Brevet FR2024223A1 — publié le 19700828

la présente invention se rapporte d'une façon générale à des appareils pour couper les arbres et elle concerne plus particulièrement un appareil pour couper les arbres comprenant une paire de lames à tranchants drpits. Le brevet américain No 3.122.184 délivré le 25 février 1964 au nom de Robert W. Larron pour "Hydraulically Actuated Tim- ber Shear" décrit un appareil à deux lames pour couper les arbres. Quoique cet appareil ait fonctionné admirablement il faut néanmoins remarquer que l'utilisation d'un type particulier de lame à tranchant courbé a nécessité de plus grands soins en ce qui concerne l'aiguisage de celui-ci. Eh outre, vu que ces lames, en effectuant le coupage d'un arbre debout, pivotent sur un arc relativement large, les moyens d'opération hydraulique ont dû pourvoir n cette amplitude de mouvement et en lame temps suppléer la force de coupage requise. En outre, l'utilisation de deux moteurs hydrauliques séparés et distincts, un pour chaque lame, a donné des forces quelque peu inégales aux côtés opposés de l'arbre à couper. Quoique les imperfections de l'ancienne méthode ne soi- ent pas graves, la présente invention a néanmoins pour but général de surmonter les insuffisances mentionnées. À cet égard, l'aiguisage des laies utilisées en pratiquant la présente invention se trouve trams simplifiée à cause de leur configuration à tranchants droits. En outre, l'emploi d'un seul moteur évite toute application de forces coupantes inégales, ce qui est partinuliè- revent souhaitable avec des lames du type envisagé. A part la réalisation des buts ci-déssus l'invention a également pour but d'éviter que l'arbre ne se dérobe a cause de la pression exercée par les lames pendant l'action de coupage. on évite que l'arbre ne se dérobe en soumettant les deux laies a' un déplacement angulaire pendant qu'elles se trouvent en mouvement l'une vers l'autre. Une légère divergence est donnée aux tranchants droits des lames lorsque les lames sont séparées, et les lames sont ensuite soumises à un déplacemenr angulaire de sorte que les tranchants coopérants des lames sont amenés à être paral lèles à la fin de l'opération de coupage. En meme temps, les lames sont mises en mouvement en direction de leur châssis de support. Un autre but de l'invention est de produire un mécanis- me coupeur pouvant travailler des arbres assez larges, en évitant toujours que l'arbre ne se dérobe. score un autre but de l'invention est de réaliser un mécanisme simple pour contraindre les lames Q suivre leurs courbes prévues alors qu'elles sont forcées l'une vers l'autre pour mettre en mouvement les tranchants des lames, A partir de leur position divergente, quand les lames sont ouvertes, vers la position parallèle et contiguë que les tranchants des lames occupent à la fin du coupage. En bref, la présente invention comprend l'utilisation d'un seul cylindre et piston hydraulique, l'extrémité fermée du cylindre étant reliée, de manière à pouvoir pivoter, i une extrémité d'un bras qui est, de son côté, relié entre ses extrémités a un châssis de support, lequel doit être porté à l'extrémité libre d'un assemblage å flèche. 'a tige de piston est reliée, de ma- nitre a pouvoir pivoter, à un bras correspondant qui est supporté par le châssis de manière a pouvoir pivoter, entre ses extrémités mais espacé latéralement par rapport au premier bras. Les autres extrémités des deux bras portent chacun, de manière à pouvoir pivoter, une lame ayant un tranchant droit. Alors que l'on fait ef fectuer, par le mécanisme d'opération hydraulique, aux extrémités a lames des bras un mouvement en direction intérieure l'une vers l'autre, les lames, l'aide d'une biellette de guidage pour chaque lame, ne sont pas seulement contraintes de traverser une courbe en arc dans une direction généralement oblique par rapport au chssis, mais les extrémités des lames à proximité du châssis sont forcées de traverser une courbe en arc en direction du cssis. De cette façon une opération de coupage est effectuée qui tend, pendant le coupage de l'arbre, à faire avancer celui-ci vers le châssis plumet que dans une direction opposée t l'écart du chts- sis, ce qui aurait pour