Brevet FR2564013A1 — publié le 19851115

SCIE ALTERNATIVE A COMMANDE PAR FLUIDE La présente invention se rapporte à une scie à mouvement alternatif commandée par fluide De façon plus précise, L'invention se rapporte à une scie pouvant être manoeuvrée par un télémanipulateur à L'intérieur d'une cellule de confinement sous rayonnements ionisants. Par extension, une telle scie peut également être manoeuvrée à la main, hors d'une cellule de confinement. On sait qu'un télémanipulateur est un appa reil de manipulation à distance comportant un bras esclave reproduisant fidèlement les mouvements imprimes à un bras maître par l'opérateur. Les bras, généralement semblables, sont soit des bras articulés comparables aux bras humains, soit des bras téléscopiques. De manière générale, un tel appareil permet de réaliser à l'intérieur d'une enceinte de confinement la plupart des travaux effectués en atelier à l'aide d'un outillage à main. Toutefois, l'utilisation d'un outillage à main par un téLémanipulateur est Limité par certaines conditions - la forme de l'outil doit permettre sa préhension par le télémanipulateur ; - la masse de l'outil doit être compatible avec la capacité du télémanipulateur ; et - les efforts de réaction de l'outil ne doivent pas induire dans le bras esclave des mouvements incon trôlables. ni des vibrations susceptibles de nuire å sa bonne tenue mécanique. Les scies à mouvement alternatif existant actuellement présentent des inconvénients qui les rendent difficiles à exploiter en téléopération. Ces inconvénients concernent d'une part leur poids, qui est prohibitif en raison de leur conception et, d'autre part, les efforts de réaction que leur utilisation produit sur le bras du télémanipulateur. En effet, si les efforts qui en résultent peuvent être facilement supportés par un opérateur manuel, ils peuvent conduire à une usure anormale ou à une avarie pour un bras de télémanipulateur. Par ailleurs, l'utilisation des scies actuelles à l'intérieur d'une cellule de confinement sous rayonnements ionisants présente des inconvénients d'une autre nature Ainsi, les scies existantes dont le fluide moteur est L'air comprimé comportent généralement comme organe moteur une turbine tournant à une vitesse comprise entre 10.000 et 15.000 tours/minute et un réducteur à engrenage abaissant la vitesse et transformant le mouvement rotatif en mouvement Linéaire alternatif. Pour assurer le bon fonctionnement de la turbine, l'air moteur doit être Lubrifié à l'huile légère. De plus, le-réducteur est lubrifié à la graisse. Lorsqu'une scie de ce type est utilisée à l'intérie-ur d'une cellule de confinement dont l'atmosphère est renouvelée de façon continue par un circuit de ventilation et de filtration comportant des filtres absolus, l'huile servant à lubrifier l'air moteur est entrainée à l'échappement et se retrouve à l'intérieur de la cellule, avant d'être piégée par les filtres absolus. Le colmatage de ces filtres s'en trouve donc accéléré De plus, le réducteur à engrenage des scies existantes est soumis au phénomène de radiolyse par les rayonnements ionisants contenus dans la cellule. Ce phénomène décompose La graisse contenue dans le réducteur et dégrade ses qualités lubrifiantes, de sorte que le fonctionnement de la scie en est rapidement affecté. La présente invention a précisément pour objet une scie alternative à commande par fluide ne présentant pas les inconvénients des scies à mouvement alternatif existantes et pouvant notamment être utilisées en téléopération à L'intérieur d'une cellule de confinement sous rayonnements ionisants, aussi bien qu'à la main et sous atmosphère normale. A cet effet, et conformément à L'invention, il est proposé une scie alternative à commande par fluide, comprenant une lame de scie et des moyens pour commander alternativement un mouvement aller et un mouvement retour de ladite lame selon une direction de coupe donnée, caractérisée en ce que lesdits moyens de commande du mouvement de la lame comprennent :: - un piston mobile dans un cylindre pour définir à l'intérieur de celui-ci deux chambres à volume va riable ; - des moyens pour détecter la fin de course avant et la fin de course arrière de ladite lame ; - des moyens pour injecter un fluide dans L'une desdi tes chambres et pour évacuer simultanément un fluide de l'autre chambre, et inversement, afin de comman der alternativement un mouvement aller et un mouve ment retour du piston, lorsque les moyens de détec tion détectent respectivement la fin de course ar rière et la fin de course avant de ladite lame ; et - des moyens pour transmettre à ladite lame les mouve ments aller et retour du piston. