Brevet FR2564362A1 — publié le 19851122

ROBOT DE TRAVAIL A L'INTERIEUR D'UNE CAPACITE, PROCEDE DE MISE EN POSITION DE TRAVAIL D'UN OUTIL A L'INTERIEUR D'UNE CAPACITE A L'AIDE D'UN TEL ROBOT ET PROCEDE DE CHANGEMENT D'OUTIL SUR UN TEL ROBOT. La présente invention a pour objet un robot de travail à l'intérieur d'une capacité telle que par exemple un générateur de vapeur de centrale nucléaire dans lequel on doit intervenir à l'aide d'un ou plusieurs outils ou d'un outillage de contrôle des tubes équipant ce générateur. Le robot de travail selon l'invention trouve plus particulièrement son application dans les capacités hautement radioactives ou contaminées présentant une ouverture d'accès communément appelée trou d'homme. Lorsque l'on doit intervenir en milieu radioactif, la sécurité du personnel d'intervention qui risque d'être fortement contaminé ou irradié lors des opérations à effectuer représente un problème essentiel. Pour assurer la mise en oeuvre de certains outillages travaillant dans ces milieux contaminés, il s'avère donc nécessaire de disposer d'une machine, d'un manipulateur ou de tout autre dispositif qui puisse être mis en oeuvre seul et qui soit susceptible de mettre en oeuvre d'autres machines autonomes ou non appelées ici sous le terme générique d'outil. Les techniques actuelles de mise en oeuvre de tels outils font essentiellement appel à l'intervention, d'une durée variable, d'opérateurs qui sont alors exposés fortement aux agressions contaminantes ou irradiantes du milieu nucléaire. On a déjà proposé des dispositifs de mise en oeuvre d'outils à l'intérieur de capacités, du type fermé dans -lesquelles on accède par un trou d'homme, pour permettre la réalisation d'intervention à l'intérieur et qui nécessitent un dispositif de reprise d'efforts et de positionnement qui prend appui, soit à l'extérieur de la capacité dans l'environnement avoisinant, soit sur des organes spécifiques situés à l'intérieur de la capacité. De tels dispositifs sont illustrés par exemple dans les demandes de brevet d'invention fran çais publiées sous les numéros 2 382 986, 2 394 374 et 2 500 354.Un des inconvénients majeur de ces dispositifs réside dans la servitude constituée par les points d'accrochage, qu'ils soient prévus lors de la conception de la capacité proprement dite ou de son environnement, soiti ce qui est extrêmement pénalisant au regard des risques de contamination en milieu nucléaire, qu'ils doivent être ajoutés manuellement par des modifications apportées aux capacités et à leur environnement. L'invention a pour but de proposer un dispositif qui permette de mettre en oeuvre un outil à l'intérieur d'une capacité sans aucune modification de cette capacité ou de son environnement. Dans ce but, l'invention propose un robot de travail à l'intérieur d'une capacité comportant une ouverture d'inspection cylindrique caractérisé en ce qu'il comporte un châssis prenant appui et étant fixé sur la périphérie de ladite ouverture, sur lequel est articulée une poutre orientable dont une première extrémité est susceptible de pivoter autour d'un premier axe d'articulation entre une position de mise en place et d'approvisionnement dans laquelle elle est sensiblement coaxiale à l'axe de l'ouverture cylindrique et une position de travail dans laquelle elle forme un angle déterminé avec ledit axe de l'ouverture cylindrique, et une poutre rotative dont une extrémité est montée tournante sur l'extrémité libre de ladite poutre orientable autour d'un axe de pivotement perpendiculaire à la direction générale de cette dernière, ladite poutre rotative étant prévue pour recevoir un outil. L'invention permet ainsi la mise en oeuvre aisée et précise, sans intervention humaine,d'outils à l'intérieur d'une capacité sans qu'il soit nécessaire de modifier en quoi que ce soit la capacité ou son environnement et sans avoir à exposer les opérateurs aux agressions de type nucléaire ou autre. L'invention a également pour but de permettre d'effectuer un changement de l'outil de travail équipant le robot de travail sans qu'il soit pour cela nécessaire de démonter le robot de travail de la capacité qu'il équipe. Dans ce but, la poutre rotative est une poutre télescopique susceptible de se déployer d'une part à l'intérieur de la capacité lorsque la poutre orientable occupe sa position de travail et d'autre part à l'extérieur de la capacité lorsque la poutre orientable est dans sa position de mise en place et d'approvisionnement, pour permettre le changement de l'outil. L'invention propose également un procédé de mise en position de travail d'un outil à l'intérieur d'une capacité à l'aide d'un robot de travail du type mentionné plus haut caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) mettre en place le châssis dans l'ouverture cylin drique en le faisant pénétrer à l'intérieur de la capacité parallèlement à l'axe de l T ouverture cylindrique b) fixer le châssis ainsi mis en place c) faire pivoter la poutre orientable jusqu'à sa posi tion de