LU87125A1 - Multiconnecteur - Google Patents

Description

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. * COMMUNAUTE EUROPEENNE DE L'ENERGIE ATOMIQUE

(EURATOM) BREVET D'INVENTION Multiconnnecteur L'invention se réfère à un multiconnecteur composé d'un ensemble d'embase fixe et d'un ensemble d'enfichage libre, le système comprenant des moyens pour aligner les deux ensembles avant l'engagement opératif des fiches individuelles.

Une fiche individuelle au sens du présent document peut être une connexion électrique comprenant un contact mâle d'une part et un contact femelle à ressort d'autre part, soit pour transmettre des signaux électriques de faible puissance, soit pour alimenter une utilisation en puissance électrique, par exemple un dispositif de soudure à l'arc. Alternative^ ment, une fiche individuelle peut servir à coupler des tubes pneumatiques ou hydrauliques sous pression élevée ou basse. Un multiconnecteur rassemble un certain nombre de fiches individuelles d'un même type ou encore de plusieurs types différents.

Des multiconnecteurs connus comportent des moyens pour aligner un ensemble d'enfichage libre à un ensemble d'embase fixe avant tout engagement opératif des fiches individuelles. Souvent, ces moyens font usage de doigts de guidage qui coopèrent avec des trous de guidage et dont les extrémités sont chanfreinées ou coniques, tel que les deux ensembles s'alignent automatiquement dès que les doigts entrent dans les trous de guidage correspondants.

Les multiconnecteurs connus souffrent de certains inconvénients, en particulier si l'on veut les coupler à distance. D'abord, il est difficile d'assurer l'alignement simultané d'au moins deux doigts de guidage avec les trous de guidage correspondants, si l'accessibilité et la visilibité du multi- t i - 2 - connecteur sont réduites. Puis, une erreur d'alignement pendant la phase de premier rapprochement peut conduire à un coincement du système entier et nécessite une intervention de secours. Troisièmement, les forces mises en jeu pour engager définitivement les différentes fiches individuelles toutes à la fois sont considérables et exigent des systèmes de manipulation très puissants.

L'invention a pour but de proposer un multiconnecteur, dans lequel les moyens pour aligner les deux ensembles avant tout engagement opératif des fiches individuelles sont insensibles à un mauvais alignement, évitant ainsi un. coincement des ensembles dans une position oblique. Un autre but . est de proposer un multiconnecteur qui peut être accouplé et désaç-couplé en employant des systèmes de télémanipulation à faible puissance, même si la force nécessaire pour engager définitivement des fiches individuelles est toujours élevée.

Ces buts sont atteints par un multiconnecteur du type spécifié ci-dessus, qui est caractérisé par le fait que les moyens pour aligner les deux ensembles comportent, comme partie intégrale de l'un des ensembles, un tube dont la forme extérieure comprend du côté frontal une portion sphérique suivie d'une portion conique, qui s'étend jusqu'à un diamètrè égal à celui de la sphère, l'axe de tube étant parallèle à la direction d'alignement, et en tant que partie intégrale de l'autre ensemble, une chambre cylindrique conçue pour être positionnée en alignement axial avec ce tube et d'un diamètre correspondant, à un jeu faible près, au diamètre de la sphère, qu'au moins une pince est articulée sur l'ensemble libre d'enfichage et s'engage derrière un épaulement de l'ensemble d'embase, dès que la portion conique du tube pénètre dans la chambre pendant le rapprochement respectif des deux unités, que deux ergots sont montés sur deux faces latérales opposées ί - 3 - de l'un des ensembles et coopèrent avec des fentes disposées dans un levier d'engagement, qui est monté sur l'autre ensemble, tel que les ergots pénètrent dans les fentes et rapprochent les deux ensembles vers la position finale d'accouplement avec toutes les fiches opérativement accouplées, lorsque les ensembles sont alignés et l'on actionne alors le levier.

