Brevet FR2736137A1 — publié le 19970103

DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE LA SURFACE INTERNE D'UN CONDUIT AU MOYEN D'UN ROBOT À COMMANDE SYNCHRONISÉE. L'invention est relative à un dispositif de traitement de la surface interne d'un conduit cylindrique , comprenant un chariot mobile susceptible de se déplacer longitudinalement à l'intérieur du conduit par l'intermédiaire de galets de roulement , et portant au moins un bras porte-outils destiné à pivoter dans des plans successifs au fur et à mesure de la progression en translation du chariot à l'intérieur du conduit , ledit dispositif comportant:: - un premier moteur animé d'un mouvement rotatif alternatif, et accouplé par un dispositif de transmission à un moyeu d'entraînement du bras porte-outils - un deuxième moteur pour le déplacement en translation du chariot le long de l'axe longitudinal du conduit - et un dispositif de commande apte à assurer le contrôle des premier et deuxième moteurs , et le fonctionnement des outils équipant le bras porte-outils Un tel dispositif est connu du document FR-A-2389825, et permet d'effectuer automatiquement des traitements de différentes natures, notamment martelage, grenaillage, brossage, sablage, peinture et métallisation, à l'intérieur d'un conduit de grande longueur et de section importante, par exemple des conduites de circulation d'eau pour les centrales électriques.L'actionnement du dispositif de traction pour l'avance en translation du chariot intervient en même temps que l'alimentation du moteur rotatif communiquant le mouvement rotatif alternatif aux bras porteoutils. L'angle de balayage angulaire est déterminé par le profil d'une came agissant sur un distributeur -inverseur. La modification de l'angle de balayage impose le remplacement de la came par une autre de profil différent. L'objet de l'invention consiste à améliorer la commande d 'un robot pour le traitement de la surface interne d'un conduit. Le dispositif de traitement selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte deux détecteurs de fin de course aptes à piloter le sens de rotation du premier moteur, et le contrôle du deuxième moteur pour l'avancement progressif du chariot, et des organes de distribution coopérant avec les détecteurs pour synchroniser le mouvement de translation du chariot avec le mouvement en rotation alternée du moyeu Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de commande pneumatique est relié à un circuit de distribution d'air comprimé, et les organes de distribution comportent un premier distributeur pneumatique pour commander le sens de rotation du premier moteur, et un deuxième distributeur pour contrôler le mouvement de translation engendré par le deuxième moteur, et le fonctionnement des outils. Chaque détecteur est doté d'un palpeur coopérant en fin de course angulaire avec un index solidaire du premier moteur, et d'un orifice d'alimentation connecté aux deux distributeurs par des conduites de liaison Selon une caractéristique de l'invention, chaque moteur est commandé par un vérin d'actionnement à double effet piloté respectivement par le premier distributeur et le deuxième distributeur en fonction de la position angulaire de l'index du premier moteur Le vérin d'actionnement du deuxième moteur est piloté soit par un ordre de commande issu de l'orifice d'alimentation du deuxième distributeur lorsque le premier détecteur passe à l'état actif par engagement de l'index contre le palpeur dans le sens anti-horaire, soit par un signal de commande issu du deuxième détecteur lors de son passage à l'état actif par engagement de l'index contre le palpeur dans le sens horaire. Selon une autre caractéristique, le signal de commande du deuxième détecteur provoque un deuxième mouvement de translation de course inférieure à celle du premier mouvement engendré par le deuxième distributeur .Le premier mouvement de translation à course longue est utilisé lors d'une projection de peinture, tandis que le deuxième mouvement de translation à course courte est utilisé lors d'une opération mécanique de décapage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe du robot en position de travail de l'intérieur du conduit à traiter; - la figure 2 représente le circuit de commande pneumatique du robot de la figure 1; - les figures 3 et 4 