WO2015110433A1 - Dispositif pousseur de colis - Google Patents

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WO2015110433A1
WO2015110433A1 PCT/EP2015/051025 EP2015051025W WO2015110433A1 WO 2015110433 A1 WO2015110433 A1 WO 2015110433A1 EP 2015051025 W EP2015051025 W EP 2015051025W WO 2015110433 A1 WO2015110433 A1 WO 2015110433A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pusher device
modules
module
arms
trotter
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/051025
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English (en)
Inventor
Imad EL BAKKALI
Original Assignee
Airbus Defence And Space Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Defence And Space Sas filed Critical Airbus Defence And Space Sas
Publication of WO2015110433A1 publication Critical patent/WO2015110433A1/fr

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/024—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/028—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members having wheels and mechanical legs

Definitions

  • the present invention relates to a pusher device that is introduced into a storage conduit and whose main function is to advance a package in the conduit.
  • An application of the device is in particular the storage of nuclear waste in deep geological formation.
  • the principle of the invention consists in pushing an object, for example a radioactive waste storage package, by sliding in a horizontal storage conduit of great length, in particular a conduit of more than 80 meters, located in an underground radioactive environment, and which can therefore also be at high ambient temperature, around 100 ° C for example.
  • Pushing devices for a package in a cylindrical conduit by push chain exist. Their advantage is to use a controlled technology to develop high efforts. On the other hand, the disadvantage is not being able to deploy this principle over long lengths, in particular more than 10 meters.
  • Another technique consists in introducing a robotic mechanism from a fixed frame at the head of a storage conduit, this mechanism being able to progress and push a package to its final storage position.
  • the part of the device that is introduced into the conduit is composed of a structure provided at its end with an inflatable seal.
  • a movable ring, also provided with an inflatable seal, is translated along the structure by means of an axial jack.
  • the thrust on the package is exerted by the axial cylinder while the resumption of the thrust force is achieved by inflatable seals which rely on the internal surface of the storage duct.
  • the advance of the robot, type step by step, is provided by retraction and deployment of the thrust cylinder between two phases of support by the inflatable seals.
  • the objective of the invention is the creation of a pusher device of high capacity, free from the use of sensitive materials at high temperatures and does not require a multiplication of actuators.
  • this system must be easily evacuated from the conduit in case of failure.
  • the present invention proposes a pusher device, with longitudinal extension-retraction displacement in a conduit, comprising a front module and a rear module each provided with trotter means deployable in a direction perpendicular to a longitudinal direction of movement of the pusher device and a retractable and extensible actuator member disposed between the two modules; characterized in that the deployable trotter means comprise arms, bearing pads at a first of their ends and articulated on the modules at the second of their ends, said arms being oriented to produce an arching of the pads against a wall of the duct in a direction of withdrawal of the device.
  • the actuator member comprises a connecting rod and a flywheel, a first end of the connecting rod being articulated on a first of the modules and a second end of the connecting rod being hinged to the steering wheel which is driven by a motor carried by the second of the modules.
  • the first of the modules is the front module of the device and the second of the modules is the rear module.
  • the modules each comprise a front frame and a rear frame connected by a longitudinal beam.
  • the arms are preferably articulated on the frames before modules at the second of their ends.
  • the device advantageously comprises return elements trotting means to the deployed position.
  • the return elements of the trotter means to the deployed position comprise springs.
  • the springs are preferably adapted to apply a bearing force of the pads on the conduit causing sufficient friction of the pads to achieve the arching of the arms when the modules retreat.
  • the springs are preferably arranged between the rear frame and the movable ring, the links being adapted to spread or retract the arms and thus more or less strongly apply the pads against the wall of the conduit under the action of the springs.
  • the pusher device comprises a retraction device trotters means adapted to allow a retreat of the device in the conduit.
  • the retraction device of the trotting means may advantageously comprise a sling whose traction direction is a direction of compression of the springs.
  • the sling is connected to the rings.
  • the device advantageously comprises a device for gripping a load connected to the front of the front module and provided with a clamp or a spacer and a jaw actuating ram of the gripper or spacer configured to actuate the jaws of the gripper in a gripping position of the load.
  • the pusher device preferably comprises a thrust nose of a load, at the front of the front module, provided with a thrust force smoothing device adapted to compress in the thrust phases on the load and relax in the absence of thrust.
  • the smoothing device advantageously comprises a spring.
  • the smoothing device comprises a damper.
  • the modules advantageously comprise rolling means disposed on the periphery of the longitudinal ends of said modules.
  • the invention further relates to a method for moving a pusher device in a conduit for which the extension of an actuator member causes an advance of a front module by sliding trotter means of the front module against the wall of the led and a stop of a rear module by jogging trotting means of the rear module against the wall and in that the retraction of the actuator member causes an advance of the rear module by sliding the trotter means of the rear module against the wall of the duct and a stop of the front module by buttressing the trotter means of the front module against the wall, a succession of retractions / extensions of the actuator member and the deployment-retraction of the trotter means causing the advancement of the device.