Grâce à la pince qui s'engage derrière un épaulement de l'embase, les deux ensembles sont accouplés provisoirement avant tout engagement opératif des fiches individuelles. Le bras du télémanipulateur peut donc lâcher sans risque l'ensemble d'enfichage. La force élevée nécessaire pour achever l'approche finale des deux ensembles est fournie à travers un système de multiplication de force qui inclut un levier d'engagement transformant la voie courte nécessaire pour l'engagement définitif des ensembles eh une voie beaucoup plus longue parcourue par l'extrémité du levier.

Dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, dans laquelle on prévoit des connexions aussi bien électriques qu'hydrauliques, les fiches hydrauliques sont disposés à l'intérieur de ladite chambre et du tube d'alignement, et un joint torique est disposé dans une rainure entre la paroi de la chambre et le tube. Ainsi, les connecteurs électriques, qui sont disposés hors de ce tube, ne risquent pas être contaminés par des fluides sortant des fiches hydrauliques.

Il est en outre utile, lorsque le multiconnecteur doit être actionné par un télémanipulateur, de concevoir le bloc de saisie de l'ensemble d'enfichage de telle sorte que la saisie de l'ensemble par le télémanipulateur entraîne automatiquement le désengagement de la pince de 1'épaulement sur l'embase. Grâce à cela, un seul bras de télémanipulateur est - 4 - nécessaire pour l'accouplage ou le désaccouplage.

L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'une mise en oeuvre préférée et des dessins annexés.

La fig. la et la fig. lb représentent le multiconnecteur constitué des ensembles d'embase et d'enfichage respectivement en perspective.

Fig. 2 constitue une vue latérale du multiconnecteur de la fig. 1 dans son état d'accouplement définitif.

Fig. 3 montre une vue en section·, de ce même multiconnetceur à l'état complètement désaccouplé.

La mise en oeuvre préférée de l'invention représentée sur les figures concerne un multiconnecteur multifonctionnel à actionnement par télémanipulateur. Ce multiconnecteur est conçu pour assurer l'accouplage de services pour une variété d'outils. De tels outils sont susceptibles par exemple de souder, de traiter, de tirer ou de dilater. L'ensemble d'embase représenté sur la fig. la est monté sur la partie fixe d'un servo-manipulateur. L'emplacement est tel que l'enfi-chage puisse se faire à l'aide d'un bras de ce même servo-manipulateur. Le multiconnecteur selon l'invention est conçu pour être manipulé par un seul bras de manipulateur, laissant ainsi le second bras à disposition pour d'autres tâches. Les services offerts par le multiconnecteur peuvent inclure une pluralité de fiches pour des signaux électriques de faible puissance, pour l'alimentation électrique à courant élevé servant à la soudure à l'arc, pour l'alimentation en air ou en gaz d'un outil, pour l'alimentation en fluide hydraulique ou pneumatique pressurisé et pour l'alimentation d'un circuit de refroidissement à l'eau. La combinaison des fiches parti - 5 - culières ne fait pas partie de l'invention. En général, la gamme des services disponibles sur l'embase est plus grande que celle des différents ensembles d'enfichage, ces derniers n'étant équipés que des connexions exigées pour l'outil auquel cet ensemble est relié par un câble ombilical.

L'ensemble d'embase représenté sur la fig. la est monté de façon fixe à un endroit qui peut être atteint par le bras du manipulateur. Il comporte un châssis 1 d'une forme généralement parallélépipédique, la plaque frontale 2 de ce châssis supportant les différentes fiches. Dans cet exemple, l'embase offre deux jonctions de soudure 3 pour des courants jusqu'à 100 A, une pluralité de jonctions électriques à faible puissance 4, quatre lignes d'alimentation de gaz 5 et quatre lignes d'alimentation d'un liquide 6. Les fiches individuelles ont une structure classique et ne nécessitent pas une description détaillée. Les fiches d'alimentation en gaz 5 et/ou les fiches d'alimentation en liquide 6 sont munies de clapets de sécurité, qui ne s'ouvrent que lors du rapprochement de la contrepartie de cette fiche d'alimentation située dans l'ensemble d'enfichage représenté sur la fig. lb lorsque les deux ensembles sont définitivement couplés.

