Brevet FR2570634A1 — publié le 19860328

706'34 Dispositif pour maintenir, de façon télécommandée, en bon état des parties d'une installation nucléaire protégée L'invention concerne un dispositif télécommandable de manipulation à distance, destiné à être utilisé dans des cellules de grande taille, utilisées dans la technique des processus industriels et chargées de façon radioactive, d'installations de retraitement de combustibles nucléaires irradiés, comportant un robot industriel commandé par l'in- termédiaire d'un calculateur industriel et qui, pour la dé- termination de la position d'un bras articulé au niveau d'une articulation du robot, est équipé d'un capteur rota- tif, qui détermine la position angulaire du bras articulé et qui est réalisé sous la forme d'un résolveur dont la construction est basée sur le principe d'induction. Les installations servant au retraitement de combus- tibles nucléaires épuisés comportent, pour recevoir la par- tie intervenant dans la technique opératoire, ce qu'on ap- pelle des cellules "chaudes" de grandes dimensions. Dans ces cellules de grandes dimensions fournissant une protec- to tion contre le rayonnement, les composants opératoires sont installés dans des baies ou des chassis (que l'on dé- signe par le terme racks). Les travaux de maintien en bon état à l'intérieur de la cellule de grandes dimensions, chargée par un rayonne- ment radioactif, doivent être exécutés autant que possible sans nécessiter l'entrée d'un opérateur dans la cel- lule. C'est pourquoi il a été proposé d'exécuter les tra- vaux de maintien en bon état, au moyen de machines mobiles de manipulation à distance. Jusqu'alors on a proposé d'installer des systèmes de support de manipulateurs permettant un accès horizontal aux composants opératoires, à partir d'un passage central. Un tel système de support de manipulateur fournit la possibi- lité d'utiliser des servomanipulateurs ou des manipulateurs de force électriques ainsi que des robots ou des appareils programmables. L'utilisation d'un robot dans la cellule chargée radioactivement entraînait jusqu'alors des difficultés, étant donné que ses codeurs angulaires devenaient défail- lants sous l'effet de la charge radioactive. Les codeurs angulaires détectent les signaux d'information par l'inter- médiaire de modèles d'images optiques. De tels codeurs an- gulaires ne sont pas fiables dans le champ de rayonnement, étant donné que les composants à semiconducteurs sont in- fluencés par le rayonnement et peuvent délivrer par consé- quent des informations erronées. C'est pourquoi il a déjà été proposé d'utiliser, en tant que capteurs rotatifs et à la place des codeurs angu- laires, des résolveurs qui réalisent un comptage électroma- gnétique d'impulsions. Les signaux d'information sont obte- nus par induction. Au début du comptage, le résolveur se trouve dans une position de zéro définie. Les résolveurs induisent dans une bobine des signaux d'information qui caractérisent, après un comptage, la po- sition du bras articulé mobile associé du robot (demande de brevet allemand publiéesous le n 24 28 573). Assurément, il s'est avéré que par exemple lorsqu'un robot est à l'état débranché, une modification de la posi- tion du bras articulé considéré peutintervenir sous l'ac- tion de la force de pesanteur dirigée vers le bas. A l'état débranché, la position du bras articulé, qui a été détectée en dernier et qui reste mémorisée en tant que position réel- le dans le calculateur,varie. Après le branchement du ro- bot, la position du bras articulé est différente de celle connue par le calculateur. Le résolveur et le compteur ne sont plus réglés sur le point zéro du bras articulé. Un pro- cessus de comptage fournit alors une information erronée et n'indique pas la position ou l'emplacement réel du bras articulé. Cette possibilité désavantageuse du décalage du bras arti- C culé du robot par rapport au zéro de comptage qui a été fixé une fois pour toutes, peut également se produire pendant le fonctionnement. On connaît un dispositif (demande de brevet allemand mise & l'inspection publique sous le n 24 42 865), dont la précision de réglage est indépendante de la charge et de l'usure. Dans le cas de cette proposition un disque, qui porte des butées, est monté en étant bloqué en rotation, mais déplaçable axialement. On connaît un robot (demande de brevet allemand pu- bliée sous le n 28 31 361), qui comporte un dispositif de rappel pourvu de deux butées. Les butées