Robot pour canalisations à traction élevée avec moteurs C.C. compacts

Des milliers de kilomètres de conduits souterrains sont employés pour des tâches importantes et se doivent d’être fiables. Leur inspection et leur maintenance n’étaient jusqu’alors possibles qu’aux endroits où le diamètre des conduits était suffisamment large. Ces conduits relativement petits ne sont pas assez grand pour un être humain, et quand l’un d’entre eux était endommagé, la seule solution était de sortir la tuyauterie abîmée, ce qui coûte cher. Cependant, de nouveaux développements en matière d’électronique et de technologie de contrôle des mouvements rend désormais possible l’inspection et la maintenance de petits conduits, directement de l’intérieur. Les normes de qualité et de fiabilité des outils dans le secteur de la tuyauterie étant très élevées, les systèmes d’entraînement équipant de tels robots se doivent d’être extrêmement robustes. Les récents moteurs C.C. à induit en cloche remplissent toutes les conditions pour une utilisation dans les tuyauteries.

Le grand et vaste réseau de canalisations pourtant vieillissantes utilisé par les communes et les entreprises, nécessite un entretien régulier. De plus en plus souvent, des dégâts plus ou moins importants doivent être réparés. Pour un tel travail sur le système de tuyauterie, PROKASRO, spécialiste en robots pour canalisations, a développé un large éventail d’outils et d#équipements. À l’aide d’un câble de téléguidage et d’un moniteur, le robot est guidé par un véhicule de service autarcique (photo 1) avec comme équipement auxiliaire un générateur, un compresseur, un réservoir d’eau et un système de contrôle électronique.

“Cordon Ombilical”

Les robots pour canalisations ont différentes tailles, différents outils et différentes spécificités selon leur utilisation (photo 2). Ce qu’ils ont tous en commun : leur alimentation et leur contrôle par un câble d’alimentation. Ce câble est composé de 32 fils électriques, quatre tuyaux pour l’air comprimé et l’eau. Le robot traîne derrière lui ce “cordon ombilical”, épais de 39 mm, à travers les canalisations. La longueur standard de ce câble est de 120m mais il peut également atteindre jusqu’à 200m. Avec une telle longueur, en plus de la quantité de poussière qui encombre toujours les canalisations, un système d’entraînement puissant est absolument nécessaire pour une utilisation souple du robot.
Ce problème a été résolu par l’utilisation de moteurs C.C. miniatures, incorporant une bobine sans fer, produits par FAULHABER.
Par exemple, une version du robot est équipée de neuf moteurs de ce type afin de permettre des opérations flexibles sous terre. L’entraînement utilisé consiste en quatre axes comprenant chacun un moteur de la série 3557...CR. Le moteur est couplé à un réducteur afin de pouvoir assurer un ajustement optimal de la vitesse et de la traction.
L’avantage de cette solution: Avec des roues plus larges, le même robot peut travailler dans des conduits plus larges; un réducteur gradué réduit en conséquence la vitesse proportionnellement à la taille des roues. Vitesse et traction restent donc indépendantes du diamètre des roues; La personne dans le véhicule de service peut ainsi travailler comme à son habitude. Pour une tenue plus sûre, des cylindres pneumatiques pressent la paire de roues supérieure contre l’intérieur du tuyau. Les roues cerclées de caoutchouc du robot permettent même de surmonter sans peine les légères détériorations à l’intérieur du conduit, comme des fissures ou des creux. Malgré sa petite taille, la traction combinée de quatre moteurs s’élève à 1000N environ (en d’autres termes 100 kg). 

Un véhicule de service totalement équipé afin de rendre le robot totalement autonome.
Différentes versions de robots, selon l’application souhaitée.

Une tête mobile

Afin d’examiner et de travailler sur chaque partie de l’intérieur de la tuyauterie, l’avant du robot est pourvu d’une camera orientable et d’un fraiseur à air comprimé. Ici aussi, les mouvements sont entraînés par des moteurs C.C. miniatures. Un autre moteur, monté entre les systèmes d’entraînement des roues, permet à la tête du robot d’effectuer une rotation autour de sont axe longitudinal.
À l’intérieur même de la tête se trouve un moteur C.C. dans le basculeur de la fraiseuse.
Deux petits moteurs permettent à la caméra des plans panoramiques et un contrôle de la mécanique de mise au point (photo 3).
Le principal avantage des entraînements FAULHABER, à l’heure actuelle, est leur très forte densité d’alimentation, rendant le robot si petit qu’il peut être déployé dans un tuyau de 200 mm à peine. Il peut cependant être adapté à des tuyauteries d’un diamètre pouvant atteindre 600 mm.
En tant que moteurs à basse tension avec une alimentation ne dépassant pas 42 V, ils remplissent toutes les conditions pour des opérations sous l’eau. Le haut degré d’efficacité permet de maintenir, dans les limites du raisonnable, la chaleur d’échappement à l’intérieur du boîtier hermétique, qui est maintenu à une pression positive grâce à de l’air comprimé. Un autre aspect essentiel : la réponse directe aux commandes de contrôle. Le robot et l’image sur le moniteur doivent se déplacer de manière quasi-synchrone, et les ralentissements dus à la montée en vitesse du moteur doivent être minimes.
C’est la seule manière de permettre à l’opérateur du robot de le déplacer de façon fiable à l’intérieur du conduit, sans longue période d’adaptation.
De nos jours, les robots pour canalisations équipés de caméras électroniques et de systèmes d’entraînements modernes permettent de réduire considérablement le coût de l’inspection, de l’entretien et de la réparation des circuits de canalisations. Configurées de manière optimale, les solutions d’entraînement extrêmement petites sont les composants clefs permettant des opérations flexibles même dans les conduits les plus étroits. La fiabilité des moteurs C.C. miniatures et leur haut niveau d’efficacité permettent d’obtenir des structures extrêmement compactes.

Camera mobile: Un moteur pour les plans panoramiques et un pour la mise au point, tous deux dans la tête de la caméra, assurent des images précises