FR3041373A1 - MAINTENANCE SYSTEM FOR TUNNELIER AND ASSOCIATED TUNNELIER - Google Patents
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Abstract
Ce système de maintenance (21), pour un tunnelier (1), comprend un garage (23) et un robot de préhension (45), qui comprend : - un socle (47), par l'intermédiaire duquel le robot de préhension est solidairement lié au garage, - une chaîne cinématique motorisée (49, 55, 57, 71, 79, 83, 87, 89, 105), et - un organe de préhension d'une pièce d'usure de tunnelier lié au socle par l'intermédiaire de la chaîne cinématique, cette dernière définissant la position de l'organe de préhension dans l'espace. La chaîne cinématique comprend au moins un bras coudé (89), un premier rotateur de tangage qui supporte et entraîne le bras coudé en rotation par rapport au socle (47), et un deuxième rotateur de tangage qui supporte et entraîne en rotation une fraction avant de la chaîne cinématique qui relie le bras coudé à l'organe de préhension.This maintenance system (21), for a tunneling machine (1), comprises a garage (23) and a gripper (45), which comprises: - a base (47), through which the gripper is integrally linked to the garage, - a motorized kinematic chain (49, 55, 57, 71, 79, 83, 87, 89, 105), and - a gripping member of a tunneling wearer part connected to the base by the intermediate of the kinematic chain, the latter defining the position of the gripping member in space. The kinematic chain comprises at least one bent arm (89), a first pitch rotator which supports and drives the bent arm in rotation relative to the base (47), and a second pitch rotator which supports and rotates a front portion. of the kinematic chain that connects the crank arm to the gripping member.
Description
Système de maintenance pour tunnelier et tunnelier associéMaintenance system for tunnel boring machine and associated tunneling machine
La présente invention concerne un système de maintenance pour un tunnelier, c’est-à-dire une machine de creusement de tunnels, ainsi qu’un tunnelier équipé d’un tel système de maintenance.The present invention relates to a maintenance system for a tunnel boring machine, that is to say a tunnel digging machine, and a tunnel boring machine equipped with such a maintenance system.
Les tunneliers comprennent généralement une tête de coupe munie de pièces d’usure, notamment des dents, souvent appelés « drag bit », ou encore « trépans-racleurs » des éléments raclants ou creusants, fixes ou à basculement, souvent appelés « rippers » et des molettes, qui sont des outils de coupe circulaires tournant librement autour d’un axe et permettant de poinçonner la roche sous forme de plaques écaillées.The tunnel boring machines generally comprise a cutting head provided with wearing parts, in particular teeth, often called "drag bits", or "scraping bits" of scraping or digging elements, fixed or tilting, often called "rippers" and knobs, which are circular cutting tools freely rotating about an axis and used to punch the rock in the form of flaking plates.
Une tête de coupe comporte ainsi une pluralité de pièces d’usure réparties sur sa surface et qui sont conçues pour être remplacées une fois usées, notamment les molettes. Ces opérations de remplacement, effectuées au cours du creusement d’un tunnel, impliquent le démontage et le transfert d’un nombre élevé de pièces indépendantes et massives, ainsi que des serrages et desserrages impliquant des couples élevés. Il est ainsi nécessaire qu’un opérateur s’introduise dans la chambre d’abattage située à l’arrière de la tête de coupe, relativement étroite, afin d’effectuer ce type d’opérations à l’aide d’équipements spéciaux. En particulier, dans le cas où la matière à creuser par le tunnelier est meuble, la chambre d’abattage est mise sous pression d’air pendant l’intervention afin de maintenir le front d’excavation et prévenir tout risque d’effondrement. L’opération de changement de chaque pièce d’usure nécessite ainsi un grand nombre de précautions en matière de sécurité de l’opérateur, qui est contraint d’agir en temps limité et de subir des paliers de décompression à la fin de son intervention.A cutting head thus has a plurality of wear parts distributed over its surface and which are designed to be replaced once worn, including the wheels. These replacement operations, carried out during the digging of a tunnel, involve the dismantling and transfer of a large number of independent and massive parts, as well as tightening and loosening involving high torques. It is thus necessary for an operator to enter the slaughter chamber located at the rear of the cutting head, which is relatively narrow, in order to perform this type of operation with the aid of special equipment. In particular, in the case where the material to be digged by the TBM is loose, the slaughter chamber is pressurized with air during the intervention to maintain the excavation front and prevent any risk of collapse. The operation of changing each wear part thus requires a large number of safety precautions for the operator, who is forced to act in a limited time and undergo decompression stops at the end of his intervention.
Il a été envisagé de remplacer l’opérateur humain par un bras robotisé classique, du même genre que ceux utilisés sur les chaînes de montage de l’industrie automobile. Un tel bras robotisé comprend à son extrémité distale une pince de préhension des molettes et est positionné et protégé dans un garage situé en amont de la chambre d’abattage. Pour effectuer un changement de molette, on ouvre une porte du garage, qui débouche dans la chambre d’abattage. Le bras se faufile au travers de cette porte pour atteindre la molette à remplacer. Néanmoins, un tel bras robotisé et son garage présentent l’inconvénient d’occuper un espace important au sein du tunnelier par rapport à son espace de travail utile dans son application concernant le changement de molettes et d’outils de tunnelier. L’invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés dans ce qui précède en proposant un nouveau système de maintenance, pour un tunnelier, ce système étant à la fois spécifiquement conçu et optimisé, pour cette application, en termes de rapport entre son encombrement et son volume de travail utile. L’invention a pour objet un système de maintenance pour un tunnelier, le système de maintenance comprenant : - un garage, qui comprend une ouverture avant et qui définit un axe longitudinal traversant l’ouverture avant, et - un robot de préhension, qui comprend : o un socle, par l’intermédiaire duquel le robot de préhension est solidairement lié au garage, o une chaîne cinématique motorisée, et o un organe de préhension d’une pièce d’usure de tunnelier, par exemple une molette, qui est lié au socle par l’intermédiaire de la chaîne cinématique, cette dernière définissant la position de l’organe de préhension dans l’espace, à l’intérieur et à l’extérieur du garage via l’ouverture avant.It has been envisaged to replace the human operator by a conventional robotic arm of the same kind as those used on assembly lines of the automobile industry. Such a robotic arm comprises at its distal end a tongs gripping pliers and is positioned and protected in a garage located upstream of the slaughter chamber. To change the wheel, a garage door is opened, which opens into the felling chamber. The arm sneaks through this door to reach the wheel to replace. Nevertheless, such a robotic arm and its garage have the disadvantage of occupying a significant space within the tunnel boring machine compared to its useful working space in its application concerning the change of wheels and tunneling tools. The object of the invention is to overcome the drawbacks mentioned above by proposing a new maintenance system for a tunnel boring machine, this system being both specifically designed and optimized for this application in terms of the relationship between its bulk and its useful workload. The invention relates to a maintenance system for a tunnel boring machine, the maintenance system comprising: - a garage, which comprises a front opening and which defines a longitudinal axis passing through the front opening, and - a gripping robot, which comprises : o a pedestal, through which the robot gripper is solidly linked to the garage, o a motorized kinematic chain, and o a gripping member of a tunneling wear part, for example a wheel, which is linked to the base via the kinematic chain, the latter defining the position of the gripping member in space, inside and outside the garage via the front opening.
Conformément à l’invention, la chaîne cinématique comprend au moins un bras coudé, un premier rotateur de tangage, qui est lié à une extrémité proximale du bras coudé et qui supporte et entraîne le bras coudé en rotation par rapport au socle autour d’un premier axe de tangage qui est orthogonal à l’axe longitudinal, et un deuxième rotateur de tangage, qui est lié à une extrémité distale du bras coudé et par l’intermédiaire duquel le bras coudé supporte et entraîne en rotation, autour d’un deuxième axe de tangage qui est parallèle au premier axe de tangage, une fraction avant de la chaîne cinématique qui relie le bras coudé à l’organe de préhension.According to the invention, the kinematic chain comprises at least one bent arm, a first pitch rotator, which is connected to a proximal end of the bent arm and which supports and drives the bent arm in rotation relative to the base around a first pitch axis which is orthogonal to the longitudinal axis, and a second pitch rotator, which is connected to a distal end of the bent arm and through which the bent arm supports and rotates about a second pitch axis which is parallel to the first pitch axis, a front fraction of the kinematic chain which connects the crank arm to the gripping member.
