et donc, l'effort à transmettre par la pince.

Par contre, entre le premier axe de support 14 et le premier axe de bielle 6A, la distance doit 11 être la plus longue possible, toujours dans le but de diminuer l'effort de transmission dans le mécanisme. Toutefois, cette longueur est limitée par l'encombrement autorisé pour le carter support, c'est- à-dire les deux éléments supports 2A et 2B. On note aussi que la distance entre le premier axe de mors 11 et le deuxième axe de mors 21, doit être, si possible, la plus grande possible pour que, dans le cas d'une préhension excentrée entre le mors 10, les efforts résultant dans le mécanisme soient réduits. Cependant, la taille des mors est limitée et de nombreuses pièces interfèrent avec les différents axes de l'installation. Compte tenu du fait que la pince selon l'invention peut tenir des outils de tronçonnage générant des copeaux et des poussières, il est prévu que les mors et leurs deux barres d'articulation respectives puissent être protégés par des soufflets. De la même manière, on peut envisager que le support carter puisse être protégé par une enceinte. Le moteur d'entraînement de la vis moteur 3 peut être avantageusement un motoréducteur, plutôt que l'association d'un moteur et d'un réducteur séparés. Les matériaux proposés pour réaliser une telle pince sont du titane pour les barres motrices et de l'aluminium et cuivre (partie conductrice) pour les mors. Le reste des pièces peut être en acier haute résistance. En référence à la figure 4, sur l'outil 40, on vient adapter un parallélépipède de préhension 41, 12 dans le but d'assurer une liaison parfaite entre la pince et l'outil 42.

Avantages de l'invention Cette pince est composée de mors 10 qui permettent de venir placer l'outil 40 et de le maintenir dans sa position, tout en lui fournissant l'énergie nécessaire.

Le système à quatre barres qui permet de guider les mors 10 assurant le serrage ou desserrage de l'outil 40. Le système de serrage (vis à bille 3 + écrou 15) qui vient mettre en mouvement le système à 15 quatre barres. Le poids de l'ensemble pince peut ainsi être de 12 kg (titane) ou 14 kg (acier). L'effort de serrage de la pince peut ainsi être de 1000 N.

20 La conception de cette pince permet d'effectuer un changement d'outils 40 à distance, tout en garantissant la mise en position, le maintien en position ainsi que l'alimentation de l'outil 40. Ce changement à distance n'oblige plus les 25 opérateurs à rapatrier le robot en zone saine, on effectue ainsi un gain de temps considérable. Cette pince, fixe en bout de bras du robot de démolition télécommandé (brokk), peut accueillir tous types d'outils dès lors que celui-ci dispose d'un 30 parallélépipède de préhension 41.

Claims

REVENDICATIONS1. Pince de préhension à mors parallèles destinée à être télécommandée, comprenant : - un carter support (2A, 2B) ; - un système moteur de serrage ; - deux mors (10) devant rester parallèles pendant les opérations de serrage et de desserrage selon un plan de déplacement de serrage ; - un système à quatre barres avec, pour chaque mors (10), un couple de deux barres (12, 20) entraînées par le système moteur de serrage, chaque couple de barres comprenant : * une barre motrice (12) montée pivotante dans sa partie centrale par rapport à un premier axe support (14) du carter support et perpendiculaire au plan de déplacement de serrage, cette barre motrice (12) ayant une première extrémité (12A) montée pivotante sur une partie centrale du mors (10) correspondant pour aligner l'effort de serrage et une deuxième extrémité (12B) opposée à la première et reliée de façon pivotante à une première extrémité (6A) d'une bielle motrice (6) reliée elle-même par une deuxième extrémité (6B) au système moteur de serrage qui est central et axial, et * une barre secondaire (20) montée pivotante par une première extrémité (20A) dans la base du mors (10) correspondant et par une deuxième extrémité (20B) pivotante dans un deuxième axe support (22) du carter support et perpendiculaire au plan de déplacement de serrage, les premier et deuxième axes 14 supports (14, 22) étant séparés par la même distance séparant les premiers axes de mors (11) et deuxièmes axes de mors (21) sur le mors (10) et sont alignés de façon parallèle à ces derniers.
2. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une surface conductrice est inclue dans la surface de contact (10S) de chaque mors (10) pour assurer la fonction de transmission de puissance électrique.
3. Pince selon la revendication 1, chaque mors (10) définissant une longueur de surface de serrage (10S), caractérisée en ce que, pour chaque couple de barres le point de liaison de la première extrémité (12A) de la barre motrice (12) est centré par rapport à la longueur de serrage de chaque mors (10).
4. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour un des mors (10), au moins une des liaisons articulées avec la barre motrice (12) ou barre secondaire (20) possède un léger jeu dans l'articulation pour permettre le centrage de l'effort.
5. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier axe support (14) se situe près du mors (10) correspondant pour que la distance séparant le premier axe de mors (11) du premier axe support (14) soit relativement petite.30 15
6. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier axe support (14) est éloigné de la première extrémité de la bielle motrice (6) correspondante pour que la distance entre le premier axe de support (14) et le premier axe de bielle (6A) soit la plus grande possible.
7. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premiers et deuxièmes axes de mors (11, 21) sont éloignés l'un de l'autre pour que la distance entre le premier axe de mors (11) et le deuxième axe de mors (21) soit la plus grande possible.
8. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système moteur de serrage est constitué d'un motoréducteur, d'une vis d'entraînement (3), placée de façon axiale et entraînant un écrou d'entraînement en translation (5) relié aux bielles motrices.20