  • the buttressing causes radial support forces proportional to the effort required to push the package.
  • the progression phase of the front module This has the consequence that the more the package is heavy plus the force exerted by the rear pads is high, and the adjustment or adaptation of the retaining force is automatically obtained.
  • system is modular in order to adapt to different pipe diameters by adapting or adjusting one or more elements.
  • Figure 1 a schematic side view of a device according to the invention
  • Figures 2A and 2B schematic views describing the operation of a device according to the invention
  • FIG. 3 a side view of an exemplary embodiment of a module of the invention
  • Figure 4 a side view of the front of a thrust nose provided with a gripping device according to a particular aspect of the invention
  • FIGS. 5A and 5B are sectional side views of the device of FIG. 4 according to two operating positions.
  • a pusher device according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 1 in a duct 100 in which it must move by pushing a load.
  • It comprises two rolling modules 10a, 10b one behind the other to form a front wheel module and a rear wheel module.
  • Each rolling module is provided with a longitudinal beam 14 and with front or rear frames or supporting structures 1 1, 12 connected by the longitudinal beam 14.
  • the carrier structures comprise rollers 60. These rollers arranged radially and spaced 120 ° from each other are arranged on the periphery of the longitudinal ends of the modules 10a and 10b. They center the device in the conduit and allow it to roll in this conduit.
  • a motor device 32 with reciprocating actuator 30, 31 is disposed between the modules 10a, 10b.
  • the motor device allows to separate and bring closer the modules which as it will be seen further allows to advance the device in the conduit.
  • the rotary motor 32 drives a flywheel 31 itself driving a rod 30.
  • the flywheel and the connecting rod here constitute the reciprocating and extensible reciprocating actuator member 30, 31 disposed between the two modules.
  • This member may optionally be replaced by a double action cylinder (or double effect) .
  • the motor 32 is electric and requires only one power supply electrical easy to achieve by the umbilical 70 connecting the device to a control station not shown.
  • an electric motor associated with a flywheel / connecting rod system to ensure the motorization of the device has the advantage of providing a less jerky and more regular movement than a device using a jack.
  • an electric motor is better suited in a high temperature environment.
  • the motor 32 is fixed here on a frame 33 itself fixed to the front of the rear rolling module 10b.
  • the rod is articulated, as shown in Figure 1, the rear of the front rolling module 10a by means of an axis or a ball 30a.
  • Each module comprises at least one articulated arm 20 on the front carrier structure 1 1 of the module and provided with a free end supporting an articulated shoe 21.
  • the device according to FIG. 2 comprises three arms at 120 ° each carrying a shoe, and two arms are shown and a third is hidden by the longitudinal beam 13.
  • the articulated arms 20 can tilt more or less with respect to the axis of the longitudinal beam 13 of the modules and constitute with the pads 21 trotters means deployable in a direction perpendicular to a direction of movement of the pusher device.
  • the deployable trotting means are shaped anti-recoil means.
  • the arms are made in the manner of movable barbs oriented to produce a bracing in the conduit in a direction of withdrawal of the device.
  • the pads 21 at the end of arms 20 slide by rubbing against the inner surface of the duct when the modules advance and lock on the surface of the duct in a backward direction of the modules.
  • Tie rods 34 are hinged on the one hand on a movable ring 14 sliding on the longitudinal beam of the module and on the other hand on the arms 20.
  • the links form an articulated tie rod on the arms which allows to spread or retract the arms and thus to apply more or less strongly against the wall of the conduit.
  • the device comprises, by module, three arms distributed at 120 ° alternately angularly with the rollers 60.
  • the arms 20 operate in the manner of the whales of an umbrella operated by the rods 34, the rods allow to move away or retract the arm by relative movement of the movable ring 14 relative to the longitudinal axis of the module which is parallel to the beam 13.
  • Springs 33 between the movable ring and the rear bearing structure 12 of the modules constrains the rod / arm devices in the spread position which applies the pads 21 on the wall of the conduit.
  • the bearing force of the pads is adjusted by means of the springs 33 to have a sufficient friction of the pads to make a jam when the modules retreat.
  • the springs can act directly on the arms to constrain the pads in contact with the inside of the duct 100.
  • the thrust from the rear to the front of the front module in the A1 forward direction thus tends to retract the arms 20a and thus allow the skids 21 to slide forward, the front pads no longer applying to the wall of the led a force Fa1 insufficient to hold the front module that slides forward.
  • the thrust from the front to the rear of the rear module in the recoil direction R1 has the tendency to spread the arc 20b and the rear pad 21b that apply a large force Fb1 which prevents the recoil from falling. rear module 10b.
  • the front module can advance the elongation distance of the actuator is in the flywheel configuration 21 and rod 20, a maximum distance of a diameter of the circle that runs through the axis 30b connecting the connecting rod and the steering wheel.