travail ; et d) faire tourner la poutre rotative autour de son axe de pivotement jusqu atteindre une position de travail. L'invention propose enfin un procédé de changement d'outil sur un robot de travail à l'intérieur d'une capacité caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes A) faire tourner la poutre rotative autour de son axe de pivotement jusqu'à ce qu'elle soit superposée à la poutre orientable ; B) faire pivoter la poutre orientable jusqu'à sa posi tion d'approvisionnement ;; C) déployer la poutre rotative télescopique à l'exté rieur de la capacité jusqu'à ce que le premier outil soit accessible depuis l'extérieur D) procéder au changement d'outil E) mettre le second outil en position de travail selon le procédé mentionné plus haut D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un robot de travail réalisé conformément aux enseignements de la présente invention qui équipe un générateur de vapeur de centrale nucléaire - la figure 2 est une vue en perspective agrandie des principaux composants définissant la cinématique du robot de travail de la figure l ;; - la figure 3 est une vue schématique représentant le robot de travail lorsqu'il vient d'être mis en place à l'intérieur de la capacité - les figures 4, 5 et 6 représentent diverses étapes successives du déploiement du robot visant à mettre en position de travail l'outil dont il est équipé - la figure 7 est une vue montrant la position occupée par le robot lorsque l'on désire effectuer un change ment d'outil ; et - la figure 8 est une série de vues 8a à 8f représen tant les diverses phases du déploiement du robot à l'intérieur de la capacité. - les figures 9 et 10 sont des vues similaires à celles des figures 1 et 6 dans lesquelles l'outil monté sur le robot est légèrement différent. On a représenté à la figure 1 en perspective éclatée une partie d'une tête de canalisation 10 d'un générateur de vapeur nucléaire 12 comportant une plaque tubulaire 14 prévue pour recevoir une pluralité de tubes s'étendant à partir d'elle. La tête de canalisation.l0 possède de façon générale une paroi sphérique 16 et une ouverture cylindrique d'accès appelée trou d'homme 18 disposée dans la paroi sphérique pour assurer l'accès à l'intérieur de celle-ci. Une plaque de séparation 20 divise la tête 10 en compartiment d'entrée et compartiment de sortie séparés, dont un seul est représenté sur la figure 1. Un robot de travail 22 est représenté qui comprend un châssis de fixation 24, une poutre orientable 26, une poutre rotative 28 et un chariot porte-outils 58. Le châssis 24 prend appui et est fixé sur la périphérie de l'ouverture cylindrique 18. Le châssis 24 peut par exemple être fixé au moyen d'un dispositif d'accrochage, non représenté, coopérant avec les goujons ou les trous de goujons assurant habituellement la fixation du couvercle de fermeture du trou d'homme.La poutre orientable 26 est articulée par sa première extrémité 32 sur le châssis 24 autour d'un premier axe d'articulation 34 autour duquel elle est susceptible de pivoter entre une position de mise en place et d'approvisionnement représentée notamment aux figures 3 et 7 dans laquelle elle est sensiblement coaxiale à l'axe 36 de l'ouverture cylindrique 18, et une position de travail illustrée notamment aux figures 1, 2 et 6 dans laquelle elle forme un angle déterminé i avec l'axe 36 de l'ouver- ture cylindrique 18. La poutre rotative 28 est montée tournante sur l'extrémité libre 38 de la poutre orientable 26 autour d'un axe de pivotement 40 monté au voisinage de l'extrémité libre de la poutre orientable 26 et sensiblement perpendiculaire à la direction générale de cette dernière. Afin de permettre un réglage précis de la position géométrique de la poutre orientable lorsque cette dernière occupe sa position de travail, par rapport à la plaque tubulaire 14, celle-ci est articulée sur le châssis support 24 autour d'un second axe d'articulation 42, perpendiculaire au premier axe d'articulation 34. Dans le mode de réalisation représenté, et comme on peut le constater à la figure 2, le second axe d'articulation 42 est matérialisé par un chemin de coulissement circulaire 44 sur lequel la poutre orientable 26 vient coulisser au moyen d'un profil complémentaire 46. Afin de maintenir la poutre orientable dans sa position de travail par rapport au châssis 24, le robot comporte une biellette d'appui 48 dont les extrémités sont fixées respectivement d'une part au châssis 24 en un point fixe 50 et d'autre part à la poutre orientable 26 par un dispositif coulissant non représenté. La poutre rotative 28 est une poutre télescopique susceptible de se déployer d'une part à l'intérieur de la capacité, comme cela est représenté aux figures 1 et 2 lorsque la poutre orientable 26 occupe sa position de travail et d'autre part à l'extérieur de la capacité, comme cela est représenté à la figure 7,- lorsque la poutre orientable est dans sa position de mise en place et d'approvisionnement pour permettre le changement de l'outil