Brevet FR2595287A1 — publié le 19870911

APPAREIL AUTOMOTEUR POUR TRAITEMENT DE SURFACE La présente invention concerne l'industrie du matériel de traitement de surface. Elle vise plus particulierement les appareils a déplacement autonome sur la surface à traiter, porteurs d'instruments de traitement. L'invention trouve une application particulierement intéressante, entre autres, dans les appareils à de- placements programmés sur des surfaces aussi bien horizontales qu'inclinees jusqu'a la verticale, ou même sur des plafonds. On utilise notamment de tels appareils pour nettoyer ou peindre des coques de navire, même partiellement immergées, des réservoirs de raffinerie, ou autres constructions de forme et d'utilisation diverses dont les surfaces à traiter ne seraient autrement accessibles qu'avec des échafaudages coûteux et une lpngue immobilisation, ou une mise en cale seche pour les navires. Pour se libérer d'un traitement manuel onéreux et perilleux effectue par une main d'oeuvre spécialisée, on a d'abord proposé des appareils mécanisés commandés à vue à distance, par des opérateurs experimentes, et suspendus a des câbles ou a une structure porteuse solidaire de la surface a traiter, ce qui limite leurs possibilités de déplacement et présente des difficultés pour exercer l'effort d'appui necessaire au fonctionnement de certains instruments. On a alors proposé diverses variantes d'appareils à déplacement autonome prenant appui sur la surface a traiter au moyen de ventouses pneumatiques ou électromagnétiques por tees par des chariots coulissant l'un sur l'autre et alternativement appliquées sur la surface et activees, puis dé- sactivées et éloignes de la surface pour permettre le coulissement du chariot associé sur l'autre chariot alors immobilise et ancre sur la surface. Un tel appareil est notamment décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amerique n" 3 409 854 SWALLERT. Cependant ces appareils, aujourd'hui classiques, sont complexes, encombrants, d'un fonctionnement lent, de faible rendement énergétique, et se prêtent peu à une fabrication industrielle en série. ,L'invention a pour but de pallier les inconvé nientss des appareils' cl,assiques et de permettre la réalisation d'appareils plus simples, plus robustes, moins onéreux, :plus efficaces et plus faciles à realiser industriellement. L'invention a pour objet un appareil automoteur pour traitement de surface, comprenant un bâti mobile, supporte par des pieds alternativement en appui sur la surface et deplacés parallèlement à la surface, le bâti portant des instruments de traitement de la surface, appareil carac tériséen ce que les pieds sont associés par paires, chaque pied d'une paire.pivotant à une extrémité d'un palonnier entrai né par des moyens moteurs dans des mouvements angulaires d'amplitude et de direction prédéterminés, par pivotement autour de chacun des pieds alternativement en appui sur la surface. Les pieds sont avantageusement équipes de moyens effaçables d'ancrage sur la surface, tels que des vérins à vis ou a crémaillère, ou pneumatiques, ou hydrauliques, pour les appliquer et eloigner de la surface respectivement suivant les besoins programmés. Les moyens d'ancrage, éventuellement interchangeables, peuvent être des ventouses pneumatiques, des electroaimants, classiques, mais aussi des organes rétractiles de penetration dans la surface, comme des griffes dans une texture molle par exemple tressée, ou encore des pièces expansibles coopérant avec des orifices ou un bord de la surface. Le palonnier peut constituer lui-meme le bâti porte-instruments, ou supporter un bâti indépendant. En ce cas il est avantageux que le palonnier pivote en son milieu sur le bâti. Suivant un mode de réalisation plus particulierement approprié à la fabrication d'appareils importants ou d'applications demandant des efforts plus grands, plusieurs paires de pieds sont associées respectivement à des pal on niers pivotant sur le bati avec des mouvements synchronisés prédéterminés. On pourra notamment utiliser trois paires de pieds dont les palonniers respectifs pivotent sur le b - ti en trois points équidistants, répartis de ce fait aux sommets d'un triangle équilatéral, ce qui apporte un maximum de stabilité au bâti pour un minimum d'equipement. Les instruments peuvent etre supportés par le bâti lateralement à au moins un coté de l'appareil, ou l'entourer complètement. En ce cas les appareils sont avantageusement supportés à la périphérie d'une cloche rotative protégeant l'appareil au dessus de la surface. Parmi les instruments, éventuellement interchangeables, susceptibles d'être utilises avec un appareil suivant l'invention, on peut citer des instruments d'observation, notamment des caméras video; des instruments de con