  • the arms of the front module tend to deviate under the bracing force of the front pads while the arms of the rear module retract under the pulling action of the front of the rear module.
  • the front module for which the pads 21 has applied a large force Fa2 on the wall locks while the rear module for which the force Fb2 applied by the pads 21b is small advance of the narrowing distance of the actuator here again a maximum of a diameter of the circle that crosses the axis 30b.
  • the bracing effect makes it possible to have radial bearing forces proportional to the force required to push the package. In other words, in the progression phase of the front module, the more the package is heavy plus the force exerted by the rear pads is high, and the adjustment of the retaining force is automatically obtained.
  • the sequence of extension-retraction movements of the central actuator thus allows the device to progress step by step in the conduit and bring the package to its storage position.
  • the actuator thus operates continuously. It is noted that at the beginning of linear displacement (most important force required: detachment + acceleration), the effect "lever arm” induced by the crankshaft system constituted by the connecting rod and the steering wheel 20, 21 makes it possible to develop high forces for a given torque. In addition, it simplifies the automation associated with the actuator and in particular the sensors needed to verify the proper operation of the assembly.
  • the extension of the actuator member causes an advance of the front module by sliding the trotter means of the front module against the wall of the duct and a stop of the rear module by bracing the trotter means of the rear module against the wall and the retraction of the actuator organ causes a advanced rear module by sliding the trotter means of the rear module against the wall of the conduit and a stop of the front module by buttressing the trotter means of the front module against the wall and a succession of retractions / extensions of the actuator member and the deployment-retraction of trotters means the device is advanced.
  • the pusher device comprises a retraction device trotters means and means for pulling the pusher device back.
  • the return of the pusher device alone or the withdrawal of a package is done through the umbilical by operating a retractor driving a sling 40 which will pull the modules backwards.
  • the sling 40 is connected to the movable rings and the traction direction T of the sling is a direction of compression of the springs 33 which releases the pads of the wall sufficiently to pull the pusher device back.
  • the fixing of the pads on the arms can be achieved by means of swivel rings to ensure an identical contact force on each pad and to adapt to the geometry of the conduit.
  • the device will comprise two times three adjustable rollers arranged at 120 ° for guiding the device in the conduit or storage cell.
  • the nose of the pusher device or robot is the part that comes into contact with the storage package. It comprises a device 50 for gripping the load 200.
  • the nose includes a thrust force smoothing device designed to limit the dynamic effects due to the wheel and connecting rod system, thus avoiding a phenomenon of repeated shocks on the package. This is achieved here for example by means of a spring 53 calibrated according to the load and friction forces of the load on the conduit allowing the nose to compress during the phases of the package, and to relax by pushing the package forward in the phases where the front module does not push the package.
  • the thrust force smoothing device may further comprise a damper set to reduce transients during the movement of the load.
  • a contact head connected to a sensor to indicate the presence of the package.
  • a second sensor located at the end of the supporting structure indicates the end of the nose and thus controls the stopping of the advance of the robot.
  • the gripper is connected to the front of the front module and is provided with a spacer which can also be replaced by a clamp.
  • the spacer comprises, according to the example of Figures 5A and 5B, jaws 51 and a jack 52 for actuating the jaws in a gripping position of the load to allow the out of the conduit.
  • the three gripping jaws of the spreader operate in positive safety that is to say that the jaws drop the package in case of failure, articulated and controlled by the cylinder which is closed in the absence of energy, allow to hang the parcel in phase of withdrawal. Additional security is provided to avoid the risk of jamming of the cylinder that would prevent release of the package in case of emergency.
  • return springs 54 are arranged between the jaws or a backup cylinder can be added to force the closure of the clamps.
  • roller or roller type of rolling means 60 are adjustable to allow adaptation to different pipe diameters, for example 0620 to 0755 mm.
  • the system being modular, a simple adaptation of the length of the joints and the plating springs of the movable ring, makes it possible to respond to the different diameters of conduits to be traversed by the robot.
  • the invention is not limited to the example shown and for example the number of rollers or rollers and the number of pads may be different, and the position of the return springs of the arms and links may vary while remaining in the context of the invention.

Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif pousseur (1), à déplacement par extension-rétraction longitudinale dans un conduit (100), comportant un module avant (10a) et un module arrière (10b) chacun pourvu de moyens trotteurs (20, 21) déployables dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale de déplacement du dispositif pousseur et d'un organe actionneur (30, 31) rétractable et extensible disposé entre les deux modules; caractérisé en ce que les moyens trotteurs déployables comportent des bras (20), portant des patins (21) à une première de leurs extrémités et articulés sur les modules à la seconde de leurs extrémités, lesdits bras étant orientés pour produire un arc-boutement des patins contre une paroi du conduit dans un sens de recul du dispositif.

Description

DISPOSITIF POUSSEUR DE COLIS
Arrière plan de l'invention
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif pousseur qui est introduit dans un conduit de stockage et dont la fonction principale est de faire avancer un colis dans le conduit. Une application du dispositif est notamment la mise en stockage de déchets nucléaires en formation géologique profonde.