En retournant à la description de · la fig. la, les fiches d'alimentation en liquide 6 sont entourées d'un tube commun, qui s'étend perpendiculairement à la plaque frontale 2, et qui définit une chambre cylindrique 7. Deux faces latérales opposées du châssis, telles que 8, sont pourvues de pivots tels que 9 supportant un levier d'accouplement 10. Ce levier peut tourner autour du pivot 9 entre une position dite ouverte représentée sur la fig. la et une position dite fermée représentée sur la fig. 2, en agissant sur un poussoir 11 qui fait partie intégrale du levier 10 et qui est monté sur une portion latérale de ce dernier.

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En se référant à la fig. lb, on voit les fiches complémentaires correspondant aux fiches 3, 4, 5 et 6, à l'exception des fiches d'alimentation en gaz 5', dont deux ne trouvent pas de contrepartie, car deux fiches de gaz suffisent pour cet outil particulier. Les fiches individuelles sont de nouveau montées sur une plaque frontale 12 d'un châssis 13 supportant deux ergots 14 sur deux flancs opposés perpendiculaires à la plaque frontale 12. Ces ergots coopèrent avec deux fentes 15 ménagées dans les parties latérales du levier d'engagement 10 de l'ensemble d'embase représenté sur la fig. la. L'ensemble d'enfichage de la fig. lb comporte en outre une pince 16, qui s'étend au-delà de la plaque frontale 12 et qui est articulée sur le châssis 13, l'axe d'articulation étant parallèle à l'un des bords de la plaque 12. La pince est soumise à la force d'un ressort 17 (voir fig. 3) tel que la pince se positionne, en absence d'autre force, comme représenté sur la fig. 3.

Les lignes hydrauliques 6' sont entourées par un tube 18, qui fait saillie de la plaque 12. Sa forme extérieure est représentée sur la fig. 3: La portion avant 19 a une forme sphérique, cette portion étant suivie par une portion conique 20. Le diamètre de la portion sphérique'est le plus grand diamètre de la portion conique, qui correspond, à un faible jeu près, au diamètre intérieure de la chambre cylindrique 7. La portion conique se termine dans une rainure 21, qui reçoit un joint torique 22. La profondeur de cette rainure est légèrement plus faible que le diamètre de ce joint, alors que sa largeur est considérablement plus grande que ce diamètre, permettant ainsi au joint de tourner autour de son axe toroidal et de réduire l'usure et les forces de friction lorsque le tube définissant la chambre 7 glisse sur le tube 18.

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En vue d'effectuer cette opération de couplage, un bras d'un télémanipulateur est utilisé pour saisir l'ensemble d'enfi-chage par un bloc 23 de saisissement situé à la partie arrière du châssis 13. L'extrémité arrière de la pince 16 étant diposée à proximité de ce bloc, le télémanipulateur saisit simultanément cette extrémité arrière et ouvre ainsi la pince 16 contre la force du ressort 17.

L'ensemble d'enfichage est alors amené en alignement approximatif avec l'ensemble de l'.embase par engagement de la portion sphérique 19 du tube 18 dans la chambre 7 de l'ensemble d'embase. Un chanfreinage des bordures extrêmes facilite cette opération. Lors de l'insertion de l'ensemble d'enfichage dans l'ensemble d'embase, les fiches individuelles sont amenées en alignement, d'abord par la portion sphérique et puis par la portion conique du tube 18. Un alignement angulaire est assuré soit par les fiches 3, 3' pour le courant de soudage à l'arc, soit par toute autre paroi saillissante telle que le levier d'engagement 10. Lorsqu'on continue à approcher l'ensemble d'enfichage vers l'ensemble d'embase, la pince 16 s'engage derrière un épaulement 24 situé sur l'ensemble d'embase.