résultat que l'arbre se déroberait, coppas mentionné antérieurement. Une meilleure compréhension de l'invention ainsi que d'autres buts caractéristiques et avantages seront mis en évidence par la description détaillé donnée ci-dessous en relation avec les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une.unité combinée de coupeur et de grappin, l'unité étant montée à ltex- extrémité libre d'un assemblage a flèche, comme exemple d'un appareil pour couper les arbres construit en accord avec les enseignements de la présente invention, la figure 2 est une vue en élévation frontale de luni- té de coupeur et de grappin illustrée dans la figure 1, mais à une échelle plus grande, la vue étant dessinée en direction de la lig né 2-2, la figure 3 est une vue en plan de l'unité combinée de coupeur et de grappin, la figure 4 est une vue en coupe dessinée en direction de la ligne 4-4 de la figure 2, un arbre en boute y étant ajouté, et la figure 5 est une vue en coupe-correspondant à la figure 4, mais avec les lames fermées après l'accomplissement de l'opération de coupage d'un arbre. En se référant maintenant en détails aux dessins, la figure 1 illustre un véhicule lo qui comprend un mécanisme à cabestan ou A fléau 12. Le mécanisme àp; cabestan ou à fléau 12 supporte un assemblage d flèche désigné généralement par le numéro de ré térence 14.L'assemblage a flèche 1* est composé d'une section à flèche principale 16, un tourillon 18 reliant la section a flèche principale 16 au mécanisme å cabestan 12. À l'aide d'un cylindre hydraulique 20, la section d flèche principale 16 peut pivoter vers le haut dans un plan vertical, la direction particulière du plan étant déterminée par la position angulaire du mécanisme à cabestan 12.Une section t flèche articulée 22 est attachée i la section t flèche principale 16, l'extrémité extrême de la section t flèche articulée 22 portant une paire de biellettes d'extension 24 y attachées, d une fin expliquée plus loin. La section à flèche articulée 22 est reliée, de manière à pouvoir pivoter, 9 la section à flèche principale 16 par un tourillon 26. Un second cylindre hydraulique 28 remonte et descend la section à flèche articu lée 22 par rapport à la section 16 en actionnant les tourillons désignés généralement par le numéro de référence 30. L'extrémité libre de l'assemblage à flèche 14 porte un dispositif combiné de coupeur et de grappin 32 comprenant un chts- lis 34. Les détails du châssis sont tout à fait compréhensibles par les différentes vues, particulièrement par la figure 2. Pourtant, aux fins de simplifier la description qui suit, le chassies 34 peut être considéré comme ayant une partie pour support de lame 36 et une partie pour support de grappin 38. En donnantune description plus détaillée de la partie pour support de lame 36, il faut remarquer que ce support comprend une--plaque inférieure 40 et une plaque supérieure 41, maintenues dans une position espacée à l'aide d'un espacer central 42 formé de plusieurs sections de parois 42a, 42b, 42c et 42d, espacées verticalement.Quoique leur but soit au fait différent, une rigi dité supplémentaire est donnée a' la partie de support de lame 36 par une paire de manchons ou tubes d'appui 44 placés å chaque support de pivot entre les plaques inférieure et supérieure 4o et 41, les parois 42b et 42d fonctionnant comme limites intérieures, comme on le comprendra mieux bientôt. on se référera maintenant à une paire de bras 48 et 50 qui aont supportés, de manière à pouvoir pivoter, entre leurs ex tremitEs par des tourillons pivotants 52, i raison d'un tel tou rilaon 52 sur chaque c8té du châssis 34. les manchons ou tubes d'appui 44 mentionnés antérieurement contournent les tourillons pivotants 52, à raison d'un tel élément d chaque extrémité du châssis 36 (figure 2). il faut noter également que chaque bras porte un élément angulaire 56 (figures 4 et 5) dont le but est de limiter le mouvement angulaire des bras 48 et 50 dans une direc taon, Pour actionner forcément les bras 48 et 50 chaque bras est équippé d'un tourillon 58. Le tourillon 58 sert dans chaque cas comae moyen de connection i un moteur hydraulique 60, formé d'un seul cylindre 62 et ayant une tige