Le principe de l'invention consiste à pousser un objet, par exemple un colis de stockage de déchets radioactifs, par glissement dans un conduit de stockage horizontal de grande longueur, notamment un conduit de plus de 80 mètres, situé dans un environnement radioactif souterrain, et qui peut donc également être à haute température ambiante, autour de 100°C par exemple.
Arrière plan technologique
Des dispositifs de poussée de colis dans un conduit cylindriques par chaîne pousseuse existent. Leur avantage est d'utiliser une technologie maîtrisée permettant de développer des efforts élevés. En revanche, l'inconvénient est de ne pas pouvoir déployer ce principe sur de grandes longueurs, en particulier plus de 10 mètres.
Une autre technique consiste à introduire un mécanisme robotisé depuis un bâti fixe en tête d'un conduit de stockage, ce mécanisme étant apte à progresser et pousser un colis jusqu'à sa position finale de stockage.
La partie du dispositif qui est introduite dans le conduit est composée d'une structure munie à son extrémité d'un joint gonflable. Une bague mobile, également pourvue d'un joint gonflable, se translate le long de la structure grâce à un vérin axial. La poussée sur le colis est exercée par le vérin axial alors que la reprise de l'effort de poussée est réalisée par des joints gonflables qui s'appuient sur la surface interne du conduit de stockage. L'avancée du robot, de type pas à pas, est assurée par rétractation puis déploiement du vérin de poussée entre deux phases de prise d'appui par les joints gonflables.
Ce système comporte plusieurs inconvénients:
- l'utilisation d'un actionneur linéaire devant effectuer un nombre de cycles de déploiement et de rétractation élevé pour parcourir la longueur du conduit d'où un risque d'échauffement important, demande une maintenance importante et compliquée dans une ambiance chaude;
- l'utilisation de joints gonflables pour assurer la reprise des efforts de poussée qui présentent un risque d'usure rapide ou d'éclatement, et demande un contrôle spécifique de la pression de fonctionnement des joints selon la masse ( et le frottement qui lui est éventuellement lié) de la charge à déplacer;
- la tenue des joints gonflables aux conditions de travail et notamment rayonnement et température proche de 100°C;
- le risque de coincement du système dans le conduit en cas de problème pneumatique, ce dernier risque étant majeur pour la sûreté nucléaire.
Brève description de l'invention
L'objectif de l'invention est la création d'un dispositif pousseur de forte capacité, s'affranchissant de l'utilisation de matériaux sensibles aux fortes températures et ne nécessitant pas une multiplication des actionneurs. De plus ce système doit être facilement évacué du conduit en cas de défaillance.
Plus précisément la présente invention propose un dispositif pousseur, à déplacement par extension-rétraction longitudinale dans un conduit, comportant un module avant et un module arrière chacun pourvu de moyens trotteurs déployables dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale de déplacement du dispositif pousseur et d'un organe actionneur rétractable et extensible disposé entre les deux modules; caractérisé en ce que les moyens trotteurs déployables comportent des bras, portant des patins à une première de leurs extrémités et articulés sur les modules à la seconde de leurs extrémités, lesdits bras étant orientés pour produire un arc-boutement des patins contre une paroi du conduit dans un sens de recul du dispositif.
Avantageusement, l'organe actionneur comporte une bielle et un volant, une première extrémité de la bielle étant articulée sur un premier des modules et une seconde extrémité de la bielle étant articulée sur le volant qui est entraîné par un moteur porté par le second des modules.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier des modules est le module avant du dispositif et le second des modules est le module arrière.
Plus particulièrement, les modules comprennent chacun un bâti avant et un bâti arrière reliés par une poutre longitudinale.
Les bras sont préférablement articulés sur les bâtis avant des modules à la seconde de leurs extrémités.
Le dispositif comprend avantageusement des éléments de rappel des moyens trotteurs vers la position déployée.
Plus particulièrement, les éléments de rappel des moyens trotteurs vers la position déployée comprennent des ressorts.
Les ressorts sont préférablement adaptés pour appliquer une force d'appui des patins sur le conduit provoquant un frottement suffisant des patins pour réaliser l'arc-boutement des bras lorsque les modules reculent.
Avantageusement, des biellettes de poussée articulées d'une part sur une bague mobile coulissant sur la poutre longitudinale du module et d'autre part sur les bras des moyens trotteurs, les biellettes formant des tirants articulé sur les bras.
Les ressorts sont préférablement disposés entre le bâti arrière et la bague mobile, les biellettes étant adaptées à écarter ou rétracter les bras et ainsi appliquent plus ou moins fortement les patins contre la paroi du conduit sous l'action des ressorts.
Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif pousseur comporte un dispositif de rétraction des moyens trotteurs adapté à permettre un recul du dispositif dans le conduit.
