25 Novembre 2013  |  Robotique
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 08/2013

Un robot de fraisage éliminant les obstacles dans les conduits

Le constructeur BRM a développé, en collaboration avec la société DEPRAG SCHULZ GMBH & CO, un moteur pneumatique puissant et compact, qui équipe des robots de fraisage. Ceux-ci, munis d’une caméra grande portée, sont une solution innovante pour l’inspection, l’entretien, la rénovation et le réaménagement de conduits ou de puits.

La circulation routière s’écoule sans interruption le long de la chaussée. Comme d’habitude, les voitures klaxonnent, les motos pétaradent et les camions grondent. Toutefois, juste en dessous de la route il y a de l’effervescence. Sans que les usagers en aient conscience, les canalisations sont en cours d’épuration. Les bulldozers sont restés au dépôt, les chaussées fissurées sont un mauvais souvenir du passé. Les concepts modernes de rénovation ont remplacé les conducteurs d’engins stressés et les automobilistes impatients par des machines invisibles et d’une grande efficacité. Pas de poussière, pas d’embouteillages et pas de chaussées endommagées.
 
 
L’ouvrier souterrain d’aujourd’hui est un robot de fraisage équipé d’une caméra spéciale, lui assurant une grande portée. Gunter Meister, directeur général du constructeur BRM à Biebergemünd, en Allemagne, explique ce qui se passe à l’intérieur des canalisations: «Le robot pénètre dans le sous-sol au niveau d’une bouche d’égout. Les ouvriers introduisent en premier lieu un chariot spécial pour la caméra. C’est elle qui assurera l’inspection visuelle des lieux. La tête de caméra développée en interne peut être tournée de 270° au plan horizontal et pivotée de 400°. Ceci permet aux ouvriers d’examiner avec précision les parois des conduits et d’évaluer l’ampleur des travaux à effectuer».
Une fois cette inspection préliminaire réalisée, le robot de fraisage entre en jeu. A l’instar d’un petit ogre, il déploie une force surhumaine pour se frayer un chemin à travers le réseau d’égouts souterrains. La tête de fraisage rotative recouverte de diamants nettoie avec aisance les incrustations de racines, les éclats des conduits brisés ou les saletés tenaces, éliminant ainsi les risques d’obstruction du tuyau. Le robot de fraisage se compose d’un chariot à deux essieux qui déplace le robot d’avant en arrière à l’intérieur de la canalisation ou du conduit. Sur le chariot, deux vérins hydrauliques sont montés pour incliner le bras de fraisage vers le haut ou le bas et d’avant en arrière. L’électronique de commande s’y trouve également logée. Un circuit de transmission assure la rotation du bras de fraisage. Celui-ci porte le moteur pneumatique, qui fournit l’énergie nécessaire à l’entraînement de la tête de fraisage à travers toutes les canalisations. Ce robot est contrôlé directement depuis le poste de commande à l’aide de manettes et d’interrupteurs. La caméra montée sur le bras filme les travaux et transmet les images à un moniteur. Les opérateurs peuvent ainsi surveiller en permanence la progression.
La progression peut ainsi être surveillée en permanence par les opérateurs.
 
 
Deux modèles de robots
Le spécialiste BRM propose deux tailles de robots de fraisage différentes, le modèle F130 pour des conduits allant de DN150 à DN300 et le F170 pour ceux allant de DN200 à DN600. Le robot de fraisage est désormais disponible avec une puissance accrue: en tant qu’extension de gamme pour le modèle F170, le constructeur BRM a développé, en collaboration avec la société DEPRAG SCHULZ GMBH & CO, un moteur pneumatique deux fois plus puissant que le moteur en place, auquel il vient s’ajouter. L’ingénieur d’applications Sven Menzel de la société de services de voirie GM-San UG a testé la nouveauté et recueilli quelques expériences initiales sur ses performances en matière de réhabilitation de canalisations. Il affirme: «Par rapport à l’entraînement précédent, les performances sont exceptionnelles. Pour un projet avec 35 bifurcations, c’est-à-dire entrées et sorties de conduites d’égout, il nous fallait 1050 min de travail environ. Avec le nouveau moteur pneumatique, nous avons terminé en moins de 525 min. C’est un énorme gain de temps et d’argent».
 