trôle optique, electrique, magnétique, notamment à sondes ou émetteurs-recepteurs; des instruments de raclage, de grattage, de polissage, notamment des lames brosses et tampons métalliques ou non; des instruments d'épandage, de projection de fluides, de solides pulvérulents, de décapants, de peintures, de vernis, notamment des pulvérisateurs, des ajutages de soufflage d'air, de gaz comprimés, d'aspiration, des buses de sablage, des pinceaux et brosses à peintures et vernis; des instruments de soudure, d'usinage, d'autres traitements de surface, physique ou chimique, notamment des arcs electriques, des électrodes, des brûleurs, des fraises, des molettes, des scies, des émetteurs de radiations lumineuses, actiniques, magnetiques, des électrolyseurs, des plastificateurs. Les divers moyens moteurs nécessaires au fonctionnement de l'appareil sont, de préférence, choisis et adaptes en fonction des utilisations particulières envisagees et notamment de l'environnement : moteurs electriques, hydrauliques, ou pneumatiques, vérins hydrauliques, pneumatiques ou mecaniques, actionnant des pistons, des vis ou des crémaillères. L'actionnement séquentiel des divers organes et leurs moyens moteurs associés est avantageusement commandé à partir d'une centrale informatique programmée, par exemple à microprocesseurs, embarquée sur l'appareil, ou reliée à celui-ci par radio, ultrasons, infrarouges, ou conduit électrique souple. De même l'énergie motrice nécessaire au fonctionnement de l'appareil peut être amenée par desconduits souples, ou fournie par des accumulateurs électriques, pneumatiques, ou hydrauliques embarqués sur liappareil. Les solutions techniques adéquates peuvent être aisement trouvées, suivant les applications envisagees, dans le materiel commercialise, et éventuellement adapté suivant les règles connues de l'art. Les divers organes de l'appareil peuvent être actionnés par des moyens moteurs individuels ou à partir d'un organe moteur central auquel ils sont reliés par des conduits ou liaisons mécaniques contrôlees par des embrayages, des vannes, des interrupteurs, ou analogues, suivant le type d'energie utilisé, et eux-mêmes commandes de façon classique suivant le programme choisi. Les dessins annexés illustrent quelques exemples de modes de réalisation de l'invention, et leur description, qui suit, en facilitera éventuellement la compréhension. Sur ces dessins, - a Figure 1 est une vue schématique, par dessus, d'un mode de réalisation simplifié de l'appareil de l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique, en elévation de l'appareil de la Figure 1; - la Figure 3 est une vue analogue a celle de la Figure 1, d'une variante; - les Figures 4, 5 et 6 sont des diagrammes illustrant plusieurs modes de deplacement de l'appareil de la Figure 1; - la Figure 7 est une vue schématique, en plan, d'un appareil suivant l'invention à trois palonniers; - la Figure 8 est -une vue schématique, en éléva- tion et partiellement en coupe diametrale, d'un autre mode de realisation de l'appareil de l'invention; - la Figure 9 est un schema-bloc de la centrale électronique de commande de l'appareil de la Figure 8; et, - la Figure 10 est un diagramme illustrant un mode de deplacement de l'appareil de la Figure 8, et la zone balayee par l'appareil au cours de ce déplacement. Sur ces dessins, les éléments correspondants sont désignes par les mêmes références alphabétiques ou numériques, eventuellement affectes d'indices distinctifs. L'appareil simplifié représenté sur les Figures 1 et 2 comprend essentiellement un palonnier 1, supporté alternativement par des pieds 2a, 2b, (le pied 2b sur la Figure 2) sur une surface 3 par l'intermédiaire de vérins à vis 4a, 4b, actionnés par des crémaillères 5a, 5b, mûtes en opposition par un vérin hydraulique commun 6. Le palonnier 1 constitue également, dans ce mode de réalisation simplifie, le bâti 10 qui porte un instrument 7 représente ici en forme de raclette. Lorsqu'on actionne le vérin hydraulique 6, le pied 2a descend vers la surface 3 pendant que le pied 2b remonte vers le bâti, en restant en contact avec la surface 3 jusqu'à ce que le pied 2a poursuivant sa descente entre en contact également avec la surface 3 puis soulève le palon nier-b ti pendant que le pied 2b poursuit son retrait. L'ensemble s'arrête lorsque le pied 2a supporte l'ensemble, de façon symétrique à celle representee sur la Figure 2. Dans la variante de la Figure 3 chaque crémaillère 5a, 5b est associee séparément à un verin hydraulique, respectivement 6a, 6b, actionnés individuellement. Un dispositif analogue vérin 6-crémaillère 5 peut également etre utilisé pour faire pivoter le palonnier. Pour cela les roues dentées 8a, 8b en prise avec les crémaillères, respectivement 5a, 5b, sont