Le dispositif de rétraction des moyens trotteurs peut avantageusement comporter une élingue dont la direction de traction est une direction de compression des ressorts.
Selon un mode de réalisation particulier, l'élingue se raccorde sur les bagues.
Le dispositif comporte avantageusement un dispositif de préhension d'une charge raccordé à l'avant du module avant et pourvu d'une pince ou d'un écarteur et d'un vérin d'actionnement de mors de la pince ou de l'écarteur configuré pour actionner les mors de la pince dans une position de préhension de la charge.
Le dispositif pousseur comporte préférablement un nez de poussée d'une charge, à l'avant du module avant, pourvu d'un dispositif de lissage d'effort de poussée adapté à se comprimer dans les phases de poussée sur la charge et se détendre en l'absence de poussée.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de lissage comporte avantageusement un ressort.
De manière alternative ou complémentaire, le dispositif de lissage comporte un amortisseur.
Les modules comportent avantageusement des moyens de roulement disposées sur la périphérie des extrémités longitudinales desdits modules.
L'invention concerne en outre un procédé de mise en déplacement d'un dispositif pousseur dans un conduit pour lequel l'extension d'un organe actionneur cause une avancée d'un module avant par glissement de moyens trotteurs du module avant contre la paroi du conduit et une arrêt d'un module arrière par arc- boutement de moyens trotteurs du module arrière contre la paroi et en ce que la rétraction de l'organe actionneur cause une avancée du module arrière par glissement des moyens trotteurs du module arrière contre la paroi du conduit et une arrêt du module avant par arc-boutement des moyens trotteurs du module avant contre la paroi, une succession de rétractions/extensions de l'organe actionneur et du déploiement-rétraction des moyens trotteurs entraînant l'avancée du dispositif.
Préférablement, l'arc-boutement provoque des efforts d'appui radiaux proportionnels à l'effort nécessaire à la poussée du colis. Autrement dit, en phase de progression du module avant. Ceci a pour conséquence que plus le colis est lourd plus la force exercé par les patins arrière est élevée, et le réglage ou adaptation de l'effort de retenue est automatiquement obtenu.
En outre le système est prévu modulaire afin de pouvoir s'adapter aux différents diamètres de conduits via l'adaptation ou le réglage d'un ou plusieurs éléments.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture de la description qui suit d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention en référence aux dessins qui représentent:
en figure 1 : une vue schématique de côté d'un dispositif selon l'invention; aux figures 2A et 2B: des vues schématiques décrivant le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention;
en figure 3: une vue de côté d'un exemple de réalisation d'un module de l'invention;
en figure 4: une vue de côté de l'avant d'un nez de poussée pourvu d' un dispositif de préhension selon une aspect particulier de l'invention;
aux figures 5A et 5B: des vues de côté en coupe du dispositif de la figure 4 selon deux positions de fonctionnement.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Un dispositif pousseur selon l'invention est schématisé en figure 1 dans un conduit 100 dans lequel il doit se déplacer en poussant une charge.
Il comporte deux modules roulants 10a, 10b l'un derrière l'autre pour former un module roulant avant et un module roulant arrière.
Chaque module roulant est pourvu d'une poutre longitudinale 14 et de bâtis ou structures porteuses avant et arrière 1 1 , 12 reliés par la poutre longitudinale 14.
Les structures porteuses comportent des roulettes 60. Ces roulettes disposées radialement et écartées de 120° les unes des autres sont disposées sur la périphérie des extrémités longitudinales des modules 10a et 10b. Elles centrent le dispositif dans le conduit et lui permettent de rouler dans ce conduit.
Un dispositif moteur 32 avec actionneur alternatif 30, 31 est disposé entre les modules 10a, 10b. Le dispositif moteur permet d'écarter et de rapprocher les modules ce qui comme il sera vu plus loin permet de faire avancer le dispositif dans le conduit.
Selon la figure 2, le moteur rotatif 32 entraîne un volant 31 entraînant lui même une bielle 30. le volant et la bielle constituent ici l'organe actionneur alternatif 30, 31 rétractable et extensible disposé entre les deux modules.
Cet organe peut éventuellement être remplacé par un vérin à double action (ou double effet) .Le moteur 32 est électrique et ne nécessite qu'une alimentation électrique aisée à réaliser par l'ombilical 70 reliant le dispositif à un poste de commande non représenté.
L'utilisation d'un moteur électrique associé à un système volant/bielle pour assurer la motorisation du dispositif a l'avantage de fournir un mouvement moins saccadé et plus régulier qu'un dispositif utilisant un vérin. Par ailleurs, un moteur électrique est mieux adapté dans un environnement de haute température.
Le moteur 32 est fixé ici sur un bâti 33 lui même fixé à l'avant du module roulant arrière 10b. La bielle s'articule, comme représenté en figure 1 , à l'arrière du module roulant avant 10a au moyen d'un axe ou d'une rotule 30a.
Chaque module comporte au moins un bras 20 articulé sur la structure porteuse avant 1 1 du module et pourvu d'une extrémité libre supportant un patin articulé 21 .