Grâce à son bras coudé, robot de préhension de l’invention est particulièrement adapté pour être mobile au travers et hors de l’ouverture avant et, une fois à l’extérieur du garage, pour couvrir un espace de travail important sur la tête de coupe du tunnelier. Le bras coudé peut être positionné de sorte que le bord de l’ouverture est situé dans un secteur délimité à l’intérieur de la forme coudée du bras coudé. Le débattement du bras coudé au travers de l’ouverture est ainsi optimal. L’organe de préhension peut ainsi atteindre des positions particulièrement éloignées de l’ouverture pour effectuer le remplacement de pièces d’usure. De plus, le robot de préhension et son garage sont relativement compacts, dans la mesure où la forme du bras coudé permet un repli du robot de préhension sur lui-même au sein du garage, lorsqu’il n’est pas utilisé.Thanks to its bent arm, gripper robot of the invention is particularly adapted to be movable through and out of the front opening and, once outside the garage, to cover a large work space on the head of tunneling cutter. The angled arm may be positioned so that the edge of the opening is located in a sector delimited within the bent form of the bent arm. The movement of the crank arm through the opening is thus optimal. The gripping member can thus reach positions that are particularly remote from the opening to perform the replacement of wear parts. In addition, the gripper robot and its garage are relatively compact, since the shape of the crank arm allows a withdrawal of the robot gripper on itself within the garage, when not in use.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention, prises isolément ou en combinaison : - Le bras coudé comprend, à partir de l’extrémité proximale : - une partie proximale sensiblement rectiligne, - un coude terminant la partie proximale, et - une partie distale sensiblement rectiligne et s’étendant à partir du coude jusqu’à l’extrémité distale, la partie proximale étant inclinée selon un angle compris entre environ 80 et 100 degrés, de préférence 90 degrés, par rapport à la partie distale, autour d’un axe de coude qui est parallèle au premier axe de tangage. - La chaîne cinématique comprend en outre : - un membre inverseur, qui supporte le bras coudé par l’intermédiaire du premier rotateur de tangage, et - un rotateur d’inversion, par l’intermédiaire duquel le membre inverseur est supporté et entraîné en rotation autour d’un premier axe de roulis parallèle à l’axe longitudinal. - La chaîne cinématique comprend en outre : - un membre d’ajustement transversal, et - un translateur transversal, qui supporte et entraîne le membre d’ajustement transversal selon un premier axe de translation perpendiculaire à l’axe longitudinal. - Le membre d’ajustement transversal entraîne et supporte le membre inverseur par l’intermédiaire du rotateur d’inversion. - La chaîne cinématique comprend en outre : - un parallélogramme articulé, qui comprend : o deux bras parallèles, qui sont simultanément mobiles en rotation autour d’un premier axe de parallélogramme et d’un deuxième axe de parallélogramme respectivement, ces derniers étant parallèles entre eux et perpendiculaires à l’axe longitudinal, o un membre intermédiaire, qui est supporté par les bras parallèles et entraîné en translation circulaire par ces derniers, et - un actionneur en rotation des bras parallèles autour du premier axe de parallélogramme et du deuxième axe de parallélogramme, respectivement. - Le membre intermédiaire supporte le membre d’ajustement transversal par l’intermédiaire du translateur transversal. - La chaîne cinématique comprend en outre : - un chariot, qui supporte le parallélogramme articulé et par rapport auquel les bras parallèles sont entraînés en rotation autour du premier axe de parallélogramme et du deuxième axe de parallélogramme respectivement, le chariot étant lui-même supporté par le socle, et - un translateur longitudinal du chariot par rapport au socle parallèlement à l’axe longitudinal. - La fraction avant de la chaîne cinématique comprend : - un membre terminal, qui est supporté par le bras coudé et entraîné par le deuxième rotateur de tangage autour du deuxième axe de tangage, - un rotateur de roulis par l’intermédiaire duquel le membre terminal supporte et entraîne en rotation l’organe de préhension autour d’un deuxième axe de roulis orthoradial au deuxième axe de tangage. L’invention a également pour objet un tunnelier, équipé d’un système de maintenance tel que décrit précédemment, et comprenant : - une tête de coupe, qui est rotative autour d’un axe principal du tunnelier, la tête de coupe présentant le long de l’axe principal une partie avant de coupe et une partie arrière, - un corps principal, qui comprend un bouclier périphérique, présentant une forme cylindrique coaxiale avec l’axe principal, et des moyens d’entraînement de la tête de coupe en rotation autour de l’axe principal par rapport au bouclier périphérique, le bouclier périphérique définissant une chambre d’abattage en son sein à partir de la partie arrière, le garage étant logé au sein du bouclier périphérique de sorte que l’axe longitudinal est parallèle à l’axe principal et que l’ouverture avant débouche dans la chambre d’abattage. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et non exhaustif et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - Les figures 1 et 2 sont des coupes longitudinales partielles d’un tunnelier équipé d’un système de maintenance conforme à l’invention, ce système étant représenté dans deux configurations différentes ; - La figure 3 est une vue schématique de face du tunnelier des figures 1 et 2, illustrant par transparence le positionnement d’un garage du système de maintenance des figures précédentes ; - La figure 4 est une vue en perspective d’un robot de préhension appartenant au système de maintenance des figures précédentes ; - Les figures 5 et 6 sont des vues de côté du robot de préhension de la figure 4, dans lesquelles il est représenté selon deux configurations différentes.According to other advantageous features of the invention, taken separately or in combination: the angled arm comprises, from the proximal end: a substantially rectilinear proximal portion, an elbow terminating the proximal portion, and a portion distal substantially rectilinear and extending from the elbow to the distal end, the proximal portion being inclined at an angle of between about 80 and 100 degrees, preferably 90 degrees, with respect to the distal portion, about an elbow axis that is parallel to the first pitch axis. - The kinematic chain further comprises: - an inverter member, which supports the cranked arm by means of the first pitch rotator, and - an inversion rotator, through which the inverter member is supported and rotated around a first roll axis parallel to the longitudinal axis. - The kinematic chain further comprises: - a transverse adjustment member, and - a transverse translator, which supports and drives the transverse adjustment member according to a first axis of translation perpendicular to the longitudinal axis. - The transverse adjustment member drives and supports the inverting member via the inversion rotator. - The kinematic chain further comprises: - an articulated parallelogram, which comprises: two parallel arms, which are simultaneously movable in rotation about a first parallelogram axis and a second parallelogram axis respectively, the latter being parallel between them and perpendicular to the longitudinal axis, o an intermediate member, which is supported by the parallel arms and driven in circular translation by the latter, and - an actuator in rotation of the parallel arms around the first axis of parallelogram and the second axis of parallelogram, respectively. - The intermediate member supports the transverse adjustment member through the transverse translator. - The kinematic chain further comprises: - a carriage, which supports the articulated parallelogram and with respect to which the parallel arms are rotated about the first parallelogram axis and the second parallelogram axis respectively, the carriage being itself supported by the base, and - a longitudinal translator of the carriage relative to the base parallel to the longitudinal axis. - The forward fraction of the kinematic chain comprises: - a terminal member, which is supported by the bent arm and driven by the second pitch rotator about the second pitch axis, - a roll rotator through which the end member supports and rotates the gripping member about a second orthoradial roll axis at the second pitch axis. The invention also relates to a tunnel boring machine, equipped with a maintenance system as described above, and comprising: - a cutting head, which is rotatable about a main axis of the tunnel boring machine, the cutting head having the a main body, which comprises a peripheral shield, having a cylindrical shape coaxial with the main axis, and means for driving the rotary cutting head; about the main axis relative to the peripheral shield, the peripheral shield defining a felling chamber therein from the rear portion, the garage being housed within the peripheral shield so that the longitudinal axis is parallel to the main axis and that the front opening opens into the slaughter chamber. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting and non-exhaustive example and with reference to the drawings in which: FIGS. 1 and 2 are partial longitudinal sections of FIG. a TBM equipped with a maintenance system according to the invention, this system being shown in two different configurations; FIG. 3 is a diagrammatic front view of the tunnel boring machine of FIGS. 1 and 2, illustrating by transparency the positioning of a garage of the maintenance system of the preceding figures; FIG. 4 is a perspective view of a gripper robot belonging to the maintenance system of the preceding figures; - Figures 5 and 6 are side views of the gripper robot of Figure 4, wherein it is shown in two different configurations.