montrent des variantes de réalisation de la figure 1; - la figure 5 montre le positionnement des détecteurs autour du moyeu pour un balayage angulaire variable entre 0 et 360 ; - la figure 6 est une variante de la figure 5 pour un balayage angulaire ajustable sur plusieurs tours. En référence à la figure 1, un robot 10 est agencé à l'intérieur d'un conduit 12 métallique, de section cylindrique pour effectuer différents traitements des surfaces internes du conduit. Le travail du robot 10 consiste essentiellement à automatiser l'exécution des travaux de préparation de surfaces au moyen d'outils spécifiques, notamment de frappe, de sablage ou grenaillage, et des travaux de peinture au moyen de pistolets à projection de peinture. Le déplacement du robot 10 à l'intérieur du conduit 12 s'opère grâce à un chariot 14 mobile porté par des galets de roulement 16 susceptibles de rouler le long de la surface latérale du conduit 12 selon une direction parallèle à l'axe longitudinal 18. Un moyeu 20 d'actionnement est formé par un tube allongé, fixé sur le chariot 14 et s'étendant coaxialement dans le conduit 12 en étant traversé longitudinalement par une chaîne 22 de traction destinée à assurer le déplacement en translation du robot 10. L'extrémité du moyeu 20 est équipée de plusieurs bras porte-outils 24 répartis radialement à intervalles réguliers autour du moyeu 20, et pouvant recevoir différents outils pour le traitement de la paroi cylindrique interne du conduit 12. Le moyeu 20 est animé d'un mouvement rotatif alternatif grâce à l'accouplement d'un premier moteur 26 associé à une transmission à chaîne 28 permettant d'inverser le sens de rotation du moyeu 20 à chaque cycle. Le premier moteur 26 est formé par un palan pneumatique ayant une noix d'entraînement 30 du système de transmission à chaîne 28, et un premier vérin d'actionnement DR à double effet pour la commande de rotation. Le mouvement de translation du chariot 14 s'effectue au moyen d'un dispositif de traction comprenant un deuxième moteur 32 pneumatique fixé sur un support du chariot 14 et coopérant avec un mécanisme à poulies de renvoi 34, sur lequel passe la chaîne de traction 22. Le deuxième moteur 32 est piloté par un vérin d'actionnement DT à double effet. L'alimentation pneumatique des moteurs 26, 32 et des vérins associés DR, DT est assurée au moyen d'un circuit de distribution d'air comprimé relié par une canalisation 36 flexible à une source d'air comprimé 38, située à l'extérieur du conduit 12. Les deux vérins d'actionnement DR et DT sont raccordés à un dispositif de commande 40 pneumatique, apte à assurer le réglage et le contrôle des moteurs 26, 32 en fonction de la chronologie des opérations de traitement du robot 10. Sur la figure 2, le dispositif de commande 40 comporte deux détecteurs VH, VAH pneumatiques de fin de course destinés à envoyer des ordres de commande à deux distributeurs D1, D2, en fonction de la position angulaire du premier moteur 26 rotatif. Chaque détecteur VH, VAH est doté d'un palpeur 42, 44 coopérant alternativement avec un index 46 solidaire de l'arbre du premier moteur 26, lorsque ce dernier arrive dans l'une des deux positions de fin de course angulaire. Le décalage angulaire entre les deux palpeurs 42, 44 détermine l'amplitude de débattement du mouvement rotatif alternatif engendré par le premier moteur 26. Par la suite, chaque détecteur VH, VAH et chaque distributeur D1, D2 comportent un orifice d'échappement El, E2, E3..., un orifice de mise sous pression P1, P2, P3, et un orifice d'alimentation Al, A2, A3.... Un tiroir relie l'orifice d'alimentation Al, A2, A3.. à l'intérieur de chaque organe pneumatique, soit à la haute pression (traits en pointillé), soit à l'échappement (traits pleins). Chaque détecteur VH, VAH est formé par un actionneur pneumatique monostable, qui reste en permanence dans l'état inactif lors de la rotation du premier moteur 26, au cours de laquelle l'index 46 se trouve entre les palpeurs 42, 44. Dans cet état, L'orifice d'alimentation Al ou A2 est à l'échappement El, E2 et aucun ordre n'est transmis vers les distributeurs D1, D2. Lorsque l'index 46 vient en contact avec l'un des palpeurs 42, 44 à la fin d'un demi-cycle, le détecteur VH, VAH associé est actionné vers l'état actif, avec mise de l'orifice d'alimentation Al ou A2 