Brevet FR3105751A1 — publié le 20210702

Changeur d’outil (10) comprenant : un dispositif de verrouillage (29) pouvant adopter un premier état verrouillé et un deuxième état déverrouillé; un dispositif de commande pouvant sélectivement adopter un premier état et un deuxième état ; le dispositif de commande étant agencé de manière à ce que : - dans le premier état, la puissance mécanique d’entrée est transmise au dispositif de verrouillage (29); - dans le deuxième état, la puissance mécanique d’entrée est transmise au port de sortie (56). Bras articulé comprenant un tel chan,geur d’outil FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 2 Changeur d’outil DOMAINE DE L’INVENTION L’invention concerne le domaine de la manutention et plus particulièrement de la manipulation télé opérée en milieu agressif. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Classiquement, le stockage des déchets nucléaires se fait dans des fûts qui sont entreposés dans des volumes sécurisés. La manipulation de ces fûts se fait à l’aide d’une pince solidaire d’un segment terminal d’un bras articulé qui amène les fûts à travers un conduit jusqu’au volume sécurisé. Un opérateur pilote la pince à distance à l’aide d’un câble qui agit sur les mâchoires de la pince. Ainsi les opérations de saisie et de dépôt des fûts se font de manière sécurisée. Il arrive que certains fûts soient endommagés, rendant nécessaire de réaliser des opérations de découpe, grignotage ou perçage pour les remettre en état. La dextérité limitée de la pince ne permet pas un pilotage suffisamment précis des divers outils nécessaires à la remise en état du fût. OBJET DE L’INVENTION L’invention a pour objet de faciliter la réalisation de travaux télé-opérés. A cet effet, on prévoit, un changeur d’outil comprenant un port d’entrée pour recevoir une puissance mécanique d’entrée, un port de sortie pour délivrer une puissance mécanique de sortie, une interface destinée à accueillir un outil, un dispositif de verrouillage pouvant adopter un premier état verrouillé dans lequel l’outil est solidaire de l’interface et un deuxième état déverrouillé dans lequel l’outil est désolidarisé de l’interface. Le changeur d’outil comprend également un dispositif de commande pouvant sélectivement adopter un premier état et un deuxième état. Selon l’invention, le dispositif de commande est agencé de manière à ce que dans le premier état, la puissance mécanique d’entrée est transmise au dispositif de verrouillage de manière à faire changer d’état le dispositif de verrouillage. Dans le deuxième état du dispositif de commande, la puissance mécanique d’entrée est transmise au port de sortie. On obtient ainsi un dispositif de changement d’outil dans lequel l’actionnement du verrouillage de l’outil et l’actionnement de l’outil proviennent d’une même source de puissance mécanique, ce qui permet de réduire le poids, l’encombrement et le coût d’un tel changeur d’outil. Le changeur d’outil selon l’invention est également particulièrement adapté à sa mise en œuvre sur un dispositif existant tel que par exemple une pince de télé-opération à câble. Le dispositif est particulièrement compact lorsquela puissance mécanique d’entrée est fournie sous la forme d’une rotation. La fiabilité du verrouillage est assurée lorsque le dispositif de verrouillage comprend une came pour actionner un suiveur solidaire d’un verrou. On évite le coincement d’un outil dans le changeur lorsque le dispositif de verrouillage comprend des moyens d’éjection de l’outil. La sécurité d’utilisation est améliorée lorsque le dispositif de verrouillage comprend des premiers moyens de rappel vers son premier état verrouillé et/ou lorsque le dispositif de commande comprend des deuxièmes moyens de rappel du dispositif de commande vers son premier état La robustesse de la commande du dispositif dans un environnement radio électrique perturbé est améliorée lorsque le dispositif de commande est actionné par un câble. Le changeur d’outil est particulièrement efficace lorsque le dispositif de commande comprend une palette montée coulissante relativement à un premier carter du changeur d’outil. L’invention concerne également un bras articulé comprenant un segment terminal pourvu d’un changeur d’outil tel que décrit ci-dessus et dans lequel le port d’entrée est relié par un arbre flexible à un moteur porté par le bras articulé. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l’invention. Il sera fait référence aux figures suivantes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue schématique d’un bras articulé selon l’invention ; la figure 2 est une vue schématique en coupe d’un changeur d’outil selon l’invention dans une configuration verrouillée et dans un premier état; la figure 3 est une vue schématique éclatée du changeur d’outil de la figure 2; la figure 4 est une vue schématique en coupe selon un plan IV-IV du changeur d’outil de la figure 2 dans un état verrouillé ; la figure 5 est une vue schématique éclatée du changeur d’outil de la figure 2 dans une configuration verrouillée et dans un deuxième état; la figure 6 est une vue schématique éclatée du changeur d’outil de la figure 2 dans une configuration déverrouillée et dans un deuxième état; la figure 7 est une vue schématique du changeur d’outil de la figure 2 dans une configuration déverrouillée et dans un deuxième état; la figure 8 est une vue schématique en coupe selon un plan IV-IV du changeur d’outil de la figure 2 dans un état déverrouillé ; la figure 9 est une vue schématique en coupe d’un changeur d’outil selon l’invention dans une configuration verrouillée et dans un deuxième état; la figure 10 est une de détail d’un verrou selon l’invention dans une configuration verrouillée ; la figure 11 est une vue de détail d’un verrou de l’invention dans une première étape de déverrouillage ; la figure 12 est une vue de détail d’un verrou de l’invention dans une deuxième étape de déverrouillage. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence à la figure 1, le bras articulé selon l’invention, et généralement désigné 1, comprend une base fixe 2 qui porte un premier arbre 3 monté à rotation sur la base 2. Une première extrémité 5.1 d’un premier segment de bras 5 est articulée sur un palier à l’aide d’une liaison pivot 6. La seconde extrémité 5.2 du premier segment de bras 5 reçoit un segment terminal 7 articulé en sa première extrémité 7.1 autour d’un pivot 8. La deuxième extrémité 7.2 du segment terminal 7 du bras articulé 1 reçoit un changeur d’outil 10. Toutes les articulations et paliers du bras 1 sont motorisées, reliées à une unité de commande 9 et commandées à partir de celle-ci. Un changeur d’outil 10 est vissé sur le segment terminal 7 et est également relié par un anneau 11 à une première extrémité 12.1 d’un premier câble 12 d’actionnement. La deuxième extrémité 12.2 du premier câble 12 est relié à une poignée 13. Le changeur d’outil 10 comporte également un port d’entrée 18 auquel est relié un embout carré 14 d’une première extrémité 15.1 d’un deuxième arbre 15 de transmission flexible. L’autre extrémité 15.2 du deuxième arbre flexible 15 est reliée à un motoréducteur 16 électrique vissé au segment terminal 7. Le motoréducteur 16 est relié à l’unité de commande 9. En référence aux figures 2 à 10, le changeur d’outil 10 comprend un premier carter 40 sensiblement parallélépipédique sur la face supérieure 40.1 duquel une première douille cannelée intérieurement 20 est montée à rotation autour d’un axe d’entrée O y à l’aide d’un premier roulement à bille 21. La première extrémité 20.1 de la douille cannelée 20 débouche vers l’extérieur de premier carter 40. La douille cannelée 20 est solidaire d’un support de came 23 et comporte un premier jeu de cannelures 24 intérieures. Le support de came 23 comprend une came 25. La came 25 accueille des rouleaux 26 portés par une extrémité proximale 27.1 d’un verrou 27 monté à coulissement dans un premier alésage 41 du premier carter 40. Un premier ressort 28 hélicoïdal de traction s’étend entre le support de came 23 et un point d’accroche 42 du premier carter 40 pour exercer un effort tendant à provoquer une rotation du support de came 23 dans un sens horaire selon la représentation des figures 4 et 8. La douille cannelée 20, le support de came 23 et le verrou 27 constituent un dispositif de verrouillage 29 du changeur d’outil 10. Comme