Un tunnelier 1 est partiellement représenté aux figures 1 et 2, et comprend une tête de coupe 3 de forme générale discoïde. La tête de coupe 3 est rotative autour d’un axe principal X1 du tunnelier. Le long de l’axe X1, la tête de coupe 3 présente une partie avant 5 de coupe et une partie arrière 7 opposée à la partie avant 5. La tête de coupe 3 est équipée de pièces d’usure qui font saillie à partir de la partie avant 5 pour attaquer de la matière à creuser afin de former un tunnel. Des molettes 9, des dents 11, ou des rippers, non illustrés forment par exemple ces pièces d’usure.A tunnel boring machine 1 is partially shown in FIGS. 1 and 2, and comprises a cutting head 3 of discoidal general shape. The cutting head 3 is rotatable about a main axis X1 of the tunnel boring machine. Along the axis X1, the cutting head 3 has a cutting front portion 5 and a rear portion 7 opposite to the front portion 5. The cutting head 3 is equipped with wear parts which protrude from the front portion 5 to attack the material to be digged to form a tunnel. Knobs 9, teeth 11, or rippers, not shown form for example these wear parts.
Par commodité, la suite de la description est orientée par rapport à l’axe principal X1, en considérant que le terme « avant >> correspond à une direction axiale tournée vers la partie gauche de la figure 1, tandis que le terme « arrière » correspond à une direction axiale de sens opposé. Le tunnelier 1 effectue le creusement dans la direction avant. De même, par commodité, la suite de la description est orientée par rapport à un axe du plan de la figure 1 et orthogonal à l’axe X1, en considérant que le terme « haut » et « dessus » correspond à une direction axiale tournée vers le haut de la figure 1, tandis que le terme « bas » correspond à une direction axiale de sens opposé.For convenience, the remainder of the description is oriented with respect to the main axis X1, considering that the term "before" corresponds to an axial direction turned towards the left-hand part of FIG. 1, whereas the term "rear" corresponds to an axial direction of opposite direction. Tunneling machine 1 digs in the forward direction. Similarly, for convenience, the following description is oriented relative to an axis of the plane of Figure 1 and orthogonal to the axis X1, considering that the term "up" and "above" corresponds to a rotated axial direction towards the top of FIG. 1, while the term "bottom" corresponds to an axial direction of opposite direction.
Le tunnelier 1 comprend également un corps principal 13 qui supporte la tête de coupe 3. Le corps principal 13 s’étend à partir de la partie arrière 7 de cette dernière. Le corps 13 comprend un bouclier périphérique 15 qui se présente sous la forme d’une paroi sensiblement cylindrique et de base circulaire, qui s’étend dans le prolongement de la tête de coupe 3 le long de l’axe principal X1. Le bouclier 15 est conçu pour maintenir temporairement une voûte de matériau en cours de creusement par la tête 3, en attendant la construction d’une voûte définitive de tunnel formée par exemple à l’aide de voussoirs.The tunnel boring machine 1 also comprises a main body 13 which supports the cutting head 3. The main body 13 extends from the rear part 7 of the latter. The body 13 comprises a peripheral shield 15 which is in the form of a substantially cylindrical wall and circular base, which extends in the extension of the cutting head 3 along the main axis X1. The shield 15 is designed to temporarily hold a vault of material being digged by the head 3, pending the construction of a final tunnel vault formed for example using voussoirs.
Le corps principal 13 comprend également des moyens d’entrainement 17 de la tête de coupe 3 en rotation autour de l’axe principal X1 par rapport au bouclier périphérique 15. Les moyens 17 sont disposés au sein du bouclier 15 à partir de la partie arrière 7 et sont par exemple formés par une pluralité de moteurs répartis autour de l’axe principal XI.Des moyens de transmission relient la tête de coupe 3 à ces moteurs. La forme de réalisation de ces moyens d’entraînement 17 n’est pas limitative de l’invention.The main body 13 also comprises drive means 17 of the cutting head 3 rotated about the main axis X1 relative to the peripheral shield 15. The means 17 are disposed within the shield 15 from the rear part 7 and are for example formed by a plurality of motors distributed around the main axis XI.Means of transmission connect the cutting head 3 to these engines. The embodiment of these drive means 17 is not limiting of the invention.
Le corps 13 comprend également une chambre d’abattage 19 qui est latéralement délimitée par le bouclier 15, et s’étend à l’arrière de la partie arrière 7. Cette chambre 19 est, de façon bien connue en tant que telle, conçue pour recevoir des matériaux issus du creusement effectué par la tête 3. En pratique, les matériaux creusés traversent la tête de coupe 3 jusqu’à l’intérieur de la chambre 19.The body 13 also comprises a felling chamber 19 which is laterally delimited by the shield 15, and extends at the rear of the rear portion 7. This chamber 19 is, as is well known as such, designed for In practice, the excavated materials pass through the cutting head 3 to the inside of the chamber 19.
Le corps 13 est également équipé de moyens d’évacuation conventionnels, par exemple une vis d’extraction 113, non visible aux figures 1 et 2, mais partiellement visible à la figure 3, des matériaux contenus dans la chambre d’abattage 19. Ces moyens d’évacuation sont conçus pour transporter ces matériaux à l’écart de la tête de coupe 3, au-delà des moyens d’entrainement 17.The body 13 is also equipped with conventional evacuation means, for example an extraction screw 113, not visible in FIGS. 1 and 2, but partially visible in FIG. 3, of the materials contained in the slaughter chamber 19. evacuation means are designed to transport these materials away from the cutting head 3, beyond the drive means 17.
Le tunnelier 1 est équipé d’un système de maintenance 21 qui est disposé entre les moyens 17 et le bouclier 15, à l’arrière de la chambre 19, tel que cela est visible aux figures 1, 2 et 3. Le système 21 comprend un garage 23 qui constitue un logement protecteur et qui présente une forme de portion d’anneau. En l’espèce, le garage 23 est formé par une paroi externe qui inclut une portion du bouclier périphérique 15. Cette paroi externe comprend également une paroi de support 25 qui est sensiblement orthoradiale à l’axe principal X1 et disposée entre cet axe X1 et le bouclier 15. La paroi externe du garage 23 comprend par ailleurs deux parois latérales 27 visibles à la figure 3. Les parois 27 relient la paroi de de support 25 au bouclier 15 et s’étendent préférentiellement dans des plans parallèles entre eux et disposés à distance l’un de l’autre. La paroi externe du garage 23 comprend également une paroi avant 29 visible aux figures 1 et 2, qui s’étend dans un plan orthogonal par rapport à l’axe X1. La paroi 29 et la partie arrière 7 délimitent axialement entre eux une portion de la chambre d’abattage 19.The tunneling machine 1 is equipped with a maintenance system 21 which is arranged between the means 17 and the shield 15, at the rear of the chamber 19, as can be seen in FIGS. 1, 2 and 3. The system 21 comprises a garage 23 which constitutes a protective housing and which has a form of ring portion. In this case, the garage 23 is formed by an outer wall which includes a portion of the peripheral shield 15. This outer wall also comprises a support wall 25 which is substantially orthoradial to the main axis X1 and disposed between this axis X1 and the shield 15. The outer wall of the garage 23 furthermore comprises two lateral walls 27 visible in FIG. 3. The walls 27 connect the support wall 25 to the shield 15 and preferably extend in planes parallel to each other and arranged at distance from each other. The outer wall of the garage 23 also comprises a front wall 29 visible in Figures 1 and 2, which extends in a plane orthogonal to the axis X1. The wall 29 and the rear portion 7 axially delimit between them a portion of the slaughter chamber 19.
