Brevet FR2545406A1 — publié le 19841109

Colonne support télescopique pour bras de manipulateur La présente invention concerne une colonne télescopique pour bras de télémanipulateur. L'invention s'applique en particulier, quoique non limitativement, aux télémanipulateurs nucléaires Dans de tels appareils, la colonne support du bras articulé est suspendue à un chariot qui peut se déplacer selon deux directions perpendiculaires et elle est formée de plusieurs tubes, l'ensemble formant une colonne télescopique Le coulissement des tubes les uns dans les autres est réalisé par l'intermédiaire de trois réglettes longitudinales à 1200 portées par les tubes sur leur paroi extérieure coopérant avec des galets de roulement fixés sur la paroi intérieure des tubes à leur extrémité inférieure, les axes de rotation des galets étant perpendiculaires à l'axe des tubes et orientés tangen- tiellement aux tubes. Cependant, de tels manipulateurs se détériorent rapidement lorsque les charges à manipuler dépassent 300 kg En effet, ces charges, portées par une pince, au bout du bras du manipulateur, lui-même fixé à la partie inférieure de la colonne support, créent dans la colonne des contrain- tes, dues au couple de torsion occasionné par ces charges qui produisent rapidement des déformations des tubes de la colonne rendant le matériel hors d'usage. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et de permettre de manipuler des charges plus lourdes sans fatiguer le maté- riel. L'invention a ainsi pour objet une colonne support télescopique pour bras de télémanipulateur comprenant au moins deux tubes coaxiaux, l'un des tubes portant au moins trois réglettes parallèles à l'axe du tube et décalées de 1200 les unes des autres, l'autre tube étant muni respectivement en face de chaque réglette d'au moins deux galets de roulement situés à quelque distance sur la même génératrice, caractérisé en ce que lesdites réglettes, sont montées à l'intérieur du tube externe et lesdits galets à l'extérieur du tube interne, à la partie supérieure dudit tube, lesdites réglettes comportant une rainure longitudinale dans lesquelles pénètrent lesdits galets dont les axes de rotation sont dans un plan perpendiculaire à l'axe des tubes, et disposés radialement. 2 - Grâce à cette nouvelle disposition, les contraintes subies par les tubes, dues aux couples de flexion et de torsion subis par la colonne sous l'effet de la charge, transmises par l'intermédiaire des galets et des rélgettes, sont tangentielles aux tubes et non plus radiales, ce qui permet une bien meilleure tenue mécanique des tubes de la colonne et par suite, de manipuler des charges beaucoup plus lourdes. Par ailleurs, le fait que les réglettes sont fixées sur la paroi intérieure du tube extérieur et que les galets de roulement sont fixés sur la paroi extérieure du tube intérieur permet de munir l'extrémité inférieure du tube extérieur sur sa face interne d'un porte joint et d'un joint frottant contre la surface extérieure du tube intérieur et d'assu- rer ainsi l'étanchéité. Dans le cas o la colonne comporte plus de deux tubes, tous les tubes portent des réglettes sur leur surface interne excepté le tube du plus petit diamètre et de même, tous les tubes portent à leur partie supérieure des galets sur leur surface externe excepté le tube de plus grand diamètre. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque réglette comporte sur toute sa longueur un talon, moins large que la réglette, en plusieurs tronçons séparés par de courtes interruptions, lesdits tron- çons pénétrant dans des lumières correspondantes usinées dans le tube les recevant, la continuité du tube étant assuré par des pontets de matière entre les fenêtres, ces pontets correspondant aux interruptions du talon en plusieurs tronçons. Avantageusement, chaque réglette est fixée au moyen de vis traver- sant le tube et venant se visser dans la réglette dans des parties de la réglette situées à droite et à gauche dudit talon. La disposition de ces réglettes pénétrant par leur talon dans des fenêtres usinées dans le tube permet de gagner de la place et d'éviter un trop grand encombrement diamétral de la colonne, tout en conservant à la réglette une épaisseur suffisante de matière un fond de la rainure Cette disposition permet également d'assurer un bon alignement des réglettes et de rendre le montage facile. Selon une autre caractéristique, une chemise mince exempte d'aspérité recouvre la surface extérieure des tubes qui portent des réglettes -3 sur leur surface interne de manière à camoufler les vis de fixation de ces réglettes et d'avoir ainsi une surface de frottement lisse pour le joint d'étanchéité. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: Les figures 1 A et 1 B montrent schématiquement, respectivement en position rétractée et sortie, une colonne support télescopique selon l'invention. La figure 2 est une vue agrandie en coupe axiale selon Il-II de la figure 3, en position rétractée de la colonne support. La figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2. La figure 4 montre en vue agrandie-le détail repéré IV sur la figure 3. La figure 5 montre, en perspective éclatée, une portion d'un tube de la colonne support et une réglette. La figure 6 est une vue partielle montrant un dispositif de butée à la partie supérieure des réglettes. La figure 7 est une vue agrandie du détail repéré VII sur la figure 2. La figure 8 est une vue agrandie du détail repéré VIII sur la figure 2. La figure 9 est une vue agrandie du détail repéré IX sur la figure 2. En se référant aux figures, la colonne support télescopique comporte quatre tubes 1, 2, 3 et 4. Le tube extérieur 4 est lié à une platine 5 qui peut être entraîné en rotation sur un peu moins de 3600 par un mécanisme 6 non détaillé La liaison du tube extérieur 4 à la platine 5 est représentée sur la figu- re 8 Elle comprend un jonc 7, non fermé, placé dans une gorge de section semi-circulaire du tube 4 et une pièce annulaire 8 fixée à la platine 5 par des vis 9 La platine 5 support du tube extérieur 4 repose sur un chemin de roulement circulaire 10 par des galets de roulement 11. Le tube intérieur 1 est suspendu par un épaulement 12 à un roule- ment butée 13 lié à un axe 14 immobile en rotation et manoeuvrable axia- lement par un mécanisme à chaîne non détaillé. 4- Sur les figures 1 A, 1 B et 2 on voit le bac à chaîne 15. A l'extrémité inférieure du tube 1 est fixé, au moyen d'un collier de fixation 16, un bras télémanipulateur 17 dont on n'a représenté que l'extrémité venant s'appliquer contre le tube 1. _____; Lestubes 2, 3 et 4 sont chacun munis sur leur paroi interne de trois réglettes 18 disposées à 1200 les unes des autres Ces réglettes portent une rainure 19 longitudinales et sont fixées aux tubes au moyen de rangées de vis 20 et 21 (figure 4) La figure 5 montre, par des points reliés par des traits fins interrompus l'emplacement de ces vis Les réglettes 18 portent sur toute leur longueur un talon 22 en plusieurs tronçons séparés par des interruptions Ces portions pénètrent dans des fenêtres correspondantes 23 usinées dans les tubes et séparées les unes des autres par des pontets 50 de matière assurant la continuité des tubes. Par ailleurs, les tubes 1, 2 et 3 portent chacun à leur partie supérieure, en face de chaque réglette 18 correspondante, deux galets superposés 24 et 25 Ces galets sont fixés au moyen de vis 27 venant se visser dans des contre-plaques 28 situées sur la surface interne des tubes Une seule contre-plaque 28 et utilisée pour la fixation de deux galets superposés, les axes des galets sont dans des plans perpendicu- laires à l'axe des tubes et dirigés radialement, les galets pénétrant dans la rainure 19 des réglettes 18. La figure 6 montre que l'extrémité supérieure de la rainure 19 des réglettes 18 est obturée par une butée 29. Afin de permettre d'assurer l'étanchéité des tubes entre eux lors de leur coulissement, les tubes 2 et 3 qui portent des réglettes sont recouvert sur leur paroi extérieure jusqu'au niveau des galets infé- rieurs 25 d'une mince chemise 30 exempte d'aspérité Le tube intérieur 1 sur lequel n'est fixée aucune réglette et dont la surface extérieure est lisse ne comporte pas de chemise Par contre, le tube extérieur 4 comporte également une chemise 30 bien qu'elle n'ait aucun but technique puisque ce tube est axialement fixe, ne coulissant dans aucun autre tube, mais cette chemise a pour but de camoufler les fenêtres 23 et les vis de fixation 20, 21 des réglettes donnant un bon aspect extérieur La chemi- se 30 de ce tube extérieur 4 se prolonge jusqu'au voisinage de l'extré- mité supérieure du tube (figure 8). -5- Pour réaliser cette étanchéité, les tubes 2, 3 et 4 portent chacun à leur extrémité inférieure un porte-Joint 31 (figure 9) fixé par des vis 34 à leur tube respectif Une butée d'extrémité 33 en élastomère est interposée entre le fond des tubes et le porte-joint respectif. Enfin un joint 32 est placé dans le porte-joint et il est maintenu en place à