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, lesdits moyens d'injection et d'évacuation du fluide commandent simultanément la mise en communication d'une première desdites chambres à volume variable dans laquelle l'injection de fluide assure le mouvement retour du piston avec une source de gaz sous pression et la mise en communication d'une chambre de commande de L'injection et de t'évacuation du fluide dans la deuxième chambre å volume variable avec un évent, et inversement, Lorsque les moyens de détection de fin de course détectent respectivement la fin de course avant et la fin de course arrière de ladite lame. De préférence, la deuxième chambre à volume variable est alors remplie de Liquide et communique avec ladite chambre de commande par au moins un passage de section réduite, une cloison mobile étant prévue dans la chambre de commande pour séparer le gaz du liquide. Afin de permettre une modification de la vitesse de déplacement du piston dans son cylindre et, par conséquent, de La vitesse de déplacement de la lame de scie, le passage de section réduite peut comporter des moyens de réglage de ladite section. Conformément à un autre aspect de l'inven- tion, les moyens d'injection et d'évacuation de fluide comprennent un tiroir distributeur dont le déplacement à Itintérieur d'un alésage est commandé par les moyens de détection de fin de course, pour mettre alternativement en communication un orifice d'entrée relié à ladite source de gaz sous pression avec un premier orifice de sortie relié à ladite chambre de commande et avec un deuxième orifice de sortie relié à la première chambre à volume variable, et pour mettre alternativement en communication le deuxième orifice de sortie avec un deuxième évent et le premier orifice de sortie avec un premier- évent, Lorsque les moyens de détection de fin de course détectent respectivement la fin de course arrière et la fin de course avant de ladite lame. Dans ce cas, le cylindre et l'alésage sont formés de préférence dans un boîtier et définissent des axes parallèles, les moyens de détection de fin de course comprenant une liaison avec jeu parallèlement auxdits axes reliant le piston et le tiroir. On peut alors modifier la course du piston et, par conséquent, la course de la lame de scie, en équipant ladite liaison de moyens de réglage du jeu. Selon un autre aspect de l'invention, l'axe du piston est parallèle à la direction de coupe, les moyens pour transmettre à la lame les mouvements du piston comprenant une tige solidaire du piston et portant ladite lame. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux dessins annexés dans les quels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une scie à mouvement alternatif réalisée con formément à la présente invention, les différents organes de la scie étant représentés dans la position qu'ils occupent Lorsque la lame de scie est en position avant, et - la figure 2 est une vue en coupe schématique comparable à la figure 1, les différents organes de la scie étant représentés dans la position qu'ils occupent lorsque la lame occupe sa position arrière. Sur la figure 1, on voit que la scie selon l'invention comprend un boîtier 10 dans lequel est formé un cylindre 12 dont l'axe est parallèle à la direction de déplacement d'une lame de scie 14, dont seule une partie est représentée. La lame de scie 14 est fixée de façon démontable, par exemple au moyen de vis 16, à l'extrémité d'une tige 18 dont l'autre extrémité est solidaire d'un piston 20 monté de façon à pouvoir se déplacer alternativement dans l'un ou L'autre sens à l'intérieur du cylindre 12. La tige 18 traverse de façon étanche un bouchon 22 vissé de façon étanche dans le boîtier 10 et obturant L'extrémité avant du cylindre 12. Le piston 20 définit ainsi à L'intérieur du cylindre 12 deux chambres étanches à voLume variable 24 et 26, la chambre avant 24 étant formée entre le piston et l'extrémité avant du cylindre, aLors que la chambre arrière 26 est formée entre Le piston et l'ex- trémie arrière du cylindre. L'extremité de la chambre 26 opposée au piston 20 communique par un passage de section réduite 28 formé dans le boîtier 10 avec une chambre de commande 30 formée dans le boîtier 10 coaxialement au cyLindre 12. Une vis pointeau 32 dont L'extrémité fait saillie dans le passage 28 est montée de façon réglable dans le boîtier 