solidaires en rotation des pieds 2a, 2b. En ce cas, les pieds 2a, 2b peuvent être soulevés et abaissés directement par des vérins hydrauliques pneumatiques ou éle-ctriques téléscopiques axiaux, non représentes, mais classiques. L'ensemble pivote autour du pied 2b depuis la position indiquee en trait plein sur la Figure 1 jusqu'à la position A indiquée en pointillés ou se produit le changement de pied d'appui, du pied 2b au pied 2a. Un nouveau déplacement angulaire par pivotement autour du pied 2a amène alors l'ensemble dans la position B indiquee également en pointillé sur la Figure 1, ou se produit un nouveau changement de pied, l'ensemble reprenant la configuration de la Figure 2. La même séquence peut alors se reproduire et l'appareil peut suivre un parcours prédéterminé par le sens et l'amplitude des déplacements angulaires successifs. Des exemples de tels parcours sont schematises sur les Figures 4, 5 et 6. Sur la Figure 4, le palonnier decrit successivement des secteurs circulaires A, B, symetriques, correspondant aux indications A, B des positions de fin de course du palonnier sur la Figure 1. En fin de course aller, le palonnier decrit un demi-cercle C qui l'amène dans une position de retour parallèle à l'aller, ce qui permet de balayer une zone rectangulaire. Sur la Figure 5, la zone balayée est en forme de couronne circulaire, les secteurs A étant plus petits que les secteurs B. Sur la Figure 6, la zone balayée est sinueuse, l'amplitude des secteurs A et B variant suivant les variations du trajet désiré. La Figure 7 represente en plan un appareil dont le bâti 10 est supporte par trois palonniers, la, lb, lc, au moyen de pivots centraux, respectivement 9a, 9b, 9c, disposés aux sommets d'un triangle équilatéral. Le bati 10, carre, porte d'un coté une série linéaire d'instruments 7a, par exemple des brosses ou des fraises rotatives, entrainees par des moteurs non représentés, et sur le côté opposé une autre série d'instruments en ligne 7b, analogues ou differents des instruments 7a, et de préférence décalés lineairement pour que toute la surface traitée soit balayée. Les palonniers la, lb, lc, sont évidemment déplacés en synchronisme, comme indique en pointille sur la Figure 7 pour assurer un déplacement légèrement sinusoïdal du bâti 10. Grâce à ses trois pieds, l'appareil de la Figure 7 est stable, et peut se déplacer sur un sol à peu près horizontal. Par contre, l'appareil des Figures 1 et 2 doit être équipe de pieds pourvus, de façon classique, de moyens d'ancrage effaçables, tels que des crampons, ou des ventouses pneumatiques ou électromagnétiques, suivant la nature de la surface d'appui, sous peine de risquer de basculer. Un tel équipement des pieds de l'appareil des Figures 1 et 2, comme de celui de la Figure 7, permet en outre le déplacement de l'appareil sur des surfaces d'inclinaison quelconque, voire même des plafonds. L'appareil, plus élabore, représenté sur la Fi gure 8 comprend essentiellement, comme celui des Figures 1 et 2, un palonnier 1, servant de bâti 10, equipé de deux pieds 2a, 2b, munis de moyens d'ancrage effaçables classiques, non représentés, actionnés individuellement par des vérins téléscopiques axiaux 4a, 4b, respectivement. Le pivotement du palonnier est assuré par un train d'engrenages 11-11c, lac', à partir d'un moteur central 12. Au centre du bâti 10 est montee rotative une coupole 13 recouvrant l'ensemble de l'appareil au-dessus de la surface d'appui à traiter 3 et dont la périphérie porte les instruments de traitement, ici une brosse circulaire 7c.La coupole 13 est entrainée en rotation autour d'un pilier axial 14 solidaire du bâti 10 à partir d'un moteur 15, par un train d'engrenages 16-16b, et contribue, par son appui enveloppant sur la surface 3, à la stabilite de l'appareil. L'alimentation de l'appareil et sa commande sont assurées à partir d'une centrale extérieure 17 par un conduit souple de liaison 18 aboutissant dans l'axe du pilier 14, qui achemine également à la centrale des informations fournies par des équipements de contrôle et de commande des organes moteurs et mobiles de l'appareil tels que des boitiers de commande 19, 20 des moteurs 12 et 15, des contacteurs 21a, 21b, d'actionnement des vérins 4a, 4b, des détecteurs 22a, 22b, des angles de rotation du palonnier 1 autour des pieds 2a, 2b. La centrale 17 rii!re 9) est reliée d'une part à l'appareil par le conduit 18, et d'autre part à une somme d'energie, électrique dans cet exemple, par un branchement 23. Les informations provenant des contacteurs 21 et des detecteurs 22 sont traduites respectivement en impulsions en 24 et 25 et appliquées. à une carte d'interface d'entrée 26 qui les transmet à un micro-ordinateur 27 en relation avec des memoires 28. Les ordres de l'ordinateur