de piston extensible 64 qui dépasse de celui-ci. Plus spécifiquement, l'extrémité fermée du cylindre 62 porte, y attaché de manière fixe, un manchon 66 qui contourne le tourillon 58 sur le bras 48.D'une manière similaire, l'extrémité libre de la tige de piston 64 porte un manchon 68 y attaché qui contourne le tourillon 58 sur le bras 50. Quoi- que la source de fluide hydraulique ne soit pas illustrée, les tuyaux de raccordement qui y conduisent ont été désignés par les numéros de référence 70 et 72. Ainsi, lorsque le fluide hydraulique sous pression est introduit par le tuyau de raccordement 70, la tige de piston 64 est sortie et, lorsque le fluide hydraulique est introduit par le tuyau de raccordement 72, elle est retirée. Alors que les tourillons 58-se trouvent & une extrémité des bras 48 et 50, des tourillons supplémentaires 74 sont fixés aux extrémités opposées des bras, lesdites extrémités étant celles qui dépassent le chtssiss 34. Chaque tourillon 74 a une paire de manchons désignés par 76, l'un se-trouvant au-dessus d'un support de lame 80 de chaque cOté et l'autre manchon 76 y dessous, de sorte que les supports lame 80 sont supportés, pour pouvoir effectuer un mouvement pivotant, aux extrémités des bras 48, 50 qui dépassent. À laide de plusieurs boulons 82 deux lames semi-circulaires 84 sont attachées, de manière démontable, aux supports de lame 80. Qi verra que chaque lame 84 possède un tranchant droit Aux fins de faire effectuer aux lames 84 un déplacement angulaire quand les extrémités des bras 48, 50 qui dépassent sont mises en mouvement l'une vers l'autre, telle étant la direction dans laquelle les lames sont mises en mouvement pour couper un arbre, une biellette de guidage 88 est utilisée, un tourillon avant servant t relier ou engager, de manière pouvoir pivoter, une extrémité de chaque biellette au support de lame 80 et ainsi à l'ex- trémité 84a de la lame particulière y attachée. À l'extrémité arrière ou autre extrémité de chaque biellette de guidage 88 se trouve un tourillon 92 qui relie, de manière à pouvoir pivoter, la biellette au cassis 34. Une inspection poussée des figures 4 et 5 révélera que la distance entre les tourillons 90 et 92 est plus courte que la distance entre les tourillons 52 et 74. De cette façon, lorsque les lames 84 sont mises en mouvement l'une vers l'autre, il r*- suite un déplacement angulaire des lames 84 du fait de la plais courte distance entre les tourillons associés aux biellettes 88 en comparaison avec les tourillons -associés aux bras 48 et 50. Enoncé un peu différemment, les tourillons 74 traversent des courbes en arc disig*es par 94 qui sont généralement obliques par rapport au chtssis 34, alors que les tourillons 9o traversent des courbes en arc 96 qui se rapprochent du chissis. Ainsi, lorsque les biellettes 88 Je dirigent de la position dans laquelle elles apparaissent dans la figure 4 vers la position dans laquelle elles apparaissent dans la figure 5, il s'en suit que non seulement les lames 84 sont mises en mouvement l'-une vers l1autre pour amener les tranchants de lames 86 à Stre parallèles, mais que les lames 84 sont forcées en direction du chtssis.34. Chacune des plaques 40 et 41 est pourvue d'un bord & angle obtus 98, contre lequel l'arbre à couper sera poussé sous pression. Cette action sera mieux réalisée v l'aide de la séquence d'opération décrite plus loin. Passant maintenant à une brève discussion de la partie de support de grappin 38, on peut voir que cette partie comprend une paire de plaques loo et 102, les deux plaques étant disposées de manière fixe dans une position espacée verticalement. Des oreilles 104 saillant dans des directions opposées font partie du chts- sis 34. De cette manière, une paire de mtchoires de grappin inférieures 106 et une paire de mâchoires de grappin supérieures 108 sont supportées, de manière & pouvoir pivoter; un axe Ilo supporte, de manière à pouvoir pivoter, les mâchoires 106 et 108 d'un caté et un second axe 110 supporte, de manière a pouvoir pivoter, les autres mâchoires 1Q6 et 108.Des tiges de couplage verticales 111 relient mécaniquement les mâchoires inférieures et supérieures. En d'autres mots, les mZchoires 106 et 108 d'un