Le garage 23 comprend en outre une paroi arrière, qui comprend : une partie externe 31 qui s’étend dans un plan orthogonal à l’axe X1 à partir du bouclier périphérique 15 et en direction de l’axe X1, une partie intermédiaire 33 qui prolonge la partie externe 31 vers l’arrière du tunnelier 1 selon une direction parallèle à l’axe X1, et une partie interne 35, qui s’étend dans un plan orthogonal à l’axe X1 et relie la partie intermédiaire 33 à la paroi de support 25.The garage 23 further comprises a rear wall, which comprises: an outer portion 31 which extends in a plane orthogonal to the axis X1 from the peripheral shield 15 and towards the axis X1, an intermediate portion 33 which extends the outer portion 31 towards the rear of the TBM 1 in a direction parallel to the axis X1, and an inner portion 35, which extends in a plane orthogonal to the axis X1 and connects the intermediate portion 33 to the wall of support 25.
Tel que cela est visible aux figures 1, 2 et 3, le garage 23 est préférentiellement positionné dans une partie haute du corps principal 13, c’est-à-dire au-dessus de l’axe principal X1 en étant préférentiellement centré sur un plan vertical comprenant cet axe X1. Le garage 23 peut toutefois être disposé à une autre position angulaire autour de l’axe principal X1.As can be seen in FIGS. 1, 2 and 3, the garage 23 is preferably positioned in an upper part of the main body 13, that is to say above the main axis X 1, preferably being centered on a vertical plane including this axis X1. The garage 23 may however be disposed at another angular position around the main axis X1.
Une ouverture avant 37 est ménagée dans la paroi 29 du garage 23. L’ouverture 37 met en communication l’intérieur du garage 23 avec la chambre 19. L’ouverture 37 est pourvue d’une porte de fermeture 39 qui est représentée en position ouverte à la figure 2 et qui est omise sur la figure 1 pour des raisons de clarté. La porte 39 est conçue pour venir fermer l’ouverture 37 de façon étanche et résistante à une mise sous pression de la chambre 19. Dans l’exemple considéré ici, la porte 39 est articulée sur la paroi avant 29.A front opening 37 is formed in the wall 29 of the garage 23. The opening 37 communicates the interior of the garage 23 with the chamber 19. The opening 37 is provided with a closing door 39 which is shown in position open in Figure 2 and which is omitted in Figure 1 for reasons of clarity. The door 39 is designed to close the opening 37 sealingly and resistant to pressurization of the chamber 19. In the example considered here, the door 39 is hinged to the front wall 29.
Le garage 23 comprend également une ouverture arrière 41 qui est ménagée par exemple dans la partie 35 de la paroi arrière susmentionnée. L’ouverture 41 est équipée d’une porte de fermeture non illustrée, fermant l’ouverture 41 de façon étanche et résistante à une mise sous pression du garage 23 de sorte que celui-ci constitue, grâce à ses deux portes, un sas intermédiaire entre la chambre d’abattage 19 et une zone arrière 43 du corps principal 13, référencée à la figure 2. La zone arrière 43 est préférentiellement accessible à la circulation d’opérateurs humains H pendant le creusement du matériau par la tête 3.The garage 23 also comprises a rear opening 41 which is formed for example in the part 35 of the aforementioned rear wall. The opening 41 is equipped with a closure door not shown, closing the opening 41 sealingly and resistant to pressurizing the garage 23 so that it is, thanks to its two doors, an intermediate lock between the slaughter chamber 19 and a rear zone 43 of the main body 13, referenced in FIG. 2. The rear zone 43 is preferentially accessible to the circulation of human operators H during the digging of the material by the head 3.
Le garage 23 définit un axe longitudinal X23 qui traverse les ouvertures 37 et 41. Le garage 23 est logé au sein du bouclier 15 de sorte que l’axe X23 est parallèle à l’axe X1. L’axe X23 s’étend en pratique dans un plan radial de l’axe X1.The garage 23 defines a longitudinal axis X23 which passes through the openings 37 and 41. The garage 23 is housed within the shield 15 so that the axis X23 is parallel to the axis X1. The axis X23 extends in practice in a radial plane of the axis X1.
Le système 21 comprend un robot de préhension 45 qui est représenté seul aux figures 4 à 6. Le robot 45 comprend un bras de préhension automatisé et/ou commandé à distance par un opérateur et est logé à l’intérieur du garage 23. Le robot 45 est conçu pour se faufiler au travers de l’ouverture 37 afin d’atteindre la partie arrière 7 de la tête 3, tout en étant attaché à la paroi de support 25, afin de procéder à des opérations de maintenance de la tête de coupe 3, qui consistent notamment à effectuer un remplacement des molettes 9 et/ou des dents 11.The system 21 comprises a gripping robot 45 which is shown alone in FIGS. 4 to 6. The robot 45 comprises an automated gripping arm and / or remotely controlled by an operator and is housed inside the garage 23. The robot 45 is designed to sneak through the opening 37 to reach the rear portion 7 of the head 3, while being attached to the support wall 25, to carry out maintenance operations of the cutting head 3, which consist in particular in performing a replacement of the rollers 9 and / or teeth 11.
Le robot 45 comprend un socle 47, par l’intermédiaire duquel il est solidairement lié au garage 23 par l’intermédiaire de la paroi 25. Le socle 47 constitue une partie proximale du robot 45, pour supporter et servir de point d’appui à l’ensemble du robot 45. En pratique, le socle 47 forme un rail de coulissage parallèlement à l’axe X23.The robot 45 comprises a base 47, through which it is integrally linked to the garage 23 via the wall 25. The base 47 constitutes a proximal portion of the robot 45, to support and serve as a fulcrum to the whole robot 45. In practice, the base 47 forms a sliding rail parallel to the axis X23.
Le robot 45 comprend également un chariot 49 qui est supporté par le socle 47 de manière à coulisser parallèlement à l’axe X23 entre une butée avant 51 et une butée arrière 53 du socle 47. La butée 51 est située du côté de la paroi avant 29 alors que la butée 53 est située du côté de la paroi arrière 35.The robot 45 also comprises a carriage 49 which is supported by the base 47 so as to slide parallel to the axis X23 between a front stop 51 and a rear stop 53 of the base 47. The stop 51 is located on the side of the front wall 29 while the stop 53 is located on the side of the rear wall 35.
Par ailleurs, le robot 45 comprend un translateur longitudinal 55 pour translater le chariot 49 par rapport au socle 47 parallèlement à l’axe X23. Le translateur 55 est par exemple formé par deux vérins agencés en série, le premier des deux vérins, présentant une grande portée, c’est-à-dire qu’il peut déplacer le chariot 49 sur une grande partie delà distance séparant les butées 51 et 53, le deuxième vérin permettant de positionner précisément le chariot 49 le long de l’axe X23. Ces vérins sont par exemple hydrauliques. Le translateur 55 est solidairement lié d’une part au garage 23 ou au socle 47 et d’autre part au chariot 49 afin de pouvoir déplacer celui-ci le long de l’axe longitudinal X23 par rapport au garage 23 par extension ou rétractation des vérins.Furthermore, the robot 45 comprises a longitudinal translator 55 for translating the carriage 49 relative to the base 47 parallel to the axis X23. The translator 55 is for example formed by two jacks arranged in series, the first of the two cylinders, having a large range, that is to say it can move the carriage 49 over a large part of the distance between the stops 51 and 53, the second jack for accurately positioning the carriage 49 along the axis X23. These cylinders are for example hydraulic. The translator 55 is integrally linked on the one hand to the garage 23 or to the base 47 and on the other hand to the carriage 49 so as to be able to move the latter along the longitudinal axis X23 with respect to the garage 23 by extension or retraction of the cylinders.