sont transmis par une carte d'interface de sortie 29 sous forme d'impulsions à un distributeur 30 de commande des moteurs et vérins de l'appareil, en retour par le conduit 18. En-variante, une partie, voire la totalité de l'équipement de la centrale 17 peut ètre embarquée sur le bâti 10 de l'appareil, le conduit 18 servant uniquement à amener l'énergie à l'appareil. Suivant une autre variante, le conduit 18 peut être supprimée, l'alimentation en énergie étant également embarquée sur l'appareil sous forme d'accumulateurs électriques, pneumatiques, et/ou hydrauliques suivant la nature des moyens d'actionnement des organes de l'appareil. En ce dernier cas, une liaison hertzienne, ultrasonique, ou infrarouge peut assurer une commande, ou un simple contrôle extérieur de l'appareil. La Figure 10 représente, sous forme de diagra-mme un deplacement de l'appareil de la Figure 8 suivant un trajet X - Y linéaire avec un premier changement de direction à 45" puis un second changement de direction à 90". Sur ce diagramme les emplacements successifs du pied 2a sont indiqués par un disque hachure, et ceux du pied 2b par un disque blanc, la zone balayée par la brosse circulaire 7c est mate- rialisée par des hachures. Dans cet exemple, le palonnier pivote de 1800 à chaque changement de pied pour progresser en ligne droite, de 135 au changement de cap de 45 , et de 270 au changement de cap de 90". Il ressort de ce diagramme que les pieds de l'appareil se déplacent, sauf au tout début, sur une surface déjà brossée, ce qui est avantageux pour assurer un bon ancrage des pieds sur la surface et eviter une pollution du mécanisme de l'appareil. On peut bénéficier de cette disposition avec les appareils des Figures 1, 2 et 7 en choisissant le sens de déplacement de l'appareil. Le choix inverse peut cependant etre plus avantageux, par exemple lorsqu'on utilise l'appareil pour peindre une surface, il est préférable que les pieds ne se posent pas sur une surface déjà peinte. Il est bien evident que l'invention ne saurait être limitée aux exemples décrits et représentés, l'Homme de l'Art en concevra aisement des variantes de structure, de construction, et d'application sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil automoteur pour traitement de surface, comprenant un pâti (10) mobile, supporté par des pieds (2) alternativement en appui sur la surface (3) et déplacés parallèlement à la surface, le bâti portant des instruments (7) de traitement de la surface, appareil caractérisé en ce que les pieds (2) sont associés par paires, chaque pied d'une paire pivotant à une extrémité d'un palonnier (1) entrai né par des moyens moteurs (6) dans des mouvements angulaires d'amplitude et de direction prédéterminés, par pivotement autour de chacun des pieds (2a, 2b) alternativement en appui sur la surface (3). 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pieds (2) sont équipés de moyens effa çables d'ancrage sur la surface (3). 3. Appareil suivant la revendication 2, carac terse en ce que les moyens d'ancrage, eventuellement interchangeables, susceptibles d'etre utilisés, comprennent des ventouses pneumatiques, des électroaimants, ainsi que des organes retractiles de pénétration dans la surface. 4. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le palonnier (1) pivote en son milieu sur le bâti (10). 5. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs paires de pieds (2) associées respectivement à des palonniers (la- 1c) pivotant sur le bâti (10) avec des mouvements synchronisés prédéterminés. 6. Appareil suivant la revendication 5, carac terisé en ce qu'il comprend trois paires de pieds (2) dont les palonniers respectifs (la- 1c) pivotent sur le bâti (10) en trois points (9a - 9c) équidistants. 7. Appareil, suivant 1 'une des revendications 1 à 6, caracterise en ce que les instruments (7 - 7c) sont supportés par le bâti (10) latéralement à au moins un côte de l'appareil. 8. Appareil suivant la revendication 7, carac merise en ce que les instruments (7c) sont répartis tout autour du bâti (10). 9. Appareil suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérise en ce que les instruments (7c) sont supportés à la périphérie d'une cloche (13) rotative protégeant l'appareil au-dessus de la surface (3). 10. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les instruments (73 éventuel le- ment interchangeables, susceptibles d'être utilises, comprennent des instruments d'observation, de contrôle optique, électrique, magnetique; des instruments de raclage, de grattage, de polissage; des instruments d'épandage, de pro Jection de fluides, de solides pulvérulents, de decapants, de peintures, de vernis; des instruments de soudure, d'usinage, d'autres traitements de surface, physiques et chimiques.