Le dispositif selon la figure 2 comporte trois bras à 120° portant chacun un patin, et deux bras sont représentés et un troisième est caché par la poutre longitudinale 13.
Les bras articulés 20 peuvent s'incliner plus ou moins par rapport à l'axe de la poutre longitudinale 13 des modules et constituent avec les patins 21 de moyens trotteurs déployables dans une direction perpendiculaire à une direction de déplacement du dispositif pousseur. Les moyens trotteurs déployables sont conformés en moyens anti-recul.
Selon l'exemple représenté, les bras sont réalisés à la manière d'ardillons mobiles orientés pour produire un arc-boutement dans le conduit dans un sens de recul du dispositif.
Selon la configuration représentée, les patins 21 au bout de bras 20 glissent en frottant contre la surface interne du conduit lorsque les modules avancent et se bloquent sur la surface du conduit dans un sens de recul des modules.
Des biellettes 34 sont articulées d'une part sur une bague mobile 14 coulissant sur la poutre longitudinale du module et d'autre part sur les bras 20. Les biellettes forment un tirant articulé sur les bras qui permet d'écarter ou de rétracter les bras et ainsi de les appliquer plus ou moins fortement contre la paroi du conduit. Selon l'exemple le dispositif comporte par module trois bras répartis à 120° en alternance angulaire avec les roulettes 60.
Autrement dit, les bras 20 fonctionnent à la manière des baleines d'un parapluie manœuvrées par les biellettes 34, les biellettes permettent d'écarter ou de rétracter le bras par déplacement relatif de la bague mobile 14 par rapport à l'axe longitudinal du module qui est parallèle à la poutre 13.
Des ressorts 33 entre la bague mobile et la structure porteuse arrière 12 des modules contraint les dispositifs biellettes/bras en position écartée ce qui applique les patins 21 sur la paroi du conduit. La force d'appui des patins est réglée au moyen des ressorts 33 pour avoir un frottement suffisant des patins pour réaliser un arc-boutement lorsque les modules reculent.
Comme représenté aux figures 2A et 2B représentant une simplification du dispositif, les ressorts peuvent agir directement sur les bras pour contraindre les patins en contact avec l'intérieur du conduit 100.
Ces figures permettent de comprendre le fonctionnement du système basé sur le principe d'arc-boutement variable, que les bras 20 soient directement mis en poussée par des ressorts 35 ou que les bras soient poussés par le dispositif à biellettes de la figure 1 .
Dans le cas d'un mouvement E de l'actionneur central en écartement des modules comme représenté en figure 2A, un arc-boutement des patins 21 b du module arrière avec une force Fb1 importante et un relâchement des patins 21 a du module avant se produit du fait que les bras 20 des deux modules sont orientés de la même façon.
La poussée de l'arrière vers l'avant du module avant dans la direction d'avancée A1 a ainsi tendance à rétracter les bras 20a et donc permettre le glissement des patins 21 a avants, les patins avants n'appliquant plus sur la paroi du conduit qu'une force Fa1 insuffisante pour retenir le module avant qui glisse vers l'avant. Par contre, la poussée de l'avant vers l'arrière du module arrière dans la direction de recul R1 à tendance à écarter donc à arc bouter les bras 20 b et les patins 21 b arrières qui appliquent une force Fb1 importante interdisant le recul du module arrière 10b.
Dans cette configuration, le module avant peut avancer de la distance d'allongement de l'actionneur soit dans la configuration à volant 21 et bielle 20, d'une distance maximum d'un diamètre du cercle que parcourt l'axe 30b reliant la bielle et le volant.
Si l'actionneur de déplace dans un sens de rapprochement des modules, selon la direction C de la figure 2B, les bras du module avant ont tendance à s'écarter sous l'effort d'arc-boutement des patins avant alors que les bras du module arrière se rétractent sous l'action de traction de l'avant du module arrière. Dans cette configuration le module avant pour lesquels les patins 21 a appliquent une force Fa2 importante sur la paroi se bloque alors que le module arrière pour lesquels la force Fb2 appliquée par les patins 21 b est faible avance de la distance de rétrécissement de l'actionneur soit ici encore un maximum d'un diamètre du cercle que parcourt l'axe 30b.
L'effet d'arc-boutement permet d'avoir des efforts d'appui radial proportionnels à l'effort nécessaire à la poussée du colis. Autrement dit, en phase de progression du module avant, plus le colis est lourd plus la force exercé par les patins arrière est élevée, et le réglage de l'effort de retenue est automatiquement obtenu.
En revanche, en phase de retour du module arrière, les efforts dans les patins avant sont moindres puisqu'ils ne doivent reprendre que les effets induits par la masse de l'ensemble module arrière et ombilical 70.
L'enchaînement de mouvements d'extension-rétraction de l'actionneur central permet donc au dispositif de progresser pas à pas dans le conduit et d'amener le colis à sa position de stockage.
