Brevet FR2456247A1 — publié le 19801205

La présente invention concerne une colonne télescopique du type comportant des éléments porteurs et/ou portés agencés pour qu'un élément porté puisse entre deplacé longitudi- nalement à l'intérieur dlun élément porteur entre une position rétractée et une position déployée. Les colonnes télescopiques sont connues et utilisées depuis longtemps par exemple dans les engins de travaux publics ou comme supports de télémanipulateurs, c'est-à-dire comme supports de dispositifs du genre bras artificiel, commandés à distance. Ainsi, de telles colonnes télescopiques trouvent une application particulière comme supports de télémanipulateurs dans des appareils dtintervention en milieu hostile, dont lthostilité peut Qtre thermique, chimique, nucléaire, etc. Dans de tels appareils, la colonne télescopique équipée d'un ou de plusieurs télémanipulateurs est généralement reliée verticalement à un pont roulant ou horizontalement à une glissière verticale, le pont roulant ou la glissière verticale étant situé à l'intérieur d'une enceinte hermétique renfermant le milieu hostile considéré. Cette colonne télescopique munie de son ou de ses télémanipulateurs peut être également supportée horizontalement ou verticalement par un bouchon généralement circulaire placé de façon amovible dans une paroi de protection constituant le seul accès à ladite enceinte. L'inconvénient principal des colonnes télescopiques de la technique antérieure est leur manque de rigidité transversale qui se traduit par un jeu latéral nuisant ainsi à la précision de fonctionnement du télémanipulateur supporté par la colonne. Ce défaut est dû à l'accumulation des jeux indispensables entre chacun des guidages des éléments de la colonne, et oblige donc pour y remédier à allonger les zones de guidage et corélativement à augmenter le nombre des éléments ou étages de la colonne. Le but essentiel de la présente invention est de pallier cet inconvénient en proposant une colonne télescopique présentant une rigidité comparable à celle d'une colonne continue de section dégressive. Un autre but de l'invention est de réaliser une colonne télescopique dont les différents éléments peuvent rester bloqués en l'absence de toute source a'énergie appliquée au fonctionnement de la colonne0 Un autre but de l'invention est de réaliser une colonne télescopique dont les mécanismes de fonctionnement soient accessibles depuis l'arrière, c'est-à-dire depuis ltestrémité oppose à celle supportant le ou les télémanipulateurs, et dont la configuration en position repliée permette un lavage externe de décontamination ais sur une surface apparente réduite, lorsque les éléments de la colonne sont télescopés les uns dans les autres. Ces buts sont atteints selon ltinvention en proposant une colonne télescopique du type comportant des éléments porteurs et/ou portés agences pour qu'un élément porté puisse être déplacé longitudinalement à l'intérieur d'un élément porteur entre une position rétractée et une position déployée, qui est caractérisée par le fait que chaque élément porteur est fileté intérieurement et se termine à son extrémité distale par un rebord intérieur et que chaque élément porté présente une surface extérieure apte à coulisser de façon étanche le long du rebord intérieur de l'élément porteur correspondant et se terminant à son extrémité proximale par deux portées annulaires, extérieures, espacées, susceptibles de coulisser à l'intérieur de 1'élément porteur correspondant, ledit élément porté étant pourvu d'au moins un engrenage à vis sans fin, disposé dans l'espace entre les deux portées entraSné par un moto-réducteur et apte à coopérer avec le filetage intérieur de l'élément porteur, des moyens de guidage étant prévus pour empocher la rotation relative de l'élément porté à ltintérieur de 1'é18ment porteur correspondant. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la colonne télescopique comporte un seul engrenage à vis sans fin constitué par une bague annulaire filetée extérieurement en vis sans fin et comportant des dents intérieures parallèles susceptibles d'engrener avec une roue dentée entrainée en rotation par le moto-réducteur. Selon une autre particularité de l'inventions la portée la plus proche de l'extrémité proximale de élément porté est rapportée sur ledit lément porté après mise en place du ou des engrenages à vis sans fin. Les moyens de guidage de la colonne de l'invention peuvent être constitués avantageusement par des clavettes formées dans les portées annulaires et aptes à coopérer avec des rainures longitudinales ménagées à l'intérieur de élément porteur correspondant. Ces moyens de guidage peuvent Outre également constitués par la surface extérieure de ltélément port qui affecte une forme prismatique apte à coulisser de façon étanche le long du rebord intérieur de 1'élément porteur correspondant qui affecte une forme homologue. Selon une autre particularité de l'invention, le rebord intérieur de chaque élément porteur est pourvu dtau moins un joint d'étanchéité pour assurer le coulissement tanche des élé- ment s entre eux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, et sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe d'une enceinte équipée dtune colonne télescopique pourvue dtun télémanipulateur ; la figure 2 est une vue en coupe partielle de la colonne de la figure 1 montrant plusieurs éléments télescopiques dans différentes positions ; et . la figura 3 est une vue partielle de detail de la colonne de la figure 2 illustrant plus particulièrement la coopération entre un élément porteur et un élément porté oorrespon- dant. On a représenté sur la figure 1 une enceinte hermétique 10, de forme généralement parallUlépipédique, aux parois épaisses et destinée à renfermer un milieu hostile, par exemple contaminé par des produits radioactifs. A travers la paroi supérieure 12 de l'enceinte 10 est ménagé un orifice 14 constituant le seul accès à l'intérieur de l'enceinte, cet orifice étant délimité par deux parois cylindriques concentriques de diamètre différent. L'orifice 14 est obturé par un bouchon amovible 16 susceptible de stembotter dans la partie supérieure de orifice 14. Le bouchon 16 sert de support à une colonne télescopique 18 d'axe vertical X-X selon l'invention, constituée d'un dément 20 monté rotatif à l'intérieur du bouchon 16, d'un élé- ment 22 déplaçable télescopiquement dans l'élément 20, d'un élé- ment 24 déplaçable télescopiquement dans l'élément 22, d'un élé- ment 26 déplaçable télescopiquement dans élément 24 et d'un élément 28 déplaçable télescopiquement dans l'élément 26. Les éléments 20, 22, 24, 26 et 28 sont deplaçables télescopiquement sans possibilité de rotation les uns par rapport aux autres. élément 28 sert de support à un tdlémanipulateur 30. Ce télémanipulateur 30 se compose de quatre parties : une partie 32 articulée à l'élément 28, une partie 34 articulée en 36 sur la partie 32, une partie 38 articulée en 40 sur l'élément 34 et une partie 42 articulée en 44 sur élément 38. La partie 32 est articulée en 33 à l'intérieur de l'élément 28 qui est pourvu d'une entre 35 permettant d'escamoter complètement le telé- manipulateur 30 à l'intérieur du dernier élément 28. Ce dernier élément comportera avantageusement une réserve d'énergie apte à rétracter automatiquement le télémanipulateur en cas de panne du mécanisme de la colonne. La colonne 18 est représentée en position déployé sur la partie de gauche de la figure 1 par rapport à l'axe XX et en position rétractée sur la partie de droite par rapport à ce même axe. Lorsque la colonne 18 est en position déployée, le télé- manipulateur 30 permet de travailler sur la paroi de fond 46 de l'enceinte 10, l'orientation angulaire de la colonne 18 étant assuree par la rotation de l'élément 20 par rapport au bouchon. Le bouchon 16 guipé de la colonne 18 et du télé- manipulateur 30 peut hêtre soulevé, en position rétractée 18' au moyen d'un micanisme de levage 48 solidaire d'un ensemble étanche 50 déplaçable sur le dessus de la paroi 12 de l'enceinte.Cet ensemble 50 permet d'enlever le bouchon 16, équipé de la colonne 18 et du télémanipulateur 30, de l'orifice 14 de l'enceinte 10 pour permettre d'introduire à l'intérieur de l'enceinte les produits qu'il convient de traiter par le télémanipulateur. C'est ainsi que ce télémanipulateur peut servir à détruire des produits contaminés par des poussières ou produits radio-actifs afin de les réduire en morceaux et de les inclure dans une enveloppe protectrice, par exemple en matière plastique, avant de mettre ces produits dans des lieux isolés appropries. On