à la haute pression HP par les orifices P1 et P2. II en résulte l'émission d'un signal de commande par impulsions S1 ou S2 en direction des distributeurs D1, D2. Chaque distributeur D1, D2 est bistable, le passage de l'état inactif ( échappement) à l'état actif (pression) , et vice-versa, étant opéré en présence d'un signal de commande S1, S2 correspondant issu des détecteurs VH, VAH. Le premier distributeur D1 comporte deux orifices d'alimentation A3, A4 reliés par des conduites 48, 50 au premier vérin d'actionnement DR pour commander le sens de rotation du premier moteur 26. Le deuxième distributeur D2 possède également deux orifices d'alimentation A5, A6 connectés respectivement par des conduites 52, 54 au deuxième vérin d'actionnement DT du deuxième moteur 32 pour la commande d'un premier mouvement de translation à course longue, et aux outils adaptés aux bras porteoutils 24. Le signal de commande St issu du premier détecteur VH est appliqué à travers une conduite 56 aux deux distributeurs D1, D2 pour activer respectivement les deux orifices d'alimentation A3, A5. Le signal de commande S2 issu du deuxième détecteur VAH est envoyé à travers une conduite 58 vers les deux distributeurs D1, D2 pour activer respectivement les orifices d'alimentation A4, A6. L'orifice d'alimentation A2 du deuxième détecteur VAH est également branché par l'intermédiaire d'une conduite 60 au deuxième vérin d'actionnement DT du deuxième moteur 32 pour la commande d'un deuxième mouvement de translation à course courte et de même sens que le premier mouvement de translation. Des vannes V1, V2, V3 sont insérées respectivement dans les conduites 52, 54, 60, et un organe limiteur de débit L est intercalé dans la dérivation de la conduite 58 branchée au deuxième distributeur D2. La commande en translation bidirectionnelle du deuxième moteur 32 peut être pilotée manuellement au moyen de deux actionneurs 62, 64 pneumatiques raccordés par des conduites 66, 68 au deuxième vérin d'actionnement DT à double effet. Le fonctionnement du dispositif de commande 40 pneumatique du robot 10 est le suivant: OPÉRATION DE PRÉPARATION DE LA SURFACE Durant cette première opération de préparation de surface ou de métallisation du conduit 12, les vannes V1, V2 sont fermées, et la vanne V3 est ouverte. Les bras porte-outils 24 sont équipés avec des outils de grattage ou de sablage susceptibles de décaper la surface cylindrique par une action mécanique. Lorsque l'index 46 ( en pointillé sur la figure 2) du premier moteur 26 arrive en engagement avec le palpeur 42, le premier détecteur VH est actionné vers l'état actif en mettant l'orifice d'alimentation Al sous pression, de manière à envoyer le signal de commande S1 vers le premier distributeur D1. L'orifice d'alimentation A3 est mis à la haute pression HP de manière à envoyer le signal de commande S1 vers le premier distributeur D1.L'orifice d'alimentation A3 est mis à la haute pression HP, et envoie par la conduite 48 un ordre de commande au premier vérin d'actionnement DR pilotant la rotation du premier moteur 26 dans le sens horaire (flèche F1). L'ordre de commande issu de l'orifice d'alimentation A5 du deuxième distributeur D2 est sans effet sur le deuxième vérin d'actionnement DT, étant donné que la vanne V1 est fermée. Le premier détecteur VH revient automatiquement vers l'état inactif (échappement) dès que l'index 46 a quitté le palpeur 42 associé. A la fin du débattement en rotation horaire, L'index 46 vient en butée contre l'autre palpeur 44 (en traits pleins sur la figure 2) , et sollicite le deuxième détecteur VAH vers l'état actif, avec mise sous pression de l'orifice d'alimentation A2. II en résulte l'émission du signal de commande S2 appliqué au premier distributeur D1 mettant l'orifice d'alimentation A4 à la haute pression HP, de manière à envoyer par la conduite 50 un ordre de commande au premier vérin actionnement DR, pour inverser le sens de rotation du premier moteur 26 (flèche F2). L'ordre de commande issu de l'orifice d'alimentation A6 du deuxième distributeur D2 est inhibé par la fermeture de la vanne V2. L'émission d'un autre signal de commande S3 issu de l'orifice d'alimentation A2 vers le deuxième vérin actionnement DT provoque le deuxième mouvement de translation à course courte du deuxième moteur 32. La translation