comme cela sera expliqué plus loin. Dans le mode de réalisation représenté, la poutre rotative télescopique 28 est une poutre en trois éléments comprenant-la poutre rotative de base 28 proprement dite, une coulisse intermédiaire 52 et une coulisse extrême 54. Le déploiement ou le repliement de la poutre rotative télescopique en trois éléments est actionné par un moteur unique agissant sur une transmission de mouvement du type à courroie ou à chaîne (éléments non représentés). Selon une autre caractéristique de l'invention, l'outil dè travail 56, ici constitué par un dispositif communé mentappelé araignée de contrôle, est monté sur la poutre rotative coulissante 28 par l'intermédiaire d'un chariot porte-outils 58 monté coulissant dans un rail 60 formé à la partie supérieure de la poutre rotative 28. La course du chariot coulissant 58 est sensiblement égale à la longueur déployée de la poutre télescopique c'est-à-dire qu'il peut se déplacer d'une extrémité à l'autre de cette dernière lorsque celle-ci est entierement ou partiellement déployée à l'intérieur de la capacité. Afin, comme cela sera expliqué ultérieurement, de permettre le déploiement de la poutre-télescopique à l'extérieur de la capacité, le chariot porte-outils est articulé autour d'un axe de basculement 62 autour duquel il peut basculer entre une position de travail représentée aux figures 1, 2 et 6 et une position de mise en place ou d'approvisionnement représentée aux figures 3 et 7. Le robot de travail qui vient d'etre décrit comporte bien entendu également tous les dispositifs de motorisation, d'actionnement et d'asservissement servant d'une part au déploiement du robot et à la mise en position de travail de l'outil à l'intérieur de la capacité ainsi qu'au suivi de l'outil après sa mise en place pendant le travail de celui-ci ; à et effet, le robot peut également être muni d'un système de détection et/ou de mesure du déplacement relatif de l'outil. On décrira maintenant le procédé de mise en position de travail d'un outil à l'intérieur d'une capacité en se référant plus particulièrement aux figures 8a à 8f. Après avoir procédé à l'ouverture du trou d'homme, l'opérateur doit mettre en place l'ensemble du robot à l'intérieur de la capacité. A cet effet, les divers éléments composant le robot occupent leurs positions de mise en place ou d'approvisionnement représentées aux figures 3 et 8a. Dans cette position, l'ensemble du robot peut être introduit dans l'ouverture cylindrique parallèlement à l'axe général 36 de cette dernière jusqu'à ce que la partie inférieure du châssis support 24 vienne en appui sur la surface externe de la paroi sphérique 16 de la capacité tel que représenté à la figure 3. Cette mise en place du châssis peut être effectuée manuellement par l'opérateur ou, afin de diminuer encore les risques de contamination, à l'aide de tous moyens élévateurs convenables. Après avoir fixé le châssis support 24 sur l'ouverture cylindrique 18 dans la position angulaire souhaitée, l'opérateur peut commander le pivotement de la poutre orientable 26 depuis sa position de mise en place représentée à la figure 3 jusqu'à sa position de travail représentée en traits pleins à la figure 4. L'opérateur doit ensuite commander le basculement du chariot porte-outils 58 autour de son axe d'articulation 62 depuis sa position de mise en place représentée en traits mixtes à la figure 5 jusqu'à sa position de travail représentée en traits pleins à cette même figure. Une fois la position de la figure 5 atteinte, et selon la position dans laquelle on désire mettre en place l'outil sur la plaque tubulaire, l'opérateur doit commander le pivotement de la poutre rotative 28 autour de son axe d'articulation 38, le déploiement plus ou moins important de la poutre télescopique coulissante 28, 52, 54 combinés au coulissement du chariot porteoutils 58 sur la poutre rotative 28. La mise en place finale de l'outil, par exemple constituée par une sonde ou par l'araignée de contrôle 56 représentée aux figures dans les trous du générateur de vapeur est effectuée au moyen d'une tete suiveuse équipant le chariot 58 qui ne fait pas partie de l'invention proprement dite et ne sera pas décrite ici plus en détail. Le robot de travail réalisé conformément aux enseignements de la présente invention permet de procéder au changement de l'outil de travail sans deposer ni démonter un quelconque élément du robot et sans qu'aucun opérateur n'ait à pénétrer dans la capacité. Pour procéder au changement de l'outil, en partant de la position de travail illustrée par exemple aux figures 6 et 8f, l'opérateur doit commencer par faire tourner la poutre rotative autour de son axe de pivotement jusqu'à ce qu'elle soit superposée à la poutre orientable comme cela est représenté à la figure 8d. Après avoir replié complètement la poutre rotative télescopique 28 et procédé au basculement du chariot porte-outils vers sa position d'approvisionnement telle que représentée à la figure 8c, l'opérateur peut faire