La force nécessaire pour arriver à cette situation est faible et ne correspond qu'à quelques grammes, car aucune des fiches n'a été opérativement et définitivement accouplée. En vue d'un accouplage définitif en faisant avancer l'ensemble d'enfichage d'encore 15 mm, une force axiale est requise, qui dépasse les capacités d'un bras de télémanipulateur. Or, dans cette situation, les ergots 14 sont situés à l'entrée de la fente 15 de telle sorte que les ergots pénètrent dans les fentes et tirent ainsi l'ensemble d'enfichage dans la position finale lorsqu'on fait baisser le levier 18. Cela - 8 - peut être fait par le même bras de télémanipulateur qui a servi jusqu'à là à assurer le rapprochement des deux ensembles. Dès que le bloc 23 est relâché par le télémanipulateur, la pince 16 glisse derrière l'épaulement 24 et maintient l'ensemble d'enfichage dans cette position par rapport à l'ensemble d'embase. Le télémanipulateur peut alors saisir le poussoir 11 du levier d'engagement 10 pour le baisser. Le levier d'engagement 10 ainsi agit comme amplificateur de force et fait passer l'ensemble d'enfichage à la position d'engagement final représentée sur la fig. 2.

Pour éviter tout relâchement involontaire, un levier de verrouillage 25 est articulé sur le levier d'engagement 10, et il est poussé, par un ressort 26 vers une position de verrouillage, dans laquelle l'un des ergots est verrouillé au fond de la fente 15 correspondante. Le relâchement n'est possible qu'après avoir poussé le levier de verrouillage 25 contre la force du ressort 26, ce qui libère la fente 15.

De même, il ne faut à chaque instant qu'un seul télémanipulateur pour désaccoupler les ensembles constituant le multi-connecteur: Le télémanipulateur saisit simultanément le poussoir 11 du levier d'engagement 10 et le levier de verrouillage. En faisant reculer le lever d'engagement 10, les ergots sortent des fentes 15 et l'ensemble d'enfichage est repulsé vers la position d'engagement provisoire dans laquelle les deux ensembles ne sont maintenus en position que par la pince 16. Le télémanipulateur peut alors lâcher le poussoir 11 et saisir de nouveau le bloc 23 et l'extrémité arrière de la pince 16. L'ensemble d'enfichage est libéré de l'ensemble d'embase. Ce dernier est de nouveau prêt à recevoir l'ensemble d'enfichage d'un autre outil.

Pour maintenir le levier d'engagement 10 dans sa position » - 9 - supérieure, une plaque élastique 27 peut être associée, qui est conçue pour glisser au-dessus d'un bouton disposé sur le châssis 1 de l'ensemble d'embase.

Grâce à la forme particulière de la surface extérieure du tube 18, l'opérateur du télémanipulateur n'est pas obligé d'investir une précision élevée pour rapprocher l'ensemble d'enfichage à l'ensemble d'embase, car cette forme procure une fonction d'auto-centrage sans risque d'un coincement suite à un positionnement incorrect.

Dans la position d'accouplement définitif, la chambre cylindrique contenant les lignes d'alimentation en liquide 6, 6' est parfaitement étanche par rapport aux connexions électriques. Toutefois, une faible perte de fluide est inévitable lorsque les fiches sont désaccouplées, et ce liquide peut être absorbé par un morceau d'éponge 29 disposé à l'intérieur du tube 18.

Lorsque, dans la position d'accouplement définitif, la chambre contenant les lignes d'alimentation en liquide est fermée de façon étanche par le joint 22, un trou de dégagement à travers l'ensemble d'embase permet de faire sortir toute fuite de façon sûre et de décharger toute pression qui pourrait s'établir. Ainsi, le multiconnecteur selon l'invention peut être utilisé dans n'importe quelle orientation, sans risque notable d'une contamination des bornes électriques par du liquide.