Le chariot 49 supporte un parallélogramme articulé 57 du robot 45. Le parallélogramme 57 comprend un bras inférieur 59 et un bras supérieur 61. Chacun des bras 59 et 61 inclut en pratique par exemple deux poutres latérales 63, qui sont visibles pour le bras 61, à la figure 4. Les poutres 63 de chaque bras 59, 61 sont disposées parallèlement et à distance l’une de l’autre, les poutres latérales 63 étant reliées entre elles par deux poutres en croix 65 du bras 59 ou 61 concerné. Chacun des bras 59 et 61 s’étend ainsi dans un plan d’extension propre. Les deux bras 59 et 61, et en particulier leur plan propre respectif, sont parallèles entre eux et sont simultanément mobiles en rotation par rapport au chariot 49. En pratique, le bras 59 est lié au chariot 49 par l’intermédiaire d’une liaison pivotante 67 du chariot 49, autour d’un premier axe de parallélogramme X67 qui est perpendiculaire à l’axe longitudinal X23 et qui se déplace en même temps que le chariot 49. De la même façon, le bras supérieur 61 est lié au chariot 49 par l’intermédiaire d’une liaison pivotante 69 du chariot 49, autour d’un deuxième axe de parallélogramme X69, lequel est parallèle à l’axe X67, c’est-à-dire qu’il est également perpendiculaire à l’axe longitudinal X23. L’axe X69 est placé plus à l’écart de l’axe X23 que l’axe X69, c’est-à-dire que l’axe X67 est situé au-dessus de l’axe X69.The carriage 49 supports an articulated parallelogram 57 of the robot 45. The parallelogram 57 comprises a lower arm 59 and an upper arm 61. Each of the arms 59 and 61 includes in practice, for example, two lateral beams 63, which are visible for the arm 61, in FIG. 4. The beams 63 of each arm 59, 61 are arranged parallel and at a distance from one another, the lateral beams 63 being interconnected by two cross beams 65 of the arm 59 or 61 concerned. Each of the arms 59 and 61 thus extends in a clean extension plane. The two arms 59 and 61, and in particular their respective respective plane, are parallel to each other and are simultaneously rotatable relative to the carriage 49. In practice, the arm 59 is connected to the carriage 49 via a link 66 of the carriage 49, about a first parallelogram axis X67 which is perpendicular to the longitudinal axis X23 and which moves at the same time as the carriage 49. In the same way, the upper arm 61 is connected to the carriage 49 by means of a pivoting connection 69 of the carriage 49, around a second parallelogram axis X69, which is parallel to the axis X67, that is to say that it is also perpendicular to the axis longitudinal X23. The X69 axis is placed further away from the X23 axis than the X69 axis, that is, the X67 axis is located above the X69 axis.
Le parallélogramme 57 comprend également un membre intermédiaire 71, qui est supporté par les bras 59 et 61, de sorte qu’il est entraîné en translation circulaire par ces derniers. En particulier, le membre intermédiaire 71 comprend des liaisons pivotantes 73 et 75, respectivement autour d’un troisième axe de parallélogramme X73 et d’un quatrième axe de parallélogramme X75 qui sont parallèles aux axes X67 et X69, par l’intermédiaire desquelles le membre 71 est lié aux bras 59 et 61, respectivement. La liaison pivotante 73 est connectée sur le bras inférieur 59 à l’opposé de la liaison 67 et la liaison pivotante 73 est connectée sur le bras supérieur 61 à l’opposé de la liaison pivotante 69. Les bras 59 et 61 forment ainsi deux côtés opposés parallèles du parallélogramme articulé 57, alors que le membre intermédiaire 71 forme avec le chariot 49 les deux autres côtés opposés parallèles du parallélogramme articulé 57. A la place du parallélogramme 57, on peut prévoir tout membre équivalent permettant d’effectuer une translation circulaire du membre 71 par rapport au chariot 49The parallelogram 57 also comprises an intermediate member 71, which is supported by the arms 59 and 61, so that it is driven in circular translation by the latter. In particular, the intermediate member 71 comprises pivotal links 73 and 75, respectively around a third parallelogram axis X73 and a fourth parallelogram axis X75 which are parallel to the axes X67 and X69, through which the member 71 is linked to arms 59 and 61, respectively. The pivotal connection 73 is connected to the lower arm 59 opposite the link 67 and the pivotal connection 73 is connected to the upper arm 61 opposite the pivoting connection 69. The arms 59 and 61 thus form two sides. parallel opposed parallelogram parallelogram 57, while the intermediate member 71 forms with the carriage 49 the two other parallel opposite sides of the articulated parallelogram 57. In place of the parallelogram 57, one can provide any equivalent member to perform a circular translation of the member 71 relative to the carriage 49
Le robot de préhension 45 comprend également un vérin 77 qui est lié d’une part au chariot 49, avec un degré de liberté en rotation autour d’un axe parallèle à l’axe X67 placé à proximité de cet axe X67, et d’autre part au membre 71, avec un degré de liberté en rotation autour d’un axe parallèle à l’axe X75 situé à proximité de cet axe X75. Le vérin 77 forme ainsi un actionneur linéaire de levage des bras 59 et 61 autour de leur axe X67 et X69 respectif actionnent ces derniers en rotation autour de ces axes respectifs. En effet, lorsque l’actionneur 77 s’étend, le membre 71 est soulevé en translation circulaire à l’écart de l’axe X23 dans le sens d’une flèche F1 illustrée à la figure 5. Au contraire, lorsque l’actionneur 77 se rétracte, le membre 71 est ramené en translation circulaire dans la direction inverse de la flèche F1. Le vérin 77 est préférentiellement un vérin hydraulique. L’association du parallélogramme 57 et de l’actionneur 77 est particulièrement robuste, de sorte que le robot 45 est capable de supporter de lourdes charges tout en étant particulièrement compact.The gripping robot 45 also comprises a jack 77 which is connected on the one hand to the carriage 49, with a degree of freedom in rotation about an axis parallel to the axis X67 placed near this axis X67, and of secondly to the member 71, with a degree of freedom in rotation about an axis parallel to the axis X75 located near this axis X75. Cylinder 77 thus forms a linear actuator for lifting arms 59 and 61 about their respective axes X67 and X69 actuate them in rotation around these respective axes. Indeed, when the actuator 77 extends, the member 71 is raised in circular translation away from the axis X23 in the direction of an arrow F1 illustrated in Figure 5. In contrast, when the actuator 77 retracts, the member 71 is returned in circular translation in the opposite direction of the arrow F1. The jack 77 is preferably a hydraulic cylinder. The combination of the parallelogram 57 and the actuator 77 is particularly robust, so that the robot 45 is able to withstand heavy loads while being particularly compact.
Le membre 71 supporte un membre d’ajustement transversal 79 du robot 45. Le membre 79 est lié au membre 71 par l’intermédiaire de deux glissières 81 du membre 71, de sorte que le membre 79 peut coulisser parallèlement à un axe de translation X81 parallèle aux axes X67, X69, X73 et X75, et perpendiculaire à l’axe longitudinal X23. En l’espèce, les glissières 81 appartiennent à un translateur transversal 83 du robot 45, qui est solidaire du membre 71. A titre de variante, une seule glissière 81 est mise en oeuvre. Le translateur 83 supporte et entraîne le membre 79 le long de l’axe X81 par rapport au membre 71. Le membre 79 est ainsi déplacé de façon latérale par rapport au socle 47 et à l’axe X23. Le translateur transversal 83 comprend par exemple un vérin d’entraînement en translation du membre 71, ce vérin étant par exemple hydraulique.The member 71 supports a transverse adjustment member 79 of the robot 45. The member 79 is connected to the member 71 by means of two slides 81 of the member 71, so that the member 79 can slide parallel to a translation axis X81 parallel to the axes X67, X69, X73 and X75, and perpendicular to the longitudinal axis X23. In this case, the slides 81 belong to a transverse translator 83 of the robot 45, which is integral with the member 71. Alternatively, a single slide 81 is implemented. The translator 83 supports and drives the member 79 along the axis X81 relative to the member 71. The member 79 is thus moved laterally with respect to the base 47 and the axis X23. The transverse translator 83 comprises for example a drive cylinder in translation of the member 71, the cylinder being for example hydraulic.