représentent une position de repos limitée. Un manipulateur programmable est décrit dans la de- mande de brevet allemand publiée sous le no 30 45 094. L'invention a pour but de réaliser un dispositif de manipulation à distance du type décrit plus haut de manière qu'en permanence il existe une ligne d'informations, par l'in- ternédiaire de laquelle on puisse détecter des variations de posi- tion et des écarts par rapport à l'état du bras articulé, qui est connu par le calculateur. Ce problème est résolu,conformément à l'invention, grâce au fait que l'arbre du résolveur peutêtre entraîné en otation par l'arbre d'entraînement de l'articulation du ro- bot, qui est relié avec blocage en rotation au bras articu- lé devant être contrôlé, que cet arbre d'entraînement est monté, de façon à pouvoir tourner, sur l'autre bras arti- culé de l'articulation du robot, qu'un repère matériel du zéro est fixé à demeure sur ce. bras articulé, qu'un second résolveur est monté coaxialement à l'arbre du premier ré- solveur, que le second résolveur comporte, sur son arbre, r un dispositif approprié qui peut êtreentraîné en rotation par l'arbre par rapport au repère matériel du zéro et que le se- cond résolveur muni de son dispositif et monté sur J3'arbre peut être déplacé par rapport a un dispositif matériel mon- té sur l'arbre du premier résolveur. 1ú On introduit lesecondrésolveur dans l'arbre du pre- mier résolveur uniquement pour contrôler les conditions réel- les du bras articulé devant être contrôlé. Ensuite le se- cond résolveur se déplace depuis un repère matériel du zéro situé sur le bras articulé choisi en tant que référence, en direction d'un repère de zéro situé sur l'arbre du pre- mier résolveur. Pendant ce déplacement, la position varia- ble de l'autre bras articulé ou du résolveur principal par rapport au repère matériel du zéro sur le bras articulé de référence peut être comptée par l'intermédiaire du second résolveur. Ceci permet de contrôler indirectement la posi- tion réelle de l'autre bras articulé. Cette information chiffrée est envoyée au calculateur. Alors la position ini- tiale réelle du résolveur principal peut être prise en comp- te par le calculateur, lors du fonctionnement ultérieur du robot. La position réelle de l'autre bras articulé est pré- sente en tant qu'information grâce à une telle comparaison valeur réelle/valeur de consigne, qui est alors possible. Un fonctionnement ultérieur est par conséquent possible sans aucune perturbation. Ce contrôle à l'aide du second résolveur est possible aussi souvent que l'on veut, c'est- à-dire même lors du fonctionnement du robot. Il est égale- ment possible de réaliser un contrôle permanent pour savoir si la position détectée et affichée par les instruments est effectivement vraie. Après la mesure considérée, un moteur ramène le ré- solveur de contrôle, par l'intermédiaire d'un arbre, dans sa position nulle. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ar- bre du résolveur est disposé coaxialement par rapport à -l'arbre d'entraînement et est relié avec blocage en rota- tion à ce dernier. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier et le second résolveurs sont montés coaxialement 1C l'un à l'autre dans un carter raccordé par brides sur le bras articulé, le repère matériel fixe du zéro est réalisé, dans le carter, sous la forme d'une vis de régla- ge, le dispositif monté sur l'arbre du résolveur de con- trôle est un moyeu sur lequel est montée une aiguille, et le dispositif matériel monté sur l'arbre du premier résol- veur est un moyeu sur lequel est montée une aiguille. Selon une autre caractéristique de l'invention, les aiguilles des deux moyeux à aiguilles comportent des sur- faces de glissement obliques qui possèdent des inclinai- sons opposées et les aiguilles possèdent des surfaces de contact tournées l'une vers l'autre. Selon une autre caractéristique de l'invention, le résolveur de contrôle est monté de façon à pouvoir se dé- placer axialement dans le carter. Selon une autre caractéristique de l'invention, le résolveur de contrôle est déplaçable dans des rainures de guidage parallèles à l'axe, du carter,et un moteur électri- que comportant une transmission à broche filetée et permet- tant de déplacer axialement le résolveur de contrôle,est monté sur le carter. L'invention peut être utilisée indépendamment du fait que le premier résolveur est disposé coaxialement à l'ar- bre d'entraînement de l'articulation du robot ou, en