visible en figure 10, le verrou 27 comprend une première excroissance 27.3 dont la section est sensiblement en forme de demi-cercle. La première excroissance 27.3 vient en saillie d’une face inférieure 27.4 du verrou 27. Le premier carter 40 définit également un premier logement 43 tronconique ouvert sur la face inférieure 40.2 et dans lequel débouche le premier alésage 41. La face inférieure 40.2 comprend également un deuxième alésage 44 et un deuxième logement 45 tronconique. Le dispositif de verrouillage 29 peut sélectivement adopter un premier état verrouillé et un deuxième état déverrouillé. Dans le premier état verrouillé –représenté sur les figures 2 à 5– une extrémité distale 27.2 du verrou 27 s’étend dans le premier logement 43 tronconique. Dans l’état déverrouillé –représenté sur les figures 6 à 8– une extrémité distale 27.2 du verrou 27 s’étend dans le premier logement 43 tronconique. Le changeur d’outil 10 comprend également une palette 50 montée coulissante relativement au premier carter 40 selon une direction sensiblement parallèle au premier axe Oy. La palette 50 est, ici, guidée sur une surface à l’aide d’un palier en bronze 51. La palette 50 reçoit un troisième arbre 52 montée à rotation relativement à la palette 50 autour de l’axe Oy via un deuxième roulement à bille 52.1. Une quatrième extrémité supérieure 53du troisième arbre 52 comprend un deuxième jeu de cannelures 54 extérieures. La deuxième extrémité inférieure 55 du troisième arbre 52 comprend un troisième jeu de cannelures 56 extérieures. La quatrième extrémité supérieure 53 du troisième arbre 52 comporte également une empreinte carrée 22 pour coopérer avec l’embout carré 14. Un deuxième ressort 58 hélicoïdal de compression s’étend entre le premier carter 40 et la palette 50 pour exercer un effort de rappel sur la palette, ici un effort vertical vers le bas selon la représentation des figures 2, 3 et 5. La palette 50 comprend également un œillet 57 au travers duquel passe une extrémité 17.1 d’un deuxième câble 17 pourvu d’un sertissage 17.2. La palette 50 peut adopter un premier état représenté en figure 5 dans lequel le deuxième jeu de cannelures 54 vient en engagement avec le premier jeu de cannelures 24. Dans ce premier état, la première palette 50 peut également adopter un deuxième état représenté en figure 3, dans lequel le deuxième jeu de cannelures 54 est désengagé du premier jeu de cannelures 24 et le troisième jeu de cannelures 56 vient en saillie d’une face inférieure 40.2 du premier carter 40 au travers d’un deuxième alésage 44. Le deuxième ressort 58 hélicoïdal exerce un effort de rappel de la palette 50 vers son deuxième état. Ainsi, une traction sur le deuxième câble 17 amène la palette 50 depuis un deuxième état (figure 3) vers un premier état (figure 5). La palette 50, le troisième arbre 52, le deuxième câble 17, le palier 51 et le ressort 58 constituent un dispositif de commande du changeur d’outil 10. Comme visible en figure 3 et 5, l’outil 70 comprend un deuxième carter 71 sensiblement parallélépipédique. Un premier tronc de cône 72 pourvu en sa partie supérieure d’un troisième alésage 73 vient en saillie de la face supérieure 71.1 du deuxième carter 71. Un pion de centrage 74 vient également en saillie de la face supérieure 71.1 du deuxième carter 71. L’outil 70 comprend également une deuxième douille 75 pourvue d’un quatrième jeu de cannelures 75.1 intérieures. La deuxième douille 75 est montée à rotation relativement au deuxième carter 71 à l’aide d’un troisième roulement à billes 76. La partie inférieure 75.2 de la deuxième douille 75 comporte une première denture 77 extérieure. Un cinquième arbre 78 vient en saillie d’une face inférieure 71.2 du deuxième carter 71. Le cinquième arbre 78 est monté à rotation autour d’un axe sensiblement parallèle à l’axe Oy via un quatrième roulement à billes 79. L’extrémité supérieure 78.1 du cinquième arbre 78 comprend un roue dentée 80. Une courroie crantée 81 relie la première denture 77 et la roue dentée 80. Comme visible en figure 10, le troisième alésage 73 comprend une deuxième excroissance 73.1 dont la section est sensiblement en forme de demi-cercle. La deuxième excroissance 