De préférence, le membre 71 est le seul membre du robot 45 à pouvoir être déplacé transversalement. Le membre 71 et le translateur 83 assurent ainsi avantageusement à eux seuls un ajustement de la position transversale d’éléments du robot 45 qu’ils supportent..Preferably, member 71 is the only member of robot 45 that can be moved transversely. The member 71 and the translator 83 thus advantageously provide for themselves an adjustment of the transverse position of elements of the robot 45 that they support.
Le membre 79 entraîne et supporte un membre inverseur 85 du robot 45 par l’intermédiaire d’un rotateur d’inversion 87 du robot 45 autour d’un axe de roulis X87 parallèle à l’axe longitudinal X23. Lorsque le membre 79 est à mi-course de ses glissières 81, l’axe de roulis X87 est préférentiellement centré dans un plan incluant l’axe X23 et l’axe X1. La mise en rotation du membre 85 par l’intermédiaire du rotateur 87 autour de l’axe X87 fait évoluer le membre 85 entre une première position illustrée à la figure 5 et une deuxième position inverse illustrée à la figure 6. La position de la figure 6 est opposée d’un demi-tour autour de l’axe X87 par rapport à la position de la figure 5.The member 79 drives and supports an inverter member 85 of the robot 45 via an inverting rotator 87 of the robot 45 around a roll axis X87 parallel to the longitudinal axis X23. When the member 79 is halfway of its slides 81, the roll axis X87 is preferably centered in a plane including the axis X23 and the axis X1. The rotation of the member 85 by means of the rotator 87 about the axis X87 causes the member 85 to evolve between a first position illustrated in FIG. 5 and a second reverse position illustrated in FIG. 6. The position of FIG. 6 is opposed by a half-turn around the axis X87 with respect to the position of FIG.
Le membre 85 supporte un bras coudé 89 du robot 45 par l’intermédiaire d’un premier rotateur de tangage 91 dont le membre inverseur 85 est pourvu, tel que cela est visible à la figure 4. Le rotateur 91 entraîne le bras 89 autour d’un axe de tangage X91 qui est orthogonal à l’axe X23, et en particulier à l’axe X87. Le bras 89 est ainsi entraîné en rotation par rapport au socle 47 et par rapport au membre 85 autour de l’axe X91.The member 85 supports an angled arm 89 of the robot 45 via a first pitch rotator 91 whose inverter member 85 is provided, as can be seen in Figure 4. The rotator 91 drives the arm 89 around a pitch axis X91 which is orthogonal to the axis X23, and in particular to the axis X87. The arm 89 is thus rotated relative to the base 47 and relative to the member 85 about the axis X91.
En particulier, le rotateur 91 est lié à une extrémité proximale 93 du bras 89 et supporte ce bras 89. A partir de l’extrémité 93, le bras 89 comprend une partie proximale 95 qui est sensiblement rectiligne le long d’un axe propre, lui-même orthogonal avec l’axe X91. En pratique, la partie 95 est formée par deux poutres proximales qui s’étendent parallèlement à l’axe propre de la partie 95 ainsi définie, c’est-à-dire de façon orthogonale par rapport à l’axe X91, depuis l’extrémité 93. En pratique, les poutres proximales 95 s’étendent à distance l’une de l’autre, parallèlement l’une par rapport à l’autre, à partir de l’axe X91, de part et d’autre du rotateur 91 et du membre 85. La partie proximale 95, et en particulier chacune des poutres proximales, est terminée par un coude 97 du bras 89. Le bras coudé 89 comprend ensuite une partie distale 99 sensiblement rectiligne et qui s’étend à partir du coude 97 jusqu’à une extrémité distale 101 du bras 89, la partie 99 étant sensiblement rectiligne le long d’un axe propre.In particular, the rotator 91 is connected to a proximal end 93 of the arm 89 and supports this arm 89. From the end 93, the arm 89 comprises a proximal portion 95 which is substantially rectilinear along a clean axis, itself orthogonal with the X91 axis. In practice, the portion 95 is formed by two proximal beams which extend parallel to the proper axis of the portion 95 thus defined, that is to say orthogonally with respect to the axis X91, since the end 93. In practice, the proximal beams 95 extend at a distance from each other, parallel to each other, from the axis X91, on either side of the rotator 91 and the member 85. The proximal portion 95, and in particular each of the proximal beams, is terminated by a bend 97 of the arm 89. The bent arm 89 then comprises a distal portion 99 substantially rectilinear and extending from the elbow 97 to a distal end 101 of the arm 89, the portion 99 being substantially rectilinear along a clean axis.
La partie 93 est inclinée selon un angle compris entre 80 et 100 degrés et de préférence 90 degrés par rapport à la partie 99, tel qu’illustré. Cette inclinaison est définie autour d’un axe de coude X97 qui est parallèle à l’axe X91. En pratique, la partie 99 du bras 89 est formé par deux poutres distales qui sont parallèles entre elles et s’étendent à partir des coudes 87 des poutres proximales 95. Les poutres distales 99 sont à distance l’une de l’autre et s’étendent chacune jusqu’à une extrémité distale 101. Ainsi, le bras coudé 89 forme deux éléments en L constitués chacun par une poutre proximale, un coude et d’une poutre distale inclinée par rapport à la poutre proximale, chacun des éléments en L reliant l’extrémité 93 à l’extrémité 101.Part 93 is inclined at an angle of between 80 and 100 degrees and preferably 90 degrees with respect to portion 99 as illustrated. This inclination is defined around an axis of elbow X97 which is parallel to the axis X91. In practice, the portion 99 of the arm 89 is formed by two distal beams which are parallel to each other and extend from the elbows 87 of the proximal beams 95. The distal beams 99 are spaced apart from one another and each extends to a distal end 101. Thus, the bent arm 89 forms two L-shaped members each consisting of a proximal beam, a bend, and a distal beam inclined to the proximal beam, each of the L-shaped elements. connecting the end 93 to the end 101.
Le membre inverseur 85 est orientable autour de l’axe X87 par rapport au membre 79 et donc par rapport au socle 47, et présente ainsi, autour de cet axe : - une orientation directe, illustrée à la figure 5, dans laquelle l’axe X91 est positionné de façon orthoradiale par rapport à l’axe X1, au-dessus de l’axe X87, le coude 97 du bras 89 étant ainsi dirigé vers le bas, c’est-à-dire en direction de l’axe X1, et - une orientation inverse, illustrée aux figures 4 et 6, dans laquelle l’axe X91 est positionné de façon orthoradiale par rapport à l’axe X1, entre l’axe X87 et l’axe X1, le coude 97 du bras 89 étant ainsi dirigé vers le haut, c’est-à-dire à l’écart de l’axe X1.The inverting member 85 is orientable around the axis X87 with respect to the member 79 and thus with respect to the base 47, and thus has, around this axis: a direct orientation, illustrated in FIG. 5, in which the axis X91 is positioned orthoradially with respect to the axis X1, above the axis X87, the bend 97 of the arm 89 thus being directed downwards, that is to say in the direction of the axis X1 and - an opposite orientation, illustrated in FIGS. 4 and 6, in which the axis X91 is positioned orthoradially with respect to the axis X1, between the axis X87 and the axis X1, the elbow 97 of the arm 89 thus being directed upwards, that is to say away from the axis X1.
En d’autres termes, en orientation inverse, le coude 97 est situé plus à l’écart de l’axe X1 que les extrémités 93 et 101. En orientation directe, à l’inverse, le coude 97 est situé plus proche de l’axe X1 que les extrémités 93 et 101.In other words, in reverse orientation, the elbow 97 is located further from the axis X1 than the ends 93 and 101. In direct orientation, conversely, the elbow 97 is located closer to the X1 axis as the ends 93 and 101.