courte est engendrée par le deuxième détecteur VAH au début ou avant l'inversion du sens de rotation du premier moteur 26. L'action mécanique de décapage s'opère pendant un premier demicycle dans le sens anti-horaire (flèche F2), puis pendant un autre demi-cycle dans le sens horaire (flèche F1), sans mouvement de translation du chariot 14. L'avancement de ce dernier intervient exclusivement lorsque l'index 46 touche le deuxième palpeur 44. L'absence de translation pendant l'opération de décapage permet d'obtenir une surface nette, et sans spire. APPLICATION DE PEINTURE. On équipe les bras porte-outils avec des pistolets de projection de peinture, et on ouvre les vannes V2, V1 après avoir fermé la vanne V3. L'orifice d'alimentation A3 du premier distributeur D1 commande la rotation du moteur 26 dans le sens horaire ( flèche F1), dès que l'index 46 coopère avec le palpeur 42 du premier détecteur VH. Le signal de commande S1 issu de ce dernier est également appliqué au deuxième distributeur D2, permettant d'émettre à partir de l'orifice d'alimentation A5 un ordre de commande par la conduite 52 vers le deuxième vérin d'actionnement DT. Le moteur 32 est alors soumis au premier mouvement de translation à course longue.Le deuxième détecteur VAH est piloté vers l'état actif dès que l'index 46 du moteur 26 rotatif arrive en engagement avec le palpeur 44. Le signal de commande S2 issu de l'orifice A2 est appliqué aux deux distributeurs D1 et D2, de manière à provoquer l'inversion du sens de rotation du moteur 26 (flèche F2) par l'intermédiaire du premier vérin DR, et la mise en service des outils pour l'application de la peinture. La projection de peinture intervient exclusivement pendant le demi-cycle correspondant au mouvement de rotation anti-horaire du moteur 26 (flèche F2), et est automatiquement stoppée dès que l'index 46 touche le palpeur 42. Le premier mouvement de translation à course longue du moteur 32 d'entraînement du chariot 14 s'opère à la fin de la projection et pendant l'autre demi-cycle correspondant à la rotation du moteur 26 dans le sens horaire (flèche F1). Le deuxième mouvement de translation à course réduite est inhibé suite à la fermeture de la vanne V3. Le réglage de l'organe limiteur de débit L permet d'ajuster la temporisation pour effectuer la projection de peinture après l'inversion de la rotation du moteur 26. Dans les deux phases de préparation et de projection de peinture, le deuxième vérin DT d'actionnement du moteur 32 à translation est piloté par les deux détecteurs VH, VAH de fin de course du moteur 26 rotatif. La coopération des détecteurs VH, VAH avec les distributeurs D1, D2 permet de synchroniser les mouvements de translation et de rotation alternée en fonction des opérations de travail, et de la position ouvert ou fermé des vannes V1, V2, V3. La figure 3 montre une variante de réalisation de la figure 1. Le moteur rotatif 26, au lieu d'entraîner une transmission à chaîne, est accouplé à un pignon 70 susceptible d'entraîner une couronne 72 dentée montée coaxialement sur le moyeu 20. Le reste du dispositif est identique à celui de la figure 1, les mêmes pièces étant désignées par des numéros de repères identiques. La chaîne de traction 22 est remplacée par un câble. En référence à la variante de la figure 4, la translation du chariot 14 est assurée par une chenille automotrice, sans usage de chaîne ou de câble de traction. Le moteur 32 est accouplé directement à l'essieu des galets arrière pour assurer la propulsion du chariot le long du conduit 12. Le mécanisme à poulies de renvoi 34 peut alors être supprimé. Le dispositif de commande 40 pneumatique de la figure 2 est également opérationnel pour les deux variantes des figures 3 et 4. Le débattement angulaire du premier moteur rotatif 26 est bien entendu réglable suite à un décalage judicieux des deux détecteurs VH, VAH par rapport au positionnement de l'index 46. Sur la figure 5, une bague 74 fixe solidaire du moyeu 20 coopère avec les deux détecteurs VH, VAH décalés pour autoriser un réglage angulaire de 0 à 360". En référence à la figure 6, la première bague 76 fixe du moyeu 20 entraîne une série de bagues mobiles 78, 80, 82 pour permettre un réglage angulaire supérieur à 360". II est clair que le circuit de commande 40 et les organes pneumatiques associés