rai- son d'un manque de place, à l'extérieur de l'axe de l'ar- bre. Dans ce second cas, le mouvement de rotation de l'ar- bre d'entraînement est transmis,d'une manière connue en soi, par 'intermédiaire d'une courroie dentée,au résolveur. Ega- lement dans ce cas,le résolveur de contrôle est disposé, con- formément à l'invention, coaxialement par rapport au pre- E mier résolveur. L'invention permet d'utiliser des robots industriels dans des cellules chaudes et de les commander par l'inter- médiaire de calculateurs industriels. De ce fait des cycles de travail deviennent meilleur marché et plus sûrs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une articulation comportant deux bras articulés pouvant pivoter l'un par rapport à l'autre; - la figure 2 représente une vue en élévation laté- rale de la figure 1, avec représentation en coupe d'un dis- positif de mesure contenant deux résolveurs et à l'aide du- quel les informations angulaires sont enregistrées; - la figure 3 représente une vue en coupe, à plus grande échelle, du dispositif de mesure de la figure 2, a- fin d'en montrer les détails; et - la figure 4 représente une vue détaillée d'une partie de la figure 3, suivant la direction de la flèche IV. L'articulation d'un robot, représentée sur les figu- res 1 et 2, comporte un bras articulé 5 dont une extrémité est reliée par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement 7 à un autre bras articulé 9, de manière à pouvoir pivoter par rapport à ce dernier. L'arbre d'entraînement 7 est re- lié avec blocage en rotation au bras articulé 9 et est mon- té, de façon à pouvoir tourner, dans des perçages ménagés dans l'extrémité du bras articulé 5. Sur le bras articulé 5 se trouve fixé un carter 11 (figure 2), dans lequel est disposé un premier résolveur 13, à savoir le résolveur principal. L'arbre 15 du résol- veur principal 13 est accouplé, avec blocage en rotation, à l'arbre d'entraînement 7 du bras articulé 9. Un moyeu I7 muni d'une aiguille est fixé, selon une liaison par formes complémentaires, sur l'autre extrémité de l'arbre 15 du ré- solveur principal 13. Un second résolveur 19, à savoir le résolveur de con- trôle, est disposé coaxialement au résolveur principal 13, dans le carter 11. L'arbre 21 du résolveur de contrôle 19 comporte, sur son extrémité qui est tournée vers le résol- veur principal 13, un moyeu 23 qui, porte une aiguille 25. L'aiguille 25 prend appui, dans la position de repos,-sur une vis de réglage 27 vissée dans le carter 11. Sur la figure 3, on a représenté le carter 1l raccor- dé par brides au bras articulé 5, selon une vue en coupe à plus grande échelle, afin d'améliorer la clarté du dessin. Le carter 11 est raccordé par brides coaxialement à l'ar- bre d'articulation 7. Un résolveur principal 13 est fixé dans le carter 11. L'arbre 15 est accouplé, avec blocage en rotation, au ni- veau d'une extrémité de l'arbre d'entraînement 7. Sur l'au- tre extrémité de l'arbre 15 du résolveur principal 13 se trouve fixé le moyeu 17 à aiguille, qui tourne avec l'ar- bre 15. Le moyeu à aiguille 17 comporte une aiguille 31. La position de l'aiguille 31 correspond à la position res- pective de l'arbre d'entraînement 7 de l'articulation et par conséquent la position du bras articulé 9 par rapport au bras articulé 5, qui sert de bras de référence. Le second résolveur 19 est monté coaxialement au ré- solveur principal 13, de manière à pouvoir se déplacer, dans deux rainures de guidage 33 et 35 parallèles à l'axe, diamétralement opposes et ménagéesdans le carter 11. Ce se- cond résolveur 19 est le résolveur de contrôle, au moyen duquel l'écart de la position du bras articulé 9 par rap- port à la position affichée doit être déterminé. Le carter 11 est fermé par un couvercle 37 sur l'ex- 70634 trémité située à l'opposé de l'articulation. Sur ce couver- cle 37 se trouve raccordé par brides un carter plus petit 39, dans lequel est monté un moteur électrique 41 qui peut déplacer une broche filetée 45 par l'intermédiaire d'un pignon 43. La broche filetée 45 est montée de façon à pou- voir glisser dans le couvercle 37. La broche filetée 45 est fixée sur le résolveur de contrôle 19 de sorte que ce dernier peut être déplacé dans les rainures de guidage 3 et 35 lors d'un déplacement de la broche filetée 45. L'arbre 21, qui traverse le résolveur de contrôle 19, comporte, sur son extrémité voisine du résolveur principal 13, le moyeu à aiguille 23 qui porte l'aiguille 25. Une surface inférieure