Un moteur pneumatique pour des conditions extrêmes
Ce moteur pneumatique qui fait preuve d’une telle puissance dans les conditions extrêmes des conduites d’égout fait partie de la gamme INDIVIDUAL LINE de DEPRAG. Il s’avère être infatigable, dans les conditions les plus défavorables. Gunter Meister, directeur général de BRM déclare: «Pour la mise au point de notre nouveau grand robot de fraisage, nous avons soumis plusieurs moteurs pneumatiques de différents fabricants à des tests intensifs. En termes de performances, les moteurs de DEPRAG s’avèrent avoir une longueur d’avance. Ce système d’entraînement pneumatique atteint des taux d’enlèvement de décombres élevés». Le moteur pneumatique développé spécifiquement pour une utilisation dans ce robot de fraisage est contenu dans un boîtier carré qui s’adapte parfaitement à l’arbre de fraisage. Avec une longueur d’à peine 145 mm et une largeur de 70 mm, il n’occupe qu’un espace très restreint. Autrement dit, un excellent moteur pour une utilisation dans les espaces confinés. Il ne représente qu’un tiers du volume et un cinquième de la masse d’un moteur électrique équivalent.
Le fonctionnement des moteurs pneumatiques repose sur un principe très simple. L’air comprimé généré par le compresseur entraîne le moteur. Le moteur à palettes fonctionne de la manière suivante: un rotor placé au sein d’un cylindre excentré est mis en mouvement. Les fentes du rotor sont dotées de palettes, comprimées par la force centrifuge contre la paroi du stator, ce qui génère des caissons d’air comprimé en expansion. La pression exercée par l’expansion de cet air comprimé au sein des caissons se transforme en énergie cinétique, qui se traduit par un mouvement rotatif. Les moteurs pneumatiques peuvent être exploités en présence d’une grande plage de charges variables, car leur puissance de sortie demeure quasiment constante, quel que soit le régime. La puissance fournie s’adapte à la pression et le régime est réglé sans paliers par réduction ou augmentation de la quantité d’air. D’après Gunter Meister: «La tête de fraisage peut rencontrer à tout moment un obstacle indestructible. En cas de surcharge, le moteur pneumatique s’arrête tout simplement, relâche la charge et la relance, répétant ce cycle rapidement et sans relâche, y compris sur une longue durée. En bref, un excellent moteur pour notre robot de fraisage. La surcharge et les pannes sont exclues de ce moteur à air». L’ingénieur Sven Menzel ajoute: «La performance de cet appareil dans les conditions extrêmes des conduits d’égout est remarquable». Ce système d’entraînement pneumatique est protégé contre les eaux sales et corrosives des conduites, par un revêtement anticorrosion. Un autre avantage du moteur pneumatique: avant que le robot de fraisage ne plonge dans les égouts, le moteur à air comprimé est mis sous pression. La forte pression interne empêchant les particules d’humidité et de poussière de pénétrer, le moteur se «scelle» quasiment de lui-même.
 
 
Une rénovation effectuée directement sous terre
Mais revenons aux travaux de nettoyage des égouts sous la route: une fois les conduites libérées de leurs impuretés et des racines incrustées, les travaux se poursuivent. Les parties défectueuses des tubes sont doublées et scellées avec des tubes composés de films spéciaux, appelés inliners. Le tube n’est ainsi pas remplacé mais rénové directement sous terre. Cette procédure ne répare pas seulement les fissures, mais scelle également toutes les entrées et sorties des conduits. Ceci implique l’intervention d’un deuxième robot de fraisage: les entrées et sorties sont alors reconstituées à l’aide d’une tête de fraisage sphérique. «Après ces différentes étapes, le réseau de conduits est laissé comme neuf», affirme Sven Menzel du service de voirie GM-San UG. «Même l’ouverture des raccords se fait beaucoup plus rapidement avec le robot de fraisage F170 équipé du nouveau moteur pneumatique de DEPRAG».
 
Des solutions innovantes pour le réaménagement des puits
Depuis 1989, le constructeur BRM développe des solutions innovantes pour la revitalisation et le réaménagement des puits. Pour l’analyse des puits, il a mis au point un appareil photo spécial breveté, qui permet de représenter la paroi du conduit, même dans une position perpendiculaire à l’axe du puits en une image verticalement et latéralement correcte à des fins d’inspection. En 1994, un département spécifique outils a été fondé pour fabriquer les pièces mécaniques des caméras, ainsi que les outils de régénération, en interne pour des raisons de qualité. En 1997, le premier robot de fraisage pour conduits DN200 à DN600 a été mis au point pour un client. Deux ans plus tard, la société a développé un petit robot pour tuyaux les DN150 à DN300. En 2001, l’unité d’affaires électronique des systèmes a vu le jour et en 2003, la société s’est établie dans son siège social actuel à Biebergemünd, en Allemagne. L’année 2010 a vu le lancement du premier robot de fraisage développé entièrement en interne, équipé d’un système hydraulique miniature spécial. A la mi-2011, la gamme s’est agrandie avec un robot encore plus petit.
 
Des solutions personnalisées
La chef de produit de la société Dagmar Dubbelde confirme: «85 % de nos projets impliquent des solutions personnalisées. Même en petites quantités, nous proposons, dans le cadre de la gamme INDIVIDUAL LINE, des moteurs standard adaptés aux besoins de nos clients. Rechercher des solutions innovantes est chez nous une seconde nature». Les moteurs pneumatiques sont associés à différents systèmes de transmission: engrenages planétaires, engrenages à denture droite ou vis sans fin. Dans la vaste gamme de son catalogue, la société propose également des solutions d’entraînement personnalisées, telles que des moteurs à palettes sans ferrite en verre céramique et en plastique.

Dagmar Dübbelde
DEPRAG SCHULZ GMBH & CO
D-92224 Amberg
Tél: 09621 371 343
www.deprag.com

Günter Meister
BRM GmbH
DE-63599 Biebergemünd
Tél: 06050 / 90 96-0
www.BRMGmbH.de


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