10. Cette vis 32 permet d'ajuster à voLonté La section de passage entre les chambres 26 et 30. L'extrémité de la chambre de commande 30 opposée à celle dans laquelle débouche Le passage 28 est obturée par un couvercle 34 vissé sur Le boîtier 10. Une membrane déformable 36 est montée dans La chambre de commande 30 pour partager celle-ci de façon étanche en une chambre avant 38 communiquant avec La chambre 26 par le passage 28 et une chambre arrière 40. La périphérie de la membrane 36 est serrée de façon étanche entre le couvercle 34 et L'extrémité du boîtier 10. Les chambres 26 et 38 ainsi que le passage 28 par lequel elles communiquent sont remplies d'un liquide constitué de préférence par de l'eau. En revanche, la chambre 24 ainsi que ta chambre 40 sont remplies d'un gaz constitué de préférence par de l'air. L'injection de l'air dans les chambres 24 et 40 et L'évacuation de L'air hors de ces chambres sont commandées par un tiroir distributeur 42 reçu de façon coulissante dans un alésage 44 formé dans le boîtier 10 ou solidaire du boîtier 1D. Dans Le mode de réalisation représenté, les axes de l'alésage 44 et du cylindre 12 sont parallèles et situés dans le plan de la lame de scie 14. Un orifice d'entrée d'air 46 formé dans le boîtier 10 est relié par une t-uyauterie 48 à une source d'air comprimé externe (non représentée) et débouche dans l'alésage 44. Un premier orifice de sortie d'air 50 et un deuxième orifice de sortie d'air 52 débouchant également dans l'alésage 44 sont formés dans le boîtier 10 respectivement à l'avant et à l'arrière de l'orifice d'entrée d'air 46, si l'on prend pour référence les positions avant et arrière de la lame de scie 14. Le premier orifice de sortie d'air 50 communique avec la chambre 40 par une tuyauterie 54 raccordée sur le bouchon 34. Le deuxième orifice de sortie d'air 52 communique avec la chambre 24 par une tuyauterie 56 raccordée sur le boîtier 10. Un premier évent 58 et un deuxième évent 60 sont également formés dans le boîtier 10, respectivement à L'avant de l'orifice 50 et à l'arrière de l'orifice 52, pour mettre en communication L'alésage 44 avec l'atmosphère externe. Le tiroir distributeur 42 comporte un piston avant 42a, un piston central 42b et un piston arrière 42c. Ces trois pistons coulissent de façon étanche dans L'alésage 44. Leur dimensionnement est tel que, lorsque le tiroir 42 occupe la position avant représentée sur la figure 1, L'espace formé entre les pistons 42a et 42b fait communiquer L'orifice 50 avec l'évent 58 alors que l'espace formé entre les pistons 42b et 42c met en communication les orifices 46 et 52. -Au contraire, lorsque le tiroir 42 occupe la position arrière représentée sur la figure 2, L'espace formé entre les pistons 42a et 42b met en communication les orifices 50 et 46, alors que L'espace formé entre les pistons 42b et 42c fait communiquer L'orifice 52 avec l'évent 60. La scie à mouvement alternatif selon l'in- vention comporte de plus des moyens permettant de commander le déplacement du tiroir 42 entre les positions avant et arrière représentées respectivement sur les figures 1 et 2, en fonction des positions occupées par la lame de scie 14 et par le piston 20 qui en assure le déplacement. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, ces moyens comprennent un coulisseau 62 fixé à L'extrémité avant de la tige 18 portant la lame de scie 14. Ce coulisseau 62 comporte un passage 64 dont l'axe est situé dans le prolongement de L'axe du tiroir 42. Une tige filetée 66 solidaire de ce dernier est disposée selon cet axe commun, de façon à être reçue en partie dans le passage 64. Cette tige filetée 66 porte à son extrémité une butée avant 68 et, à proximité du tiroir 42, une butée arrière 70. De préférence, tes butées 68 et 70 comportent des écrous vissés sur la tige 66, de telle sorte qu'elles peuvent être déplacées le long de celle-ci. Cette caractéristique permet de modifier à volonté la course de la lame de scie 14. Dans sa partie située entre les butées 68 et 70, le passage 64 comporte une partie 72 dont le dia mètre est à peine supérieur au diamètre externe de la tige filetée 66. Grâce à cette disposition, Les mouve ments aller et retour de la lame de scie 14 ont pour conséquence d'amener alternativement la partie 72 en appui contre La butée avant 68 et contre la butée ar rière 70. Bien entendu, les formes du coulisseau 62 et du boîtier 10 sont conçues de façon à autoriser le déplacement du coulisseau résultant du mouvement aller et retour de la