a représenté sur la figure 2 plusieurs éléments de la colonne télescopique 18 dans différentes positions. Sur la partie gauche de la figure,. par rapport à l'axe XX, on a représenté l'élément 20 partiellement, 1'élément 22 position déployée par rapport à l'élément 20 et élément 24 en position déployée par rapport à élément 22. Sur la partie droite de la figure 2, par rapport à l'axe XX, on a représenté l'élément 20 partiellement, 1'élément 22 en position déployée par rapport à l'élément 20, élément 24 en position détractés par rapport à l'élément 22 et élément 26 en position déployée par rapport à élément 24. L'élément 22 est déplaçable longitudinalement à l'intérieur de Icélément 20 au moyen d'un moto-réducteur 52 et de même, élément 24 est déplaçable longitudinalement à l'intérieur de l'élément 22 au moyen d'un moto-re'ducteur 54, comme cela sera expliqué en détail plus loin en référence à la figure 3.L'élément 20 constitue un élément porteur pour l'élément 22, lequel constitue un élément porté pour l'élément 20 et un élément porteur pour l'élément 24 et ainsi de suite, l'élément 28 étant un simple élément porté par l'élément 26. Le fonctionnement de la colonne sera décrit en regard de la figure 3 à propos du déplacement de l'élément 22 à l'intérieur de l'élément 20 au moyen du moto-réducteur 52. L'élément 20 qui constitue un élément pbrteur pour 1'élément 22 affecte la forme générale d > un corps creux présentant une surface extérieure cylindrique et un filetage intérieur 56. Cet élément 20 se termine à son extrémité distale 58 par un rebord intérieur 60 présentant une paroi intérieure cylindrique 62 pourvue de deux gorges 64 et 66 munies respectivement de deux joints torriques d'étanchéité 68 t 70. L'élément 22 qui constitue un élément porté vis-à-vis de élément porteur 20 présente une surface extérieure cylindrique 72 apte à coulisser de façon étanche le long du rebord intérieur 60 grâce aux joints d'étanchéité 68 et 70. L'élément 22 se termine à son extrémité proximale 74, c'est-à-dire à son extrémité supérieure par deux portées annulaires 76 et 78 extérieures, espacées, susceptibles de coulisser à l'intérieur de l'élément 20.Les portées 76 et 78 sont munies respectivement de clavettes 80 et 82 formant partie intégrante des portées 76 et 78 et susceptibles de coopérer avec une rainure longitudinale 84 ménagée à l'intérieur de l'élément 20, cette rainure croisant les filets du filetage 56. Les clavettes 80 et 82 jouent ainsi le rôle de moyens de guidage empêchant la rotation de l'élément 22 à l'intérieur de l'élément 200 La portée 76 est constituée par une bague qui est rapportée sur le dessus de l'élément 22 en emprisonnant entre les portées 76 et 78 un engrenage à vis sans fin constitué par une bague annulaire 86 comportant un filetage extérieur 88 en vis sans fin, dont le pas correspond à celui du filetage intérieur 56 de l'élément 20, et des dents intérieures parallèles 90 susceptibles dtengrener avec une roue dentée 92 entraînée en rotation par le moto-réducteur 52. Lorsque le moto-réducteur est actionné, il entrain en rotation la roue dentée 92 laquelle entrain en rotation la bague 86 provoquant ainsi le déplacement longitudinal de cette dernière à l'intérieur de l'élément 20 et, par suite, le déplacement longitudinal de l'élément 22 à l'intérieur de l'élément 20. Bien entendu, le déplacement longitudinal des autres éléments est réalisé de façon analogue, les moto-réducteurs solidaires des éléments portés étant décalés, comme le montre la figure 2, pour autoriser une position rétractée compacte de tous les éléments de la colonne télescopique. L'avantage principal de la structure de la colonne télescopique de l'invention est d'empocher l'arc-boutement du guidage en fin de course de déploiement d'un élément par rapport à l'autre, en procurant une retenue circonférentielle continue. En outre, dans le mode de réalisation préférentiel, dans lequel chaque élément est actionné par un seul engrenage à vis sans fin constitué par une bague annulaire, cette bague est soustraite à tout effort radial. Les moto-réducteurs pourront être actionnés par toutes sources d'énergie appropriées notamment par une source d'énergie électrique. En.outre, la colonne pourra être pourvue de plusieurs télémanipulateurs en prévoyant dans le dernier