73.1 vient en saillie d’une face inférieure 73.2 du troisième alésage 73. En fonctionnement, et selon une première étape, lorsqu’un utilisateur souhaite accoupler un outil 70 au changeur d’outil 10, il présente le changeur d’outil 10 de manière à ce que le premier tronc de cône 72 fasse sensiblement face au premier logement 43 (figure 3). Ensuite, et selon une deuxième étape, l’utilisateur agit sur la poignée 13 pour exercer une tension sur le premier câble 12 et déplacer la palette 50 depuis son deuxième état (figure 3) vers son premier état (figure 5). Lorsque la palette 50 est dans son premier état (figure 5), le premier jeu de cannelures 24 coopère avec le deuxième jeu de cannelures 54 et une rotation du motoréducteur 16 selon un premier sens S1 provoque un passage du dispositif de verrouillage 29 de son premier état verrouillé vers son deuxième état déverrouillé (troisième étape - figure 6). Le changeur d’outil 10 est ensuite approché de l’outil 70 jusqu’à ce que le premier tronc de cône 72 soit engagé dans le premier logement tronconique 43 (quatrième étape). Le déplacement relatif du changeur d’outil 10 relativement à l’outil 70 guidé par le glissement de la surface extérieure du premier tronc de cône 72 sur la surface intérieure du premier logement tronconique 43 et également par le glissement de la surface extérieure du pion de centrage 74 sur la surface intérieure du deuxième logement tronconique 45. Le couple exercé par le motoréducteur 16 sur le dispositif de verrouillage 29 est maintenu au cours de ce déplacement pour s’opposer au ressort de rappel hélicoïdal 28 et maintenir le dispositif de verrouillage 29 dans son deuxième état déverrouillé. Une fois l’outil 70 engagé dans le changeur d’outil 10 (figure 7), le motoréducteur 16 est commandé pour effectuer une rotation selon un deuxième sens S2 opposé au premier sens S1 pour ramener le dispositif de verrouillage 29 dans son premier état déverrouillé (cinquième étape –figure 9). Dans cette configuration, le verrou 27 s’étend dans le troisième alésage 73 et maintient en position le changeur d’outil 10 et l’outil 70. Selon une sixième étape, l’utilisateur agit sur la poignée 13 et, sous l’effet du deuxième ressort 58, la palette 50 coulisse pour passer dans son deuxième état (figure 2). Dans ce deuxième état de la palette 50, le troisième jeu de cannelures 56 du troisième arbre 52 coopère avec le quatrième jeu de cannelures 75.1 de la deuxième douille 75 et une rotation du motoréducteur 16 est transmise par la courroie crantée 81 au cinquième arbre 78. Lorsque l’utilisateur souhaite changer d’outil, il agit sur la poignée 13 pour faire passer la palette 50 depuis son deuxième état représenté en figure 2 vers son premier état représenté en figure 9. L’utilisateur commande alors une rotation du motoréducteur 16 dans le deuxième sens S2 de manière à dégager le verrou 27 du troisième alésage 73. Dans ce premier état de la palette 50, aucune puissance mécanique n’est transmise à l’outil Au cours de la translation du verrou 27, la première excroissance 27.3 vient au contact de la deuxième excroissance 73.1 et exerce un effort de poussée sur l’outil 70 afin de décoller l’outil 70 du premier logement tronconique 43. Ainsi, il est possible de mettre en œuvre différents types d’outils en l’extrémité d’un unique bras articulé sans qu’il soit nécessaire d’intervenir manuellement de façon directe sur l’extrémité du bras articulé. Dans le cas d’interventions du bras articulé dans un milieu qui justifie une décontamination de l’extrémité du bras avant qu’un opérateur puisse intervenir dessus, les gains opérationnels (contrôle, couts, délais) sont importants. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, -bien qu’ici le dispositif de commande comprenne un anneau 11 pour raccordement à un câble de commande, l’invention s’applique également à d’autres types de ports de commande comme par exemple une roue dentée ou un actionneur électrique ; - bien qu’ici l’extrémité proximale du verrou soit pourvue de rouleaux, l’invention s’applique également à d’autre types de suiveurs liés au verrou comme par exemple un suiveur en bronze ou en téflon ; - bien qu’ici le support de came soit rappelé en position à l’aide d’un ressort hélicoïdal, l’invention s’applique également à d’autres types de premiers moyens de rappel comme par exemple des rondelles Belleville, un bloc élastomère, un aimant permanent, un ressort à lame ou une répartition de masse mettant à profit la gravité ; - bien qu’ici la palette soit rappelée en position à l’aide d’un ressort hélicoïdal, l’invention s’applique également à d’autres types de deuxièmes moyens de rappel comme par exemple des rondelles Belleville, un bloc élastomère, un aimant permanent, un ressort à lame ou une répartition de masse mettant à profit la gravité ; - bien qu’ici le verrou comprenne une excroissance, l’invention s’applique également à d’autres moyens d’éjection de l’outil comme par exemple de l’air comprimé, un poussoir commandé ou une came ; - bien qu’ici le changeur d’outil comprenne un premier logement tronconique, l’invention s’applique également à d’autres types d’interface destinée à accueillir un outil comme par exemple une saillie tronconique ou cylindrique, un mandrin ; - bien qu’ici la puissance d’entrée soit fournie sous la forme d’une rotation, l’invention s’applique également à d’autres types de port d’entrée adaptés à recevoir une puissance mécanique comme par exemple un port pour recevoir une puissance mécanique sous la forme d’un mouvement de va et vient ; - bien qu’ici l’extrémité inférieure du troisième arbre comprenne un troisième jeu de cannelures extérieures, l’invention s’applique également à d’autres types de port de sortie pour délivrer une puissance mécanique comme par exemple des cannelures intérieures une baïonnette, des crabots, un disque d’embrayage à friction ; - bien qu’ici le troisième arbre 52 comprenne une empreinte carrée, l’invention s’applique également à d’autres types de port d’entrée pour recevoir one puissance mécanique comme par exemple un arbre cannelé, un méplat, une bride un joint de cardan. Changeur d’outil (10) comprenant : un port d’entrée (22) pour recevoir une puissance mécanique d’entrée ; un port de sortie (56) pour délivrer une puissance mécanique de sortie, une interface (43) destinée à accueillir un outil (70) ; un dispositif de verrouillage (29) pouvant adopter un premier état verrouillé dans lequel l’outil (70) est solidaire de l’interface (43) et un deuxième état déverrouillé dans lequel l’outil (70) est désolidarisé de l’interface (43); un dispositif de commande pouvant sélectivement adopter un premier état et un deuxième état ; le dispositif de commande étant agencé de manière à ce que : - dans le premier état, la puissance mécanique d’entrée est transmise au dispositif de verrouillage (29) de manière à faire changer d’état le dispositif de verrouillage (29) ; - dans le deuxième état, la puissance mécanique d’entrée est transmise au port de sortie (56). Changeur d’outil (10) selon la revendication 1, dans lequel la puissance mécanique d’entrée est fournie sous la forme d’une rotation. Changeur d’outil (10) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de verrouillage (29) comprend une came (25) pour actionner un suiveur (26) solidaire d’un verrou (27). Changeur d’outil (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de verrouillage (29) comprend des moyens d’éjection (27.3) de l’outil (70). Changeur d’outil (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de verrouillage (29) comprend des premiers moyens de rappel (28) vers son premier état verrouillé. Changeur d’outil (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de commande est actionné par un câble (17). Changeur d’outil (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de commande comprend des deuxièmes moyens de rappel (58) du dispositif de commande vers son deuxième état. Changeur d’outil (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de commande comprend une palette (50) montée coulissante relativement à un premier carter (40) du changeur d’outil (10). Bras articulé (1) comprenant un segment terminal (7) pourvu d’un changeur d’outil (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le port d’entrée (14) est relié par un arbre flexible (15) à un moteur (16) porté par le bras articulé (1).