de contact 51 de cette aiguille 25 s'applique sur la vis de réglage 27 vissée dans le carter 11. L'aiguille 25 comporte vers I'avant une surface de glissement oblique 52. L'aiguille 31 située sur le moyeu 17 du résolveur principal 13 comporte également vers l'avant une surface de glissement oblique 54. Les surfaces de glis- sement 52 et 54 possedent des inclinaisons opposées. L'aiguille 31 est munie d'une surface de contact de mesure 53, qui doit coopérer avec une surface de contact de mesure 55 de l'aiguille 25. Sur l'autre extrémité de l'arbre 21 du résolveur de contrôle 19 se trouve montée une roue d'entraînement 61 pour un dispositif d'entraînement à cordon 63, qui comnporte un moteur électrique 65 monté sur le résolveur de contrôle 19. L'arbre mené du moteur électrique 65 comporte une roue d'entraînement 67 qui est reliée par l'intermédiaire d'un cordon 69 à la roue d'entraînement 61 du résolveur de contrôle 19. A l'arbre 21 est communiqué un mouvement de rotation par l'intermédiaire du dispositif d'entraînement à cordon 63. Le mode de fonctionnement du dispositif décrit pré- cédemment est le suivant: Lors du fonctionnement du robot, l'articulation représentée est explorée par l'intermédiaire du premier résolveur 13 et par conséquent des informations concernant la position du bras articulé 9 par rapport au bras articu- lé 5 sont obtenues. La position de l'aiguille 31 du moyeu à aiguille 17 correspond alors à la position de l'arbre d'entraînement 7 de l'articulation. Le bras articulé 5 est relié rigidement au carter 11 et sert de bras de référence. Pour une mesure de contrôle de la position réelle du bras articulé 9, on actionne le moteur 41 et le résol- veur de contrôle 19 est déplacé par l'intermédiaire de la broche filetée 45 depuis la position A jusque dans la posi- tion A'. L'aiguille 25, qui est disposée sur l'arbre 21 et qui s'appuie, dans sa position de repos, par sa surface de contact 51 sur la vis de réglage 27 vissée dans le carter 11,devient libre et est entraînée en rotation, pour l'exécu- tion de la mesure de contrôle, par le moteur 65 et par l'in- termédiaire du dispositif d'entraînement à cordon 63 et de l'arbre 21, dans le sens des aiguilles d'une montre (di- rection d'observation de A vers A') autour du moyeu à aiguille 31 du résolveur principal 13, jusqu'à ce que les deux surfaces de mesure de contact 53 et 55 des aiguilles et 31 viennent en contact. La rotation, qui est exécutée par le moyeu à aiguille 23 du résolveur de contrôle 19 jusqu'à l'établissement du contact, est le résultat de la mesure de contrôle. Des signaux d'information, qui sont envoyés au calculateur,,ont été produits lors de cette rota- tion dans le résolveur de contrôle 19. Ces signaux d'infor- mation sont comparés, dans le calculateur, aux signaux fournis par le résolveur principal 13, et des écarts sont déterminés. Si l'aiguille 31 prend, pendant un contrôle, une posi- tion sensiblement opposée à l'aiguille 25, les surfaces de glissement obliques 52 et 54 glissent l'une sur l'autre lors de l'introduction du résolveur de contrôle 19. Ce faisant, l'aiguille 25 tourne déjà dans le sens des aiguilles d'une montre pendant le glissement des surfaces de glissement 52 et 54 l'une sur l'autre. Ce début de rotation est dé- tecté et est décompté par le résolveur de contrôle 19. Grâce à cet agencement, on empêche toute zone morte du dispositif de mesure. Le cordon 69,utilisé dans le dispositif d'entraine- ment à cordon 63, est soumis à une légère tension préalable telle qu'après la venue en contact des aiguilles 25 et 31, le couple du moteur 65 est supprimé. A la fin de la mesure de contrôle et du traitement de l'information chiffrée, l'arbre 21 du résolveur de con- trôle 19 est légèrement entraîné selon une rotation rétro- grade. Alors, le résolveur de contrôle 19 est ramené à nou- veau, par déplacement de la broche filetée 45, de la posi- tion A' dans la position A qui est représentée sur le des- sin. L'arbre 21 du résolveur de contrôle 19 est entrainé en rotation par l'intermédiaire du moteur 41 jusqu'à ce que l'aiguille 25 s'applique à nouveau par sa surface de contact 51 sur la vis de réglage 27. Le résolveur de con- trble 19 est à nouveau dans sa position initiale, sa posi- tion de zéro. Liste des références Bras articulé 7 Arbre d'entraînement 9 Bras articulé 11 Carter 13 Premier résolveur; résolveur principal Arbre; résolveur principal 17 Moyeu à aiguille; résolveur principal 19 Second résolveur; résolveur