peuvent être remplacés par des éléments hydrauliques ou électriques sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement de la surface interne d'un conduit (12) cylindrique , comprenant un chariot mobile (14) susceptible de se déplacer longitudinalement à l'intérieur du conduit (12) par l'intermédiaire de galets de roulement (16), et portant au moins un bras porte-outils (24) destiné à pivoter dans des plans successifs au fur et à mesure de la progression en translation du chariot (14) à l'intérieur du conduit (12), ledit dispositif comportant:: - un premier moteur (26) animé d'un mouvement rotatif alternatif, et accouplé par un dispositif de transmission à un moyeu (20) d'entraînement du bras porte-outils (24), - un deuxième moteur (32) pour le déplacement en translation du chariot (14) le long de l'axe longitudinal du conduit (12), - et un dispositif de commande (40) apte à assurer le contrôle des premier et deuxième moteurs (26, 32), et le fonctionnement des outils équipant le bras porte-outils (24), caractérisé en ce que le dispositif de commande (40) comporte deux détecteurs (VH, VAH) de fin de course aptes à piloter le sens de rotation du premier moteur (26), et le contrôle du deuxième moteur (32) pour l'avancement progressif du chariot (14), et des organes de distribution coopérant avec les détecteurs (VH, VAH) pour synchroniser le mouvement de translation du chariot (14) avec le mouvement en rotation alternée du moyeu (20). 2. Dispositif de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande (40) pneumatique est relié à un circuit de distribution d'air comprimé, et les organes de distribution comportant un premier distributeur (D1) pneumatique pour commander le sens de rotation du premier moteur (26), et un deuxième distributeur (D2) pour contrôler le mouvement de translation engendré par le deuxième moteur (32), et le fonctionnement des outils. 3. Dispositif de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque détecteur (VH, VAH) est doté d'un palpeur (42, 44) coopérant en fin de course angulaire avec un index (46) solidaire du premier moteur (26), et d'un orifice d'alimentation (Al, A2) connecté aux deux distributeurs (D1, D2) par des conduites de liaison (56, 58). 4. Dispositif de traitement selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque moteur (26, 32) est commandé par un vérin d'actionnement (DR, DT) à double effet piloté respectivement par le premier distributeur (D1) et le deuxième distributeur (D2) en fonction de la position angulaire de l'index (46) du premier moteur (26). 5. Dispositif de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vérin d'actionnement (DT) du deuxième moteur (32) est piloté soit par un ordre de commande issu de l'orifice d'alimentation (A5) du deuxième distributeur (D2) lorsque le premier détecteur (VH) passe à l'état actif par engagement de l'index (46) contre le palpeur (42) dans le sens anti-horaire, soit par un signal de commande (S3) issu du deuxième détecteur (VAH) lors de son passage à l'état actif par engagement de l'index (46) contre le palpeur (44) dans le sens horaire. 6. Dispositif de traitement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal de commande (S3) du deuxième détecteur (VAH) provoque un deuxième mouvement de translation de course inférieur à celle du premier mouvement engendré par le deuxième distributeur (D2). 7. Dispositif de traitement selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que des vannes (V1, V2, V3) sont insérées respectivement dans la conduite (52) entre l'orifice d'alimentation (A5) du deuxième distributeur (D2) et le vérin d'actionnement (DT) du deuxième moteur (32), dans la conduite (54) entre l'orifice d'alimentation (A6) du deuxième distributeur (D2) et les outils, et dans la conduite (60) entre l'orifice d'alimentation (A2) du deuxième détecteur (VAH) et le vérin d'actionnement (DT) du deuxième moteur (32). 8. Dispositif de traitement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la course angulaire en rotation alternée du premier moteur (26) est ajustable suite à un décalage prédéterminé des deux détecteurs (VH, VAH) par rapport au positionnement de l'index (46). 9. Dispositif de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande (40) comporte des moyens de contrôle hydrauliques ou électriques.