L'invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre préférée décrite ci-dessus. Ainsi, une seconde pince peut être disposée à un côté opposé à la première pour réduire encore le risque d'un lâchement accidentel de l'ensemble d'enfichage pendant l'accouplement et le désaccouplement. Les deux pinces - 10 - peuvent être saisies simultanément avec le bloc 23 par un télémanipulateur unique.

En plus, le multiconnecteur selon l'invention peut être conçu pour une opération manuelle sans manipulateur. Dans ce cas, le bloc 23 est à adapter à la main de l'opérateur, et l'opérateur ne met en oeuvre qu'une seule main pour accoupler le multiconnecteur, l'accouplement ne nécessitant pas une précision élevée pour le mouvement de rapprochement ni une force excessive pour assurer l'accouplement final de toutes les fiches individuelles.

Même si, pour une combinaison donnée de fiches (absence de fiches hydrauliques), il n'existe aucun risque de contamination des bornes électriques par du liquide, le tube 18 en coopération avec la chambre 7 est toujours utile pour faciliter le centrage des deux ensembles et l'alignement précis avant l'accouplement définitif. Dans ce cas, l'espace libre à l'intérieur du tube 18 peut être employé pour des services pneumatiques ou électriques.

Claims (5)

1. Multiconnecteur composé d'un ensemble d'embase fixe et d'un ensemble d'enfichage libre, le système comprenant des moyens pour aligner les deux ensembles avant tout engagement opératif des fiches individuelles, caractérisé en ce que les moyens pour aligner les deux ensembles comportent, comme partie intégrale de l'un des ensembles, un tube (18) dont la forme extérieure comprend du côté frontal une portion sphérique (19) suivie d'une portion conique (20), qui s'étend jusqu'à un diamètre égal à celui de la sphère, l'axe de tube étant parallèle à la direction d'alignement, et en tant que partie intégrale de l'autre ensemble, une chambre cylindrique (7) conçue pour être positionnée en alignement axial avec ce tube (18) et d'un diamètre correspondant, à un jeu faible près, au diamètre de la sphère, qu'au moins une pince (16) est articulée sur l'ensemble libre d'enfichage (fig. lb) et s'engage derrière un épaulement (24) de l'ensemble d'embase (fig. la), dès que la portion conique (20) du tube (18) pénètre dans la chambre (7) pendant le rapprochement respectif des deux unités, que deux ergots (14) sont montés sur deux faces latérales opposées de l'un des ensembles (fig. lb) et coopèrent avec des fentes (15) disposées dans un levier d'engagement (10), qui est monté sur l'autre ensemble (fig. la), tel que les ergots (14) pénètrent dans les fentes (15) et rapprochent les deux ensembles vers la position finale d'accouplement avec toutes les fiches (3, 4, 5, 6) opérativement accouplées, lorsque les ensembles sont alignés et l'on actionne alors le levier.

2. Multiconnecteur selon la revendication 1, caractérisé en y* * - 12 - ce que, des fiches électriques et hydrauliques étant prévues dans ce multiconnecteur, les fiches hydrauliques sont disposées à l'intérieur de la chambre cylindrique (7) et du tube (18) respectivement, un joint torique (22) étant disposé dans une rainure circulaire (21) située à l'extrémité arrière de la portion conique (20) du tube, alors que les fiches électriques sont disposées hors de cette chambre (7).

3. Multiconnecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure (21) est pourvue d'une section rectangulaire, sa largeur étant notablement plus grande que celle du joint (22).

4. Multiconnnecteur selon l'une des reveridications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité arrière de la pince (16), qui est éloignée de 1'épaulement, est prolongée jusqu'à un bloc de saisissement (23) destiné à être saisi par un télémanipulateur, tel que le saisissement de l'ensemble d'enfi-chage (fig. lb) par le télémanipulateur implique le dégagement de la pince (16) de l'épaulement (24) de l'ensemble d'embase (fig. 1).

5. Multiconnecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un levier de verrouillage (25, 26), qui est chargé par un ressort, est associé au levier d'éngagement (10) servant à protéger ce levier dans sa position finale contre tout relâchement intempestif.