de contrôle 21 Arbre; résolveur de contrôle 23 Moyeu à aiguille; résolveur de contrôle Aiguille; résolveur de contrôle 27 Vis de réglage 31 Aiguille; résolveur principal 33 Rainure de guidage 37 Couvercle 39 Petit carter 41 Moteur électrique 43 Pignon Broche filetée 51 Surface de contact pour la vis de réglage 27 52 Surface de glissement oblique 53 Surface de contact de mesure de l'aiguille 31 54 Surface de glissement oblique Surface de contact de mesure de l'aiguille 25 61 Roue d'entraînement 63 Dispositif d'entraînement à cordon Moteur électrique 67 Roue d'entraînement 69 Cordon 2 706x' REVENDICATIONS 1. Dispositif télécommandable de manipulation à dis- tance, destiné à être utilisé dans des cellules de grande taille utilisées dans la technique des processus indus- triels et chargées radioactivement, d'installations de retraitement de combustibles nucléaires irradiés, com- portant un robot industriel commandé par l'intermédiaire d'un calculateur industriel et qui, pour la détermination de la position d'un bras articulé au niveau d'une articu- lation du robot, est équipé d'un capteur rotatif qui dé- termine la position angulaire du bras articulé et qui est réalisé sous la forme d'un résolveur dont la construction est basée sur le principe d'induction, caractérisé par le fait que l'arbre (15) du résolveur (13) peutêtreertiainé en rotationpar l'arbre d'entraînement (7) de l'articulation du robot, qui est relié avec blocage en rotation au bras articulé (9) devant être contrôlé, que cet arbre d'entraî- nement (7) est monté, de façon à pouvoir tourner, sur l'au- tre bras articulé (5) de l'articulation du robot, qu'un re- pèrematériel du zéro (27) est fixé à demeure sur ce bras articulé (5), qu'un second résolveur (19) est monté coaxia- lement à l'arbre (15) du premier résolveur (13), que le se- cond résolveur (19) comporte, sur son arbre (21), un dispo- sitif approprié (23, 25) qui peutêtre erraîné enrotation par l'arbre (21) par rapport au repère matériel du zéro (27) et cue le second résolveur (19) muni de son dispositif (23, ) et monté sur l'arbre (21) peut être déplacé par rapport à un dispositifmatériel (17, 31) monté sur l'arbre (15) du premier résolveur (13). 2. Dispositif télécommandable de manipulation à dis- tance suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'arbre (15) du résolveur (13) est disposé coaxialement par rapport à l'arbre d'entraînement (7) et est relié avec blocage en rotation à ce dernier. 3. Dispositif télécommandable de manipulation à dis- tance selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier et le second résolveurs (13 ou 19) sont montés coaxialement J'un à l'autre dans un carter (11) raccordé par brides au bras articulé (5), que le repère matériel fixe du zéro (27) est réalisé, dans le car- ter (11), sous la forme d'une vis de réglage (27) vis- sée, que le dispositif (23, 25) monté sur l'arbre (21) du résolveur de contrôle (19) est un moyeu (23) sur lequel est montée une aiguille (25), et que le dispositif matériel (17, 31) monté sur l'arbre (15) du premier résolveur (13) est un moyeu (17) sur lequel est monté une aiguille (31). 4. Dispositif télécommandable de manipulation à dis- tance suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les aiguilles (25, 31) des deux moyeux à aiguilles (17, 23) comportent des surfaces de glissement obliques (52, 54) qui possèdent des inclinaisons opposées et que les aiguil- les (25, 31) possèdent des surfaces de contact (53, 55) tournées l'une vers l'autre. 5. Dispositif télécommandable de manipulation à dis- tance suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le résolveur de contrôle (17) est monté de façon à pou- voir se déplacer axialement dans le carter (11). 6. Dispositif télécommandable de manipulation à dis- tance suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le résolveur de contrôle (19) est déplaçable dans des rainures de guidage (33, 35) parallèles à l'axe, du carter (11), et qu'un moteur électrique (41) comportant une trans- mission à broche filetée (43, 45) et permettant de déplacer axialement le résolveur de contrôle (19) est monté sur le carter (11). 7. Dispositif télécommandable de manipulation à dis- tance suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'arbre (21) du résolveur de contrôle (19) est relié, de façon à pouvoir tourner, par l'intermédiaire d'un dispositif d'entraînement à cordon (63), à un moteur électrique (65) monté sur le résolveur de contrôle (19).