scie 14. Le boitier 10 de la scie comporte de plus des moyens permettant sa préhension, qui peuvent être constitués notamment par un axe de support 74 fixé perpendiculairement au plan de la lame de scie 14, sur l'extrémité du boitier 10 au niveau duquel celle-ci fait saillie. Enfin, dans le mode de réalisation représenté, les tuyauteries 54 et 56 sont placées à l'intérieur d'un carter 76 fixé au boîtier 10 Le fonctionnement de la scie qui vient d'être décrite en se référant à la figure 1 est le suivant. Le mouvement alternatif de la lame de scie 14 est obtenu par le déplacement 'alternatif du piston 20 à l'intérieur du cylindre 12. La figure 2 représente la scie dans une position initiale dans laquelle la lame de scie 14 et le piston 20 occupent une position arrière. Dans cette position, le volume de la chambre 26 est pratiquement nul. De plus, la partie 72 du coulisseau 62 est en appui sur la butée arrière 70, de telle sorte que le tiroir distributeur 42 se trouve dans la position arrière représentée sur la figure 2. La mise en communication des orifices 46 et 50 qui en résulte permet de relier la chambre 40 à la source d'air comprimé qui est raccordée à la tuyauterie 48. L'air comprimé admis dans la chambre 40 agit sur la membrane 36 de façon à chasser l'eau contenue dans la chambre 38 vers la chambre 26, par l'interme- diaire du passage 28. Ce mouvement est rendu possible par le fait que le tiroir 42 relie simultanément la chambre 24 à L'atmosphère externe en mettant en communication l'orifice 52 avec L'évent 58. IL est à noter que Le réglage Qe la section du passage 28 à l'aide de la vis de réglage 32 permet de faire varier la vitesse d'écoulement de l'eau entre la chambre 38 et la chambre 26 et, par conséquent, la vitesse de déplacement du piston 20 et de la lame de scie 14 qui lui est associée. Peu avant la fin du mouvement avant de la scie 14, la partie 72 du coulisseau 62 vient en appui sur la butée avant 68 comme l'illustre La figure 1. La fin de La course de la lame de scie 14 a alors pour conséquence de déplacer le tiroir 42 Légèrement vers l'avant dans la position représentée sur la figure 1. Dans cette nouvelle position du tiroir distributeur, la source d'air comprimé qui est raccordée sur la tuyauterie 48 est mise en communication avec la chambre 24. Simultanément, ta chambre 40 est mise en communication avec L'atmosphère externe par L'évent 60. La pression différentielle appliquée sur le piston 20 se trouve donc inversée et celui-ci se déplace vers l'arrière, entraînant avec lui la lame de scie 14. Au cours de ce mouvement, l'eau contenue dans la chambre 26 regagne la chambre 38 par le passage 28. Peu avant la fin de course retour du piston 20, la partie 72 du coulisseau 62 vient à nouveau en appui sur la butée arrière 70, ce qui a pour effet de ramener le tiroir 42 dans la position arrière représentée sur la figure 2. Le mouvement alternatif aller et retour de la lame de scie 14 se poursuit ainsi jusqu'à ce qu'on déconnecte la source d'air comprimé de la tuyauterie 48. On comprend que le déplacement des butées avant 68 et arrière 70 permet de modifier la course du piston 20 et, par conséquent, celle de la lame de scie 14. La scie qui vient d'être décrite en se reférant aux figures 1 et 2 est utilisable en téléopération car elle est Légère (de l'ordre de 3,5 kg) et ne transmet ni effort ni vibration. De plus, elle ne nécessite pas de lubrification, ce qui permet de l'ut;- liser sans inconvénient å L'intérieur d'une cellule de confinement sous rayonnements ionisants. En outre, elle peut de plus être utilisée comme outillage à main. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes. En particulier, les fluides de commande qui sont de préférence de l'eau et de l'air peuvent etre remplacés par d'autres fluides présentant des conditions de fonctionnement satisfaisantes dans l'application envisagée et même par un fluide unique. En particulier, la chambre de commande 30 peut être supprimée, le système de commande fluidique agissant alors directement sur chacune des chambres 24 et 26 définies de part et d'autre du piston 20. La commande peut alors être soit entièrement pneumatique, soit entièrement hydraulique. Dans ce dernier cas, la source d'air comprimé est remplacée par une pompe. Bien entendu, lorsque le gaz utilisé n'est pas de l'air, les évents 60 et 58 sont reliés à des chambres sans pression. De façon comparable, la détection des positions avant et arrière de la lame de scie 14 peut être réalisée par des