élément de la colonne plusieurs fenêtres permettant d'escamoter respectivement les télémanipulateurs. Bien entendu, le nombre d'éléments de colonne peut entre prévu à volonté. On remarquera, que le dispositif permet un dépannage aisé depuis la face arrières c'est-à-dire la face de la colonne située du coté de l'extrémité proximale de l'élément porté de plus grande dimension, pour accéder ainsi aux moto réducteurs. On remarquera en outre que, aux deux extrémités de la course d'un élément porté dans un élément porteur, la colonne assure un blocage face contre face sans dépense énergétique des deux éléments, avec une grande raideur entre ces deux éléments. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulièrement décrit et représenté, et on peut en imaginer des variantes de détail sans pour autant sortir des enseignements de l'invention. Ainsi on comprendra que l'engrenage à vis sans fin peut être constitué par une seule vis annulaire participant au guidage ou être remplacé par une série de vis de petit diamètre synchronisées et réparties sur la périphérie. De même, le guidage peut être assuré par une structure prismatique des éléments. Bien que la colonne de l'invention trouve une application particulière comme support d'un ou de plusieurs télémanipulateurs dans des enceintes de travail en milieu hostile, telles qu'en milieu de contamination nucléaire, elle trouve également d'autres applications en particulier dans les engins de travaux publics et engins similaires0 REVENDICATIONS 1. Colonne télescopique du type comportant des éléments porteurs et/ou portés agencés pour qu'un élément porté puisse entre déplacé longitudinalement à l'intérieur d'un élément porteur entre une position rétractée et une position déployée, caractérisée par le fait que chaque élément porteur est fileté intérieurement et se termine.à son extrémité distale par un rebord intérieur et que chaque élément porté présente une surface extérieure apte à coulisser de façon étanche le long du rebord intérieur de l'élément porteur correspondant et se terminant à son extrémité proximale par deux portées annulaires, extérieures, espacées, susceptibles de coulisser à l'intérieur de l'élément porteur correspondant, ledit élément porté étant pourvu d'au moins un engrenage à vis sans fin, disposé dans ltespace entre les deux portées, entraSné par un moto-réducteur et apte à coopérer avec le filetage intérieur de l'élément porteur, des moyens de guidage étant prévus pour empêcher la rotation relative de l'élément porté à l'intérieur de l'élément porteur correspondant. 2. Colonne télescopique selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un seul engrenage à vis sans fin constitué par une bague annulaire filetée extérieurement en vis sans fin et comportant des dents intérieures parallèles susceptibles d'engrener avec une roue dentée entraînée en rotation par le moto-réducteur. 3. Colonne télescopique selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que la portée la plus proche de l'extrémité proximale de l'élément porté est rapportée sur ledit élément porté après mise en place du ou des engrenages à vis sans fin. 4. Colonne télescopique selon l > une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les moyens de guidage sont constitués par des clavettes formées dans les portées annulaires et aptes à coopérer avec des rainures longitudinales ménagées à l'intérieur de élément porteur correspondant. 5. Colonne télescopique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les moyens de guidage sont constitués par la surface extérieure de l'élément porté qui affecte une forme prismatique apte à coulisser de façon étanche le long du rebord intérieur de l'élément porteur correspondant qui affecte une forme homologue. 6. Colonne télescopique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le rebord intérieur de chaque élément porteur est pourvu d'au moins un joint d'étan chéité. 7. Colonne télescopique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le dernier élément de la colonne est équipé d'au moins un télémanipulateur. 8. Colonne télescopique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dernier élément de la colonne est pourvu d'au moins une fenêtre pour permettre d'escamoter complètement le ou les télémanipulateurs à l'intérieur de celuici.