L'actionneur fonctionne ainsi de manière continue. On note qu'à l'amorce de déplacement linéaire (effort nécessaire le plus important: décollement + accélération), l'effet « bras de levier » induit par le système vilebrequin constitué par la bielle et le volant 20, 21 permet de développer des efforts élevés pour un couple de rotation donné. De plus, cela simplifie les automatismes associés à l'actionneur et notamment les capteurs nécessaires à la vérification du bon fonctionnement de l'ensemble.
Ainsi l'extension de l'organe actionneur cause une avancée du module avant par glissement des moyens trotteurs du module avant contre la paroi du conduit et une arrêt du module arrière par arc-boutement des moyens trotteurs du module arrière contre la paroi et la rétraction de l'organe actionneur cause une avancée du module arrière par glissement des moyens trotteurs du module arrière contre la paroi du conduit et une arrêt du module avant par arc-boutement des moyens trotteurs du module avant contre la paroi et une succession de rétractions/extensions de l'organe actionneur et du déploiement-rétraction des moyens trotteurs entraîne l'avancée du dispositif.
Pour permettre son recul dans le conduit, le dispositif pousseur comporte un dispositif de rétraction des moyens trotteurs et des moyens pour tirer le dispositif pousseur en arrière.
Le retour du dispositif pousseur seul ou le retrait d'un colis se fait par l'intermédiaire de l'ombilical en actionnant un enrouleur entraînant une élingue 40 qui va tirer les modules vers l'arrière. L'élingue 40 se raccorde sur les bagues mobiles et la direction de traction T de l'élingue est une direction de compression des ressorts 33 ce qui dégage les patins de la paroi suffisamment pour tirer le dispositif pousseur en arrière.
II est possible de disposer un motoréducteur entre le moteur et le volant.
La fixation des patins sur les bras peut être réalisée au moyen de bagues rotulées permettant de garantir un effort de contact identique sur chaque patin et de s'adapter à la géométrie du conduit.
En réalisation préférentielle, le dispositif comportera deux fois trois galets réglables disposés à 120° pour le guidage du dispositif dans le conduit ou l'alvéole de stockage.
Le nez du dispositif pousseur ou robot est la partie qui vient au contact du colis de stockage. Il comporte un dispositif 50 de préhension de la charge 200.
Le nez comporte un dispositif de lissage d'effort de poussée destiné à limiter les effets dynamiques dus au système roue et bielle, évitant ainsi un phénomène de chocs répétés sur le colis. Ceci est obtenu ici par exemple à l'aide d'un ressort 53 calibré en fonction de la charge et des efforts de frottement de la charge sur le conduit permettant au nez de se comprimer dans les phases de poussée du colis, et de se détendre en repoussant le colis vers l'avant dans les phases où le module avant ne pousse pas le colis.
Le dispositif lisseur d'effort de poussée peut en outre comporter un amortisseur réglé pour diminuer les phénomènes transitoires lors de la mise en mouvement de la charge. En extrémité du nez se trouve une tête de contact reliée à un capteur permettant d'indiquer la présence du colis. Un second capteur situé en bout de structure porteuse, indique la fin de course du nez et pilote ainsi l'arrêt de l'avance du robot.
Selon l'exemple de la figure 4, le dispositif de préhension est raccordé à l'avant du module avant et est pourvu d'un écarteur qui peut aussi être remplacé par une pince.
L'écarteur comporte, selon l'exemple des figures 5A et 5B, des mors 51 et un vérin 52 d'actionnement des mors dans une position de préhension de la charge pour permettre de la ressortir du conduit.
Les trois mors de préhension de l'écarteur fonctionnent en sécurité positive c'est à dire que les mors lâchent le colis en cas de défaillance, articulés et pilotés par le vérin qui est fermé en l'absence d'énergie, permettent d'accrocher le colis en phase de retrait. Une sécurité supplémentaire est prévue afin d'éviter les risques de coincement du vérin qui empêcherait de libérer le colis en cas d'urgence. Pour ce faire, des ressorts de rappel 54 sont disposés entre les mors ou un vérin de secours peut être ajouté pour forcer la fermeture des pinces.