côté sont mises en mouvement a l'unisson et les mâchoires 106 et 108 de l'autre côté sont mises en mouvement a l'unisson, à l'aide des tiges 111, chaque paire ayant un cylindre hydraulique 112 pour actionner les macho ires. Il faut rappeler que la section & flèche articulée 22 a des biellettes d'extension 24 y attachés. C'est avec l'aide de ces biellettes 24 que le dispositif combiné de coupeur et de grap- pin 32 est porté, de manière a pouvoir pivoter, par l'assemblage à flèche 14. Plus spécifiquement, un tourillon 136 s'étend transversalement à travers les biellettes 24 et a travers le châssis 34. Pour ajuster ou changer l'altitude du dispositif 32 un cylindre hydraulique 138 est utilisé, un premier tourillon 149 reliant la tige de piston au châssis 34 et un second tourillon 142 reliant le cylindre a la section a flèche 22. Dams la figure 4 un arbre 120 a ét6 prévu, l'arbre 120 représentant un arbre ayant le diamètre maximal pouvant etre travaillé lorsque les lames 84 sont séparées le plus possible, cette position étant celle dans laquelLe les tranchants de laies 86 sont légèrement divergents par rapport l'un a l'autre. Pour faciliter la compréhension de l'invention, la courbe en arc suivie par chaque lame 84 a dtb indiquée par le numéro de référence 94.Il faut reconnaître que cette courbe en arc 94 est généralement oblique par rapport. au châssis 34, mais une composante en estutilisée comme expliqué de suite. Se d'autres mets, telle est la courbe que traversent les tourillons 74 quand les lames 84 sont mises en mouvement l'une vers l'autre. En même temps, les tourillons 90 traversent des courbes en arc désignées par le numéro de référence 96. Plus spécifiquement, on s'apercevra que la position généralement parallèle dans laquelle les biellettes de guidage 88 appa ravissent dans la figure 4 est changée en une position convergente montrée dans la figure 5, noient od elles sont empêchées de tout autre mouvement intérieur par les parties de parois 42b et 42d. Il faudrait pourtant comprendre que le mouvement en arc gui vient d'entre décrit a pour résultat que les lames 84 sont forcées plus près du chassies 34. Au fait, c'est par rapport à chaque bord 98, un tel bord 98 se trouvant sur- chacune des plaques parallèles 40 et 41, que l'arbre 120 est engagé. Par conséquence, alors que les lames 84 sont mises en mouvement & partir de leur position séparée, où leurs tranchants de lames 86 sont légèrement divergentes (figure 4), vers leur position fermée, oli ces tranchants de lamss sont parallèles (figure 5), l'arbre 120 est litéralement tranché d'une manière telle que l'arbre ne se dérobe pas sous ltaction do coupage ou de cisaillage qui a lieu.Du fait que l'arbre est rete nu ausol par ses racines, le développement dune force poussante sur le dispositif coupeur, force-qui essayerait de repousser celui-ci de l'arbre, est évité. Enoncé autrement, les forces réactives qui sont dévelo= pées durant le coupage de l'arbre 120 sont absorbées dans le dispositif 32 et ne sont pas transmises a' 1 assemblage a flèche 14. Ainsi, les extrémités des lames 84, désignées par les numéros de référence 84a, se trouvent à proximité du chassies, c'est-à-dire plus près des bords 98 de celui-ci, et sont mises en mouvement vers une position au-dessus de la plaque 40, ainsi que le montre la figure 5 (et dans une position an-dessous de la plaque 41). Par conséquent, pendant le coupage de l'arbre les forces de coupage sont en partie transmises d partir de ces extrémités 84a d E lames 84 9 travers les tourillons 9o dans les biellettes 88 et ensuite dans le chtssis 34 par les tourillons 92, comme les lames 84 effectuent un déplacement angulaire. La position parallèle des lames est obtenue du fait de la longueur particulière des biellettes 88 par rapport aux bras 48 et 50, la différence en longueur effective ayant pour effet que les extrémités de texte des lames 84 se déplacent plus rapidement que les extrémités de base 84a. Comme on peut le voir dans la figure 5, la position parallèle des lames est réalisée quand la tige de piston 64 est entièrement sor- tie. D'après la description précédente et en partie l'opération de celle-ci, les avantages de la présente