Le robot 45 comprend par ailleurs un deuxième rotateur de tangage 103 visible à la figure 4. Ce rotateur 103 est lié à l’extrémité 101 du bras 89 et relie en particulier les poutres distales 99 entre elles. Un membre terminal 105 du robot 45 est supporté par le bras coudé 89 par l’intermédiaire du rotateur 103, lequel entraîne en rotation ce membre 105 autour d’un deuxième axe de tangage X103 par rapport au bras 89. L’axe X103 est parallèle à l’axe X91 et est donc perpendiculaire à l’axe X23. L’axe X103 traverse les extrémités 101 des poutres 99.The robot 45 furthermore comprises a second pitch rotator 103 visible in FIG. 4. This rotator 103 is linked to the end 101 of the arm 89 and in particular connects the distal beams 99 to each other. A terminal member 105 of the robot 45 is supported by the bent arm 89 via the rotator 103, which rotates the member 105 about a second pitch axis X103 relative to the arm 89. The axis X103 is parallel to the axis X91 and is therefore perpendicular to the axis X23. The X103 axis passes through the ends 101 of the beams 99.
Le robot 45 comprend enfin un organe de préhension 109 qui termine le robot 45. En l’espèce, l’organe 109 est supporté par le membre 105 et entraîné en rotation par rapport à ce dernier par l’intermédiaire d’un rotateur de roulis 107 autour d’un axe de roulis X107 qui est orthoradial au deuxième axe de tangage X103. L’organe 109 comprend avantageusement une pince de préhension des pièces d’usure, notamment des molettes 9, ainsi que des moyens de montage et de démontage des pièces d’usure, notamment des molettes 9, sur la tête de coupe 3. De façon optionnelle, on monte sur le robot 45 un organe de préhension adapté à la pièce d’usure à remplacer, par exemple molette ou dent, et l’on change d’organe de préhension lorsque la pièce d’usure est de type différent. Cette opération de changement d’organe de préhension est optionnellement effectuée automatiquement par le robot 45 lui-même, différents organes de préhension interchangeables de types différents étant par exemple stockés dans le garage en prévision des opérations de maintenance de la tête 3.The robot 45 finally comprises a gripping member 109 which terminates the robot 45. In this case, the member 109 is supported by the member 105 and rotated relative to the latter by means of a roll rotator 107 about a roll axis X107 which is orthoradial to the second pitch axis X103. The member 109 advantageously comprises a grabbing gripper for the wear parts, in particular rollers 9, as well as means for mounting and dismounting the wear parts, in particular the rollers 9, on the cutting head 3. optional, it is mounted on the robot 45 a gripping member adapted to the wear part to be replaced, for example wheel or tooth, and the gripper is changed when the wear part is of different type. This gripper change operation is optionally performed automatically by the robot 45 itself, different interchangeable grippers of different types being for example stored in the garage in anticipation of maintenance operations of the head 3.
Le rotateur 107 fait évoluer en rotation l’organe 109 entre deux orientations opposées de 180 degrés, afin de compenser le passage de l’organe 85 de son orientation directe à son orientation inverse, et ainsi présenter l’organe 109 dans une orientation adaptée à celle de la molette 9 ou de la dent 11 à saisir.The rotator 107 rotates the member 109 in rotation between two opposite orientations by 180 degrees, in order to compensate for the passage of the member 85 from its direct orientation to its reverse orientation, and thus to present the member 109 in an orientation adapted to that of the wheel 9 or the tooth 11 to enter.
Les rotateurs 87, 91, 103 et 107 sont par exemple formés par des moteurs rotatifs, préférentiellement hydrauliques.The rotators 87, 91, 103 and 107 are for example formed by rotary motors, preferably hydraulic.
Le chariot 49, le parallélogramme articulé 57, le membre intermédiaire 71, le membre d’ajustement transversal 79, le membre inverseur 85, le bras coudé 89, le membre terminal 105 ainsi que le translateur longitudinal 55, l’actionneur en rotation 77, le translateur transversal 83, le rotateur d’inversion 87, le premier rotateur de tangage 91, le deuxième rotateur de tangage 103 et le rotateur de roulis 107 forment une chaîne cinématique motorisée du robot de préhension 45, qui inclut à la fois des membres rigides, des liaisons reliant ces membres rigides entre eux et des actionneurs permettant de mouvoir les membres rigides les uns par rapport aux autres par l’intermédiaire des liaisons. On comprend que les membres rigides sont notamment formés par le membre terminal 105, le bras coudé 89, le membre inverseur 85, le membre d’ajustement transversal 79, le membre intermédiaire 71, les bras 59 et 61 du parallélogramme articulés 57 par le chariot 49. Les liaisons cinématiques sont quant à elles définies le long ou autour des axes X67, X69, X73, X75, X87, X91, X97, X103 et X107. Les actionneurs sont quant à eux formés par le translateur longitudinal 55, l’actionneur linéaire de levage 77, le translateur transversal 83, le rotateur d’inversion 87, le premier rotateur de tangage 91, le deuxième rotateur de tangage 103 et le rotateur de roulis 107.The carriage 49, the articulated parallelogram 57, the intermediate member 71, the transverse adjustment member 79, the inverter member 85, the angled arm 89, the end member 105 as well as the longitudinal translator 55, the rotational actuator 77, the transverse translator 83, the inverting rotator 87, the first pitch rotator 91, the second pitch rotator 103 and the roll rotator 107 form a motorized kinematic chain of the gripper 45, which includes both rigid members , links connecting these rigid members together and actuators for moving the rigid members relative to each other through the links. It is understood that the rigid members are formed in particular by the end member 105, the bent arm 89, the inverter member 85, the transverse adjustment member 79, the intermediate member 71, the arms 59 and 61 of the parallelogram articulated by the carriage 57 49. The kinematic links are defined along or around the X67, X69, X73, X75, X87, X91, X97, X103 and X107 axes. The actuators are in turn formed by the longitudinal translator 55, the linear lifting actuator 77, the transverse translator 83, the inversion rotator 87, the first pitch rotator 91, the second pitch rotator 103, and the rotator. roll 107.
On comprend que les membres et actionneurs décrits dans cet exemple peuvent être remplacés par des membres et actionneurs équivalents et offrant la même mobilité ainsi que les mêmes degrés de liberté au robot 45. L’ensemble de ces actionneurs de la chaîne cinématique du robot 45 est commandé par un moyen de commande, non illustré, du système de maintenance 21 de façon automatisée, sous la commande, ou pour le moins sous l’instruction, de l’un des opérateurs humains H. Pour commander le robot 45, le système de maintenance 21 comprend un panneau de commande, non illustré, disposé par exemple dans la zone 43.It is understood that the members and actuators described in this example can be replaced by members and actuators equivalent and offering the same mobility and the same degrees of freedom to the robot 45. All of these actuators of the kinematic chain of the robot 45 is controlled by an unillustrated control means of the maintenance system 21 in an automated manner, under the control, or at least under the instruction, of one of the human operators H. To control the robot 45, the control system maintenance 21 comprises a control panel, not shown, arranged for example in zone 43.
On comprend également que l’organe de préhension 109 est ainsi lié au socle 47 par l’intermédiaire de cette chaîne cinématique, laquelle définit aussi la position de l’organe de préhension 109 dans l’espace par rapport à ce socle 47.It is also understood that the gripping member 109 is thus connected to the base 47 via this kinematic chain, which also defines the position of the gripping member 109 in the space with respect to this base 47.
La chaîne cinématique comprend ainsi : - une fraction avant, qui relie le bras 89 à l’organe 109 et qui est conçue pour être mue dans le garage 23 et à l’extérieur de ce dernier au travers de la porte 29, la fraction avant comprenant le rotateur 103, le membre 105 et le rotateur 107, et - une fraction arrière, qui relie le socle 47 au bras 89, et qui est conçue pour être mue exclusivement à l’intérieur du garage 23, la fraction arrière comprenant notamment le chariot 49, le translateur 55, le parallélogramme 57, le membre 71, l’actionneur 77, le membre 79, le translateur 83.The kinematic chain thus comprises: a front fraction, which connects the arm 89 to the member 109 and which is designed to be moved in the garage 23 and outside the latter through the door 29, the front fraction comprising the rotator 103, the member 105 and the rotator 107, and - a rear fraction, which connects the base 47 to the arm 89, and which is designed to be moved exclusively inside the garage 23, the rear fraction comprising in particular the carriage 49, the translator 55, the parallelogram 57, the member 71, the actuator 77, the member 79, the translator 83.