moyens différents des butées mécaniques décrites. En particulier, on peut envisager d'utiliser des microcontacts électriques servant à commander à distance le déplacement du distributeur. Bien entendu, d'autres modifications mineures peuvent également être effectuées, telles que le remplacement de la membrane 36 par tout autre système à cloison mobile (piston, etc...). De même, les cana listions 54 et 56 peuvent être remplacées par des passages formés directement à l'intérieur du boitier 10. REVENDICATIONS 1. Scie alternative à commande par fluide, comprenant une Lame de scie (14) et des moyens pour commander alternativement un mouvement aller et un mouvement retour de ladite lame selon une direction de coupe donnée, caractérisée en ce que lesdits moyens de commande du mouvement de la lame comprennent - un piston (20) mobile dans un cylindre (12) pour définir à l'intérieur de celui-ci deux chambres (24, 26) à volume variable ; - des moyens (68, 70,72) pour détecter la fin de course avant et la fin de course arrière de ladite lame ;; - des moyens (42) pour injecter un fluide dans l'une desdites chambres et pour évacuer simultanément un fluide de l'autre chambre, et inversement, afin de commander alternativement un mouvement aller et un mouvement retour du piston, lorsque les moyens de détection détectent respectivement la fin de course arrière et la fin de course avant de ladite lame, et - des moyens (18) pour transmettre à ladite lame les mouvements aller et retour du piston. 2. Scie selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens (42) d'injection et d'évacuation de fluide commandent simultanément la mise en communication d'une première (24) desdites chambres à volume variable dans laquelle l'injection de fluide assure le mouvement retour du piston (20) avec une source de fluide sous pression et la mise' en communication d'une chambre (30) de commande de l'injection et de l'évacuation du fluide dans la deuxième chambre à volume variable (26) avec un évent (58, 60) et inversement, lorsque les moyens de détection de fin de course (68, 70, 72) détectent respectivement la fin de course avant et la fin de course arrière de ladite lame. 3. Scie selon la revendication 2, caractérisée en ce que la deuxième chambre à volume variable (26) est remplie de liquide et communique avec ladite chambre de commande (30) par au moins un passage (28) de section réduite, une cloison mobile (36) étant prévue dans la chambre de commande pour séparer le gaz du liquide. 4. Scie selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit passage (28) de section réduite comporte des moyens de réglage (32) de ladite section permettant de modifier la vitesse de déplacement du piston (20) dans son cylindre (12). 5. Scie selon L'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'injection et d'évacuation de fluide comprennent un tiroir distributeur (42) dont le déplacement à l'inté- rieur d'un alésage (44) est commandé par les moyens de détection de fin de course (68, 70, 72), pour mettre alternativement en communication un orifice d'entrée (46) relié à ladite source de fluide sous pression avec un premier orifice de sortie (50) relié à ladite chambre de commande (40) et avec un deuxième orifice de sortie (52) relié à la première chambre à volume variable (24), et pour mettre alternativement en communication le deuxième orifice de sortie (50) avec un deuxième évent (58) et Le premier orifice de sortie (52) avec un premier évent (60), lorsque les moyens de détection de fin de course (68, 70, 72) détectent respectivement la fin de course arrière et la fin de course avant de ladite lame. 6. Scie selon la revendication 5, caractérisée en ce que le cylindre (12) et l'alésage (44) sont formés dans un boîtier (10) et définissent des axes parallèles, les moyens de détection de fin de course comprenant une liaison avec jeu (68, 70, 72) parallèlement auxdits axes reliant le piston (20) et le tiroir ( 4 2 ) . 7. Scie selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite liaison (68, 70, 72) comprend des moyens de réglage du jeu (68, 70) permettant de modifier la course du piston. 8. Scie selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le fluide est de l'air et en ce que le liquide est de l'eau 9. Scie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'axe du piston (20) est parallèle à la direction de coupe, les moyens pour transmettre à la lame (14) les mouvements du piston comprenant une tige (18) solidaire du piston et portant ladite lame.