invention devraient être appréciés entièrement. Tout ce que l'opérateur doit faire est de mettre en position le dispositif combiné de coupeur et de grappin par rapport a l'arbre 120, de sorte que le bord 98 sur chacune des plaques 40 et 41 engage l'arbre debout A l'aide des mâchoires 1o6 et 108, l'arbre peut être serré étroitement et se trouve alors prêt pour l'opération de coupage. les mtchoires 1o6 et 108 sont, naturellement, actionnées à l'aide de leurs cylindres hydrauliques respectifs 112, ces moteurs hydrauliques pouvant être reliés en parallèle. les bras 48 et 50 sont alors actionnés par le moteur hydraulique 60. le moteur hydraulique 60 exercera une force coupante égale sur les deux côtés de l'arbre 120, du fait que les extrémités opposées du seul moteur sont reliées aux bras 48 et 50 de M- nier' & pouvoir pivoter. Sa d'autres mots, quand le fluide hydrau- lique est introduit sous pression dans le tuyau de raccordement 70, la tige de piston 64 est forcée vers l'extérieur. Par consé- quent il en résulte un mouvement relatif entre le cylindre 62 t sa tige 64, de manière à écarter les extrémités des bras 48 et 50 auxquels les manchons 66 et 68 sont reliés.Du fait que les bru 48 et 50 sont supportés, de manière t pouvoir pivoter, entre leurs extrémités par le chassies 34, il en résulte un mouvement vers 1' intérieur des extrémités qui dépassent, ces extrémités étant gccl- les sur lesquelles sont montées les lames 84. Du fait de la contrainte réalisée par les biellettes de guidage 88, le mouvement forcé vers l'intérieur des lames 84 a. pour effet que les tranchants de lames 86 sont déplacés 9 partir de la position divergente illustrée dans la figure 4 vers la position parallèle montrée dans la figure 5. Pendant cette action les extrémités des bras 48 et 5o qui dépassent, ces extrémités étant celles qui portent les tourillons 74, pivotent initialement plus loin du châssis 34. Pourtant, les tourillons 90 doivent pivoter en direction du châssis 34, et au fait ils sont mis en mou- vement vers l1arrière du châssis, vu qu ne dépassent Jamais le châssis, comme on peut le constater aisément dans les figures 4 et 5.Pendant que les bras 48 et 50 avancent au-del) de leur position parallèle, leurs extrémités qui dépassent traversent alors' la partie des arcs 94 ayant une composante en direction du ch & sis 34, plus spécifiquement en direction des bords 98 de celui-ci, avec le résultat que les lames 84 sont forcées vers le chSssia. Une comparaison poussée des figures 4 et 5 révélera que les extrématés 84a des lames 84 sont situées au-dessus de la plaque 40 et ont dépassé maintenant le bord 98, ce qui apparat en pointillé dans la figure 5. Dans la figure 4 on remarquera que les extrémi- tés 84a sont alignées verticalement par rapport au bord 98.Alors que des forces réactives de l'arbre 120 résultent contre le chAs- lis 34, du fait de l'engagement de l'arbre 120 aveo les bords 98 des plaques 40 et 41, des forces sont également transmises dans le ch & sis par les biellettes 88, du fait de la contrainte impo sée par ces biellettes, c'est-à-dire du fait de l'engagement d' une extrémité avec les supports 80 (et ainsi avec les extrémités 84a des lames 84) par l'intermédiaire destourillons 9o et la jonction réalisée par les tourillons 92, attachés au chssis 34 i l'autre extrémité. Il est important de comprendre que les lames 84 sont culbutées ou déplacées d'une manière telle qu'elles glissent en direction du chtssis, plus spécifiquement vers les bords 98 pendant le déroulement du coupage. Il faut reconnattre encore que l'action de coupage est la même des deux côtés, du fait du seul cylindre 62. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à l'exécution illustrée et ddcrite ici, mais qu'elle peut être utilisée de beaucoup d'autres façons, sans différer des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil pour couper des arbres, caractérisé par un châssis adapté pour autre porté à l'extrémité libre d'une flèche, une paire de bras supportés par le châssis de manière t pouvoir pivoter, une lame coupeuse attachée à chaque bras de manière v pouvoir pivoter, les lames ayant des tranchants de lames droits, un dispositif de commande pour actionner les~bras dans une direction telle que les lames sont mises en mouvement l'une vers l'autre, et un dispositif pour faire effectuer aux lares un déplace- ment angulaire par rapport aux bras, d partir d'une premidre position, dans laquelle les tranchants de lames assument une posL- tion divergente et espacée, vers une seconde position dans laquelle les tranchants de lames assument une position parallèle et con tiguë. 