pivoter la poutre orientable 26 jusqu'à ce qu'elle atteigne sa position d'approvisionnement dans laquelle elle est sensiblement parallèle à l'axe 36 de l'ouver- ture cylindrique 18. Dans cette position, l'opérateur peut commander le déploiement de la poutre rotative télescopique 28 vers l'extérieur de la capacité jusqu'à ce que le premier outil soit accessible à l'extérieur de cette dernière Dans cette position, représentée à la figure 7, l'opérateur peut procéder tranquillement au changement d'outil ou au réapprovisionnement de ce dernier en évitant tout risque de contamination. Lorsque le second outil a été monté sur le chariot porte-outils, l'opérateur n'a plus qu'à procéder à la mise en position de travail du nouvel outil de la façon qui a été décrite plus haut. Le mode de réalisation représenté aux figures 9 et 10 diffère du précédent par le type d'outil dont est équipé le robot. Le chariot porte-outil 58 est équipé d'un porte-sonde 64 comportant une potence 66 munie d'une caméra 68 et d'un dispositif de mise en place de la sonde 70. REVENDICATIONS 1. Robot de travail (22) à l'intérieur d'une capacité (12) comportant une ouverture cylindrique d'inspection (18) caractérisé en ce qu'il comporte un châssis (24) prenant appui et étant fixé sur la périphérie de ladite ouverture (18), sur lequel est articulée une poutre orientable (26) dont une première extrémité est susceptible de pivoter autour d'un premier axe d'articulation (34) entre une position de mise en place et d'approvisionnement dans laquelle elle est sensibie- ment coaxiale à l'axe (36) de l'ouverture cylindrique (18) et une position de travail dans laquelle elle forme un angle (i) déterminé avec ledit axe (36) de l'ouverture cylindrique (18), et une poutre rotative t28) dont une extrémité est montée tournante sur l'extrémité libre (38) de ladite poutre orientable autour d'un axe de pivotement (40) perpendiculaire à la direction générale de cette dernière, ladite poutre rotative étant prévue pour recevoir un outil (56). 2. Robot de travail selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite poutre rotative (28) est une poutre télescopique susceptible de se déployer d'une part à l'intérieur de la capacité lorsque la poutre orientable (26) occupe sa position de travail et d'autre part à l'extérieur de la capacité lorsque la poutre orientable est dans sa position de mise en place et d'approvisionnement, pour permettre le changement de l'outil. 3. Robot de travail selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poutre rotative télescopique (28) est une poutre en trois éléments comprenant une poutre de base (28) montée tournante sur la poutre orientable (26), une coulisse intermédiaire (52) et une coulisse d'extrémité (54). 4. Robot de travail selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le déploiement de la poutre rotative télescopique est actionné par un moteur unique agissant sur une transmission de mouvement du type à courroie ou à chaine. 5. Robot de travail selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'outil (56) est monté sur un chariot porte-outils (58) monté coulissant sur la poutre rotative. 6. Robot de travail selon la revendication 5, caractérisé en ce que le chariot porte-outils (58) est articulé pour pouvoir basculer entre une position de travail et une position de mise en place ou d'approvisionnement. 7. Robot de travail selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première extrémité (32) de la poutre orientable (26) est articulée sur le châssis (18) autour d'un second axe d'articulation (42) perpendiculaire audit premier axe d'articulation (34) afin de permettre le réglage de la position de travail. 8. Procédé de mise en position de travail d'un outil à l'intérieur d'une capacité à l'aide d'un robot de travail selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) mettre en place le châssis dans l'ouverture cylin drique en le faisant pénétrer à l'intérieur de la capacité parallèlement à l'axe de l'ouverture cylindrique b) fixer le châssis ainsi mis en place c) faire pivoter la poutre orientable jusqu'à sa posi tion de travail ; et d) faire tourner la poutre rotative autour de son axe de pivotement jusqu'à atteindre une position de travail. 9. Procédé selon la revendication 8 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire suivante e) déployer la poutre rotative télescopique à l'inté rieur de la capacité. 10. Procédé de changement d'outil sur un robot de travail selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes A) faire tourner la poutre rotative autour de son axe de pivotement jusqu'à ce qu'elle soit superposée à la poutre orientable B) faire pivoter la poutre orientable jusqu'à sa posi tion d'approvisionnement C) déployer la poutre rotative télescopique à l'exté rieur de la capacité jusqu'à ce que le premier outil soit accessible depuis l'extérieur D) procéder au changement d'outil E) mettre le second outil en position de travail selon le procédé de la revendication 6.