sa partie supérieure par la butée d'extrémité 33 Ainsi, lors du fonctionnement, les joints 32 frottent contre les chemises 30 parfai- tement lisses Ces chemises sont fixées à leur extrémité supérieure par des vis 35 (figure 3) évitant ainsi leur éventuel déplacement axial le long des tubes. Le fonctionnement et le suivant: Lors de la descente de l'axe 14 par le mécanisme moteur à chaîne, non détaillé, les tubes 1, 2 et 3 descendent ensemble, le tube 3 coulis- sant à l'intérieur du tube extérieur 4 jusqu'à ce que les galets infé- rieurs 25 fixés au tube 3 viennent en butée contre la butée d'extré- mité 33 fixée à l'extrémité inférieure du tube extérieur 4 Le tube 3 arrête alors sa descente et seuls les tubes l et 2 poursuivent leur descente jusqu'à ce que les galets inférieurs 25 fixés au tube 2 viennent en butée contre la butée d'extrémité 33 fixée à l'extrémité inférieur du tube extérieur 3 Le tube intérieur 1 continu alors seul sa descente et un interrupteur électrique, non représenté, arrête la des- cente du mécanisme avant que les galets 25 du tube 1 ne viennent en butée contre la butée d'extrémité 33 portée par le tube 2. En sens inverse, à la remontée, seul le tube intérieur 1 commence à monter jusqu'à ce que ses galets supérieurs 24 viennent en butée contre les butées 29 situées à l'extrémité supérieure des réglettes 18 du tube 2 l'entraînant alors à son tour puis vient ensuite le tube 3 entrainé à son tour par le tube 2 A la fin de la remontée, de la même façon qu'à la descente, le mécanisme est arrêté électriquement avant que les galets 24 du tube 3 ne viennent en butée contre les butées 29 du tube extérieur 4. Au cours de ces déplacements verticaux des tubes les uns dans les autres, les galets 24, 25 roulent contre les faces latérales des rainu- res 19 des réglettes 18. Comme on peut le voir sur la figure 3, les réglettes 18 sont décalées en passant d'un tube au suivant d'un angle égal à 600 c'est-à- dire égal à la moitié de l'angle séparant deux réglettes sur un même tube. -6 - REVENDICATIONS 1/ Colonne support télescopique pour bras de télémanipulateur comprenant au moins deux tubes coaxiaux ( 1, 2, 3, 4), l'un des tubes portant au moins trois réglettes ( 18) parallèles à l'axe du tube et décalées de 1200 les unes des autres, l'autre tube étant muni respectivement en face de chaque réglette d'au moins deux galets de roulement ( 24) situés à quel- que distance sur la même génératrice, caractérisée en ce que lesdites réglettes sont montées à l'intérieur du tube externe ( 2, 3, 4) et lesdits galets à l'extérieur du tube interne ( 1, 2, 3) à la partie supérieure dudit tube, lesdites réglettes comportant une rainure longitudinale ( 19) dans lesquelles pénétrent lesdits galets dont les axes de rotation sont dans un plan perpendiculaire à l'axe des tubes, et disposés radialement. 2/ Colonne support télescopique selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque réglette comporte sur toute sa longueur un talon ( 22) moins large que la réglette, en plusieurs tronçons séparés par de courtes interruptions, lesdits tronçons pénétrant dans des lumières ( 23) corres- pondantes usinées dans le tube externe, la continuité du tube étant assuré par des pontets ( 50) de matière entre les fenêtres, ces pontets correspondant aux interruptions du talon en plusieurs tronçons. 3/ Colonne support télescopique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la fixation d'une réglette est réalisée au moyen de vis ( 20, 21) traversant le tube et venant se visser dans la réglette dans les parties de la réglette situées à droite et à gauche dudit talon. 4/ Colonne support télescopique selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte plus de deux tubes, tous les tubes ( 2, 3, 4) portant desdites réglettes ( 18) sur leur surface interne excepté le tube ( 1) de plus petit diamètre, et tous les tubes ( 1, 2, 3) portant à leur partie supérieure desdits galets ( 24, 25) sur leur surface externe excepté le tube de plus grand diamètre ( 4). 5/ Colonne support télescopique selon la revendication 4, caractérisée en ce que les réglettes portées par un tube sont décalées angulairement par rapport aux réglettes portées par un tube voisin d'un angle égal à la moitié de l'angle séparant deux réglettes voisines sur un même tube. 6/ Colonne support télescopique selon l'une des revendications précé- dentes caractérisée en ce que la surface externe des tubes portant des réglettes est recouverte d'une chemise ( 30) mince exempte d'aspérité.