2. Appareil selon la revendication 1, earactérisé en ce que les bras pivotants dépassent le châssis; les lames étant at tachéss de manière a pouvoir pivoter entre leurs extrémités aux extrémités des bras qui dépassent. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'ut extrémité de chaque lame est localisée dans une position approchée par rapport au ch & sis. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé an ce que le chassies possède un bord pour engager l'arbre t couper, le bord étant situé près de 1 'extrémité considérée de la lame. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dispositifs de déplacenent comprennent un élément pour chaque lame, qui est monté sur le châssis et qui engage celle des extrémités de la lame qui doit effectuer un déplacement anlaire, de sorte que les forces réactives développées au cours de l'opé- ration de coupage sont transmises au moins en partie A partir de l'extrémité considérée de la lame au clitssia. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément considéré comprend toujours une biellette montée, de manière à pouvoir pivoter, sur une extrémité du châssis et engageant, de manière i pouvoir pivoter, 1 1extrémité considérée de la lame t son autre extrémité. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les bras sont supportés, de maniée a pouvoir pivoter, entre leurs extrémités par le châssis, la distance entre les points de pivotent de chaque biellette étant plus petite que la distance entre le point od chaque bras est supporté, de manière à pouvoir pivoter, par le chassies et' le point où sa lame est attachée de manitre & pouvoir pivoter. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dispositifs de commande comprennent un cylindre hydraulique relié, de manière a pouvoir pivoter, par son extrémité fermée à ltextrémité d'un bras qui est éloignée de son extrémité qui dépasse, et une tige de piston extensible sortant de ce cylindre et reliée, de manière à pouvoir pivoter, à l'extrémité de l'autre bras qui est éloignée de son extrémité qui dépasse. 9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une paire d'éléments de grappin montés, de manière d pouvoir pivoter, sur le châssis à un emplacement au-dessus des lames, et des dispositifs de commande pour actionner les éléments de grappin. lo. Appareil pour couper des arbres, caractérisé par un cassis adapté pour atre porté à l'extrémité libre d'une flèche, une paire de lames coupeuses, chaque lame étant pourvue d'un tranchant de laie droit, des dispositifs pour mettre en mouvement ces lames l'une vers l'autre a partir d'une position dans laquelle les tranchants de lames sont divergents et espacés, et des dispositifs de contrainte pour forcer ces lames & culbuter pendant qu' elles sont mises en mouvement l'une vers l'autre a partir de cette première position, pour forcer les tranchants de lames & se déplacer dans une position parallèle lorsque les tranchants de lames se rencontrent. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les dispositifs pour mettre en mouvement les lames forcent les parties situées entre les extrémités de eelles-ci å traverser des courbes en arc généralement obliques par rapport au chtssis, et que les dispositifs de contrainte forcent les extrémites des lames qui sont situées plus près du châssis å traverser des cour- bes en arc en direction du châssis, par quoi les lames sont mises en mouvement vers une position plus près du châssis lorsque les tranchants sont parallèles. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le châssis est pourvu à son bord de dispositifs dirigés vers l'avant pour engager un arbre debout, les tranchants de laies étant mis en mouvement en direction de ces dispositifs situés au bord du châssis pendant l'opération de coupage de arbre.