Les moyens de roulement de type roulettes ou galets 60 sont réglables pour permettre de s'adapter aux différents diamètres de conduits par exemple 0620 à 0755 mm. De la même manière, le système étant modulaire, une simple adaptation de la longueur des articulations et des ressorts de placage de la bague mobile, permet de répondre aux différents diamètres de conduits à parcourir par le robot.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple représenté et par exemple le nombre de roulettes ou de galets et le nombre de patins peut être différent, de même la position des ressorts de rappel des bras et des biellettes peut varier tout en restant dans le cadre de l'invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Dispositif pousseur (1 ), à déplacement par extension-rétraction longitudinale dans un conduit (100), comportant un module avant (10a) et un module arrière (10b) chacun pourvu de moyens trotteurs (20, 21 ) déployables dans une direction perpendiculaire à une direction longitudinale de déplacement du dispositif pousseur et un organe actionneur (30, 31 ) rétractable et extensible disposé entre les deux modules; pour lequel les moyens trotteurs déployables comportent des bras (20), portant des patins (21 ) à une première de leurs extrémités et articulés sur les modules à la seconde de leurs extrémités, lesdits bras étant orientés pour produire un arc-boutement des patins contre une paroi du conduit dans un sens de recul du dispositif, caractérisé en ce que l'organe actionneur comporte une bielle (30) et un volant (31 ), une première extrémité (30a) de la bielle étant articulée sur un premier des modules (10a, 10b) et une seconde extrémité (30b) de la bielle étant articulée sur le volant (31 ) qui est entraîné par un moteur (32) porté par le second des modules.
2 - Dispositif pousseur selon la revendication 1 pour lequel le premier des modules est le module avant (10a) du dispositif et le second des modules est le module arrière (10b).
3 - Dispositif pousseur selon la revendication 1 ou 2 pour lequel les modules comprennent chacun un bâti avant (1 1 ) et un bâti arrière (12) reliés par une poutre longitudinale (13).
4 - Dispositif pousseur selon la revendication 3 pour lequel les bras (20) sont articulés sur les bâtis avant des modules à la seconde de leurs extrémités.
5 - Dispositif pousseur selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant des éléments de rappel (33, 34) des moyens trotteurs vers la position déployée.
6 - Dispositif pousseur selon la revendication 5 pour lequel les éléments de rappel des moyens trotteurs vers la position déployée comprennent des ressorts (33).
7 - Dispositif pousseur selon la revendication 6 pour lequel les ressorts
(33) sont adaptés pour appliquer une force d'appui des patins sur le conduit provoquant un frottement suffisant des patins pour réaliser l'arc-boutement des bras lorsque les modules reculent.
8 - Dispositif pousseur selon la revendication 7 comportant des biellettes de poussée (34) articulées d'une part sur une bague mobile (14) coulissant sur la poutre longitudinale (13) du module et d'autre part sur les bras (20) des moyens trotteurs, les biellettes (34) formant des tirants articulé sur les bras.
9 - Dispositif pousseur selon la revendication 8 pour lequel les ressorts (33) sont disposés entre le bâti arrière (12) et la bague mobile (14), les biellettes étant adaptées à écarter ou rétracter les bras et ainsi appliquent les patins (21 ) contre la paroi du conduit sous l'action des ressorts (33).
10 - Dispositif pousseur selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant un dispositif de rétraction des moyens trotteurs adapté à permettre un recul du dispositif dans le conduit.
1 1 - Dispositif pousseur selon les revendications 6 et 10 pour lequel le dispositif de rétraction des moyens trotteurs comporte une élingue (40) dont la direction de traction (T) est une direction de compression des ressorts (33).
12 - Dispositif pousseur selon les revendications 8 et 1 1 pour lequel l'élingue (40) se raccorde sur les bagues (14).
13 - Dispositif pousseur selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant un dispositif (50) de préhension d'une charge (200) raccordé à l'avant du module avant et pourvu d'une pince ou d'un écarteur et d'un vérin (52) d'actionnement de mors (51 ) de la pince ou de l'écarteur configuré pour actionner les mors de la pince dans une position de préhension de la charge.
14 - Dispositif pousseur selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant un nez de poussée d'une charge, à l'avant du module avant, pourvu d'un dispositif de lissage d'effort de poussée adapté à se comprimer dans les phases de poussée sur la charge et se détendre en l'absence de poussée.
15 - Dispositif pousseur selon la revendication 14, pour lequel le dispositif de lissage comporte un ressort.
1 6 - Dispositif pousseur selon la revendication 14 ou 15, pour lequel le dispositif de lissage comporte un amortisseur. 17 - Dispositif pousseur selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel les modules comportent des moyens de roulement (60) disposées sur la périphérie des extrémités longitudinales desdits modules.
18 - Procédé de mise en déplacement d'un dispositif pousseur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans un conduit caractérisé en ce que l'extension de l'organe actionneur cause une avancée du module avant par glissement des moyens trotteurs du module avant contre la paroi du conduit et un arrêt du module arrière par arc-boutement des moyens trotteurs du module arrière contre la paroi et en ce que la rétraction de l'organe actionneur cause une avancée du module arrière par glissement des moyens trotteurs du module arrière contre la paroi du conduit et une arrêt du module avant par arc-boutement des moyens trotteurs du module avant contre la paroi, une succession de rétractions/extensions de l'organe actionneur et du déploiement-rétraction des moyens trotteurs entraînant l'avancée du dispositif.
19 - Procédé de mise en déplacement d'un dispositif pousseur dans un conduit selon la revendication 18 pour lequel l'arc-boutement provoque des efforts d'appui radiaux proportionnels à l'effort nécessaire à la poussée du colis.
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