Le robot 45 présente une configuration de rangement, illustrée à la figure 2, dans laquelle la chaîne cinématique est repliée sur elle-même de sorte que tout le robot 45 est inclus à l’intérieur du garage 23. Dans la configuration de rangement : - les bras 59 et 61 du parallélogramme 57 sont sensiblement parallèles à l’axe X23, - le membre 85 est en orientation directe, - la partie 99 du bras 89 est sensiblement parallèle à l’axe X23 et est disposé au-dessus du chariot 49, - l’organe 109 est dirigé vers l’arrière.The robot 45 has a storage configuration, illustrated in Figure 2, wherein the kinematic chain is folded back on itself so that the whole robot 45 is included inside the garage 23. In the storage configuration: - the arms 59 and 61 of the parallelogram 57 are substantially parallel to the axis X23, the member 85 is in direct orientation, the portion 99 of the arm 89 is substantially parallel to the axis X23 and is disposed above the carriage 49 the organ 109 is directed towards the rear.
Pour effectuer un remplacement de l’une des molettes 9 de la tête 3, la porte de l’ouverture 41 est fermée, et la porte 39 de l’ouverture 37 est ouverte pour autoriser le déploiement du robot 45 au travers de cette dernière.To perform a replacement of one of the knobs 9 of the head 3, the door of the opening 41 is closed, and the door 39 of the opening 37 is open to allow the deployment of the robot 45 through the latter.
Le robot 45 présente une configuration de déploiement haut, représentée à la figure 5, dans laquelle : - la fraction avant de la chaîne cinématique est à l’extérieur du garage 23, - le membre 85 est en orientation directe, - le bras 89 évolue au travers de l’ouverture 37, un bord haut de l’ouverture 37 étant situé dans un secteur défini par l’intérieur du coude 97, de sorte que le bras 89 est déployé autour du bord haut de l’ouverture 37 pour permettre à l’organe 109 d’atteindre des positions particulièrement hautes de la tête 3, - le chariot 49 est translaté le long de l’axe X23 en fonction de la hauteur du bras 89, afin de garder ce dernier à hauteur de l’ouverture 37, et - le parallélogramme 57 est mis en action pour contribuer à régler la hauteur de l’organe 109.The robot 45 has a high deployment configuration, represented in FIG. 5, in which: the front fraction of the kinematic chain is outside the garage 23, the member 85 is in direct orientation, the arm 89 is through the opening 37, a top edge of the opening 37 being located in a sector defined by the interior of the bend 97, so that the arm 89 is deployed around the top edge of the opening 37 to allow the member 109 to reach particularly high positions of the head 3, - the carriage 49 is translated along the axis X23 as a function of the height of the arm 89, in order to keep it at the height of the opening 37 and the parallelogram 57 is actuated to help adjust the height of the member 109.
Le robot 45 présente une configuration de déploiement bas, représentée aux figures 4 et 6, dans laquelle : - la fraction avant de la chaîne cinématique est à l’extérieur du garage 23, - le membre 85 est en orientation indirecte, - le bras 89 évolue au travers de l’ouverture 37, un bord bas de l’ouverture 37 étant situé dans un secteur défini par l’intérieur du coude 97, de sorte que le bras 89 est déployé autour du bord bas de l’ouverture 37 pour permettre à l’organe 109 d’atteindre des positions particulièrement basses de la tête 3, - le chariot 49 est translaté le long de l’axe X23 en fonction de la hauteur du bras 89, afin de garder ce dernier à hauteur de l’ouverture 37, et - le parallélogramme 57 est mis en action pour contribuer à régler la hauteur de l’organe 109.The robot 45 has a low deployment configuration, represented in FIGS. 4 and 6, in which: the front fraction of the driveline is outside the garage 23, the member 85 is in indirect orientation, the arm 89 evolves through the opening 37, a bottom edge of the opening 37 being located in a sector defined by the interior of the elbow 97, so that the arm 89 is deployed around the bottom edge of the opening 37 to allow at the member 109 to reach particularly low positions of the head 3, - the carriage 49 is translated along the axis X23 as a function of the height of the arm 89, in order to keep it at the height of the opening 37, and the parallelogram 57 is actuated to help adjust the height of the member 109.
Pour permettre à l’organe 109 d’atteindre la molette 9 à remplacer, on oriente la tête 3 autour de l’axe X1 de façon à ce que cette molette 9 soit située à l’intérieur de l’espace de travail atteignable et exploitable du robot. La translation transversale du membre 79 en combinaison avec la rotation du rotateur 87 permet d’ajuster la position de l’organe 109 afin qu’il atteigne la molette 9 en dépit d’éventuelles imprécisions du positionnement angulaire de la tête 3 autour de l’axe X1 par rapport au corps 13. En conséquence, il est facultatif de prévoir un degré de liberté en lacet du robot 45, de sorte que ce dernier est d’autant plus compact et peut évoluer dans un secteur angulaire autour de l’axe X1 particulièrement étroit comme cela ressort à l’observation de la figure 3. La distance entre les parois 27 du garage 23 est ainsi particulièrement faible.To allow the member 109 to reach the wheel 9 to be replaced, the head 3 is oriented around the axis X1 so that the wheel 9 is located within the workable and usable work space of the robot. The transverse translation of the member 79 in combination with the rotation of the rotator 87 makes it possible to adjust the position of the member 109 so that it reaches the wheel 9 despite possible inaccuracies in the angular positioning of the head 3 around the X1 axis relative to the body 13. Accordingly, it is optional to provide a yaw degree of freedom of the robot 45, so that the latter is more compact and can evolve in an angular sector around the axis X1 particularly narrow as is apparent from the observation of Figure 3. The distance between the walls 27 of the garage 23 is particularly low.
Une fois la molette 9 à remplacer démontée et saisie par l’organe 109, le robot 45 fait passer cette dernière dans le garage 23 par l’ouverture 37 et la dépose sur un support de rangement 111 situé à l’intérieur du garage 23 et visible à la figure 1. Le robot 45 récupère une molette de rechange disposée, de préférence à l’avance, sur le support 111 puis emmène cette dernière dans la chambre 19 afin de la placer sur la tête 3 en remplacement de la molette 9 précédemment démontée.Once the wheel 9 to be replaced disassembled and grasped by the organ 109, the robot 45 passes it into the garage 23 through the opening 37 and places it on a storage rack 111 located inside the garage 23 and 1. Robot 45 retrieves a spare wheel arranged, preferably in advance, on the support 111 and then takes the latter into the chamber 19 to place it on the head 3 to replace the wheel 9 previously dismounted.
Une fois le remplacement de molette effectué, le robot 45 procède au remplacement d’une autre molette ou passe en configuration de rangement et la porte 39 est fermée.Once the wheel replacement is done, the robot 45 proceeds to replace another wheel or goes into storage configuration and the door 39 is closed.
Une fois la porte 39 refermée, l’opérateur humain H, évoluant dans la zone arrière 43, peut ouvrir la porte de l’ouverture 41 afin d’extraire du garage 23 les molettes 9 déposées sur le support 111 via l’ouverture 41.Once the door 39 closed again, the human operator H, moving in the rear area 43, can open the door of the opening 41 in order to extract from the garage 23 the wheels 9 deposited on the support 111 via the opening 41.
Dans ce qui précède, est décrit un exemple de remplacement d’une molette 9 du tunnelier 1. Des opérations similaires peuvent être effectuées pour le remplacement d’une dent 11, d’un ripper, ou de toute autre pièce d’usure de la tête de coupe 3.In the foregoing, there is described an example of replacing a wheel 9 of the TBM 1. Similar operations can be performed for the replacement of a tooth 11, a ripper, or any other wear part of the cutting head 3.
Les modes de réalisations et variantes décrits dans ce qui précèdent peuvent être combinés pour créer de nouveaux modes de réalisation.The embodiments and variants described in the foregoing may be combined to create new embodiments.
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