Brevet FR2385894A1 — publié le 19781027

La présente invention se rapporte à un magasin à boulons pour appareil de forage et de boulonnage,utilisé pour le soutènement du " toit " d'une galerie de mine ou autre. Il est rappelé qu'une technique classique de soutènement consiste, après avoir foré des trous dans le "toit n s à engager dans chacun d'eux un boulon porteur à son extrémité d'un embout qui, par un effet d'expansion,vient s' ancrer dans le fond de ce trou, après quoi le serrage de ce boulon provoque la compression du terrain sous forme d'une colonne concentrique à la tige dudit boulon. Le développement récent de cette technique a vu le remplacement de ces boulons à expansion par des boulons scellés à la résine mais trois opérations essentielles, à savoir :le forage du trou, la mise en place du boulon et le serrage du boulon, doivent toujours être effectuées. On connaet des appareils capables à eux seuls de réaliser successivement ces trois opérations.Un tel appareil est notamment décrit dans le brevet français NO 1 359 297. Il comporte une tourelle, montée pivotante sur son support, qui porte un chariot de forage et un chariot de boulonnage.Le premier chariot constitue une perforatrice permettant dans un premier temps de forer un trou;;ensuite la tourelle décrit une rotation autour de son axe de pivotement, matérialisé par une tige ancrée dans le"toit de la galerie, de sorte que le deuxième chariot soit amené dans l'axe du trou précédemment foré,pour assurer l'introduction du boulon et son serrage.Dans le cas de la mise en place de boulons scellés à la résine,la tourelle peut porter en outre un dispositif d'injection de cartouches de résine,apte à être amené dans l'axe du trou foré,avant la pose du boulon. Ce genre d'appareil permet une automatisation de ltopération de pose des boulons.Pour diminuer encore l'intervention humaine, dans un but d'économie de main-d'oeuvre, d'augmentation du rendement et surtout de sécurité, on a déjà pensé à équiper un appareil de pose des boulons d'un magasin à boulons,comme cela est décrit dans le brevet français NO 1 362 691.Ce magasin peut contenir un certain nombre de boulons,constituant une réserve pour plusieurs opérations de pose successives, et il comporte un mécanisme d'avancement permettant de faire arriver successivement les boulons dans l'axe du mécanisme de pose des boulons.Toutefois, le mécanisme d'avancement du magasin à boulons connu auquel il est ici fait allusion est extrêmement complexe,donc coûteux dans sa construction et son entretien, et peu fiable. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant un magasin à boulons d'une grande simplicité, notamment dans son système de retenue et d'avancement des boulon; donc économique et d'un fonctionnement très sflr. À cet effet,elle a pour objet un magasin à boulons pour appareil de forage et de boulonnage du genre ici considéré,qui comprend essentiellement un bâti fixé au support de la tourelle et portant au moins deux channes sans fin situées dans des plans parallèles et aptes à être entraSnées en synchronisme,une partie au moins des maillons de ces channes ayant la forme de griffes qui, en combinaison avec des guides, assurent la retenue et l'avtncement des boulons. Ce mécanisme d'avancement permet d'amener successivement les boulons dans l'axe du chariot de boulonnage d'une manière simple , les mouvements des channes étant bien évidemment synchronisés avec les mouvements de pivotement de la tourelle et avec le déplacement du chariot de boulonnage. Suivant une forme de réalisation avantageuse, le bâti du magasin à boulons selon l'invention est ouvert d'un c8té,tandis qu 'une t81e de protection recouvre toute la partie supérieure du magasin.Le c8té ouvert permet l'introduction des boulons,qui sont par exemple retenus par un guide monté fixé sur la partie supérieure du bâti et un guide articulé à sa partie inférieure, des moyens étant prévus pour verrouiller ce deuxième guide ou pour le libérer.La-tole de protection évite toute chute de ma- tériaux dans le mécanisme et empêche ainsi tout blocage accidentel des boulons. Il est indispensable que les channes sans fin soient entraînées rigoureusement en synchronisme,afin que les boulons avancent en restant parallèles à eux-mêmes et soient amenés exactement dans l'axe du mécanisme de boulonnage. Suivant une forme de réalisation, le magasin à boulons selon l'invention comprend deux chaînes sans fin entrarnées en synchronisme à partir d'un moteur unique,porté par le bati et relié,par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle, de deux arbres de transmission et de joints à cardan, à des pignons assurant 1'entratnement des deux channes. Suivant une autre caractéristique,chacune des channes sans fin du magasin à boulons est constituée par une chaine double à rouleaux, les pignons d'entraînement et de renvoi étant des doubles pignons. Le recours à ce genre de chalandes limite leur flexion et augmente donc la rigidité du mécanisme. Chaque chaîne peut comprendre deux tronçons formés de maillons ordinaires et deux trongons dont les maillons ont la forme de griffes. Le nombre de paires de griffes de chacun de ces derniers tronçons correspond au nombre de boulons pouvant être stockés dans le magasin. Il convient d'arrêter dans une position précise le premier boulon que le mécanisme à channes fait avancer en direction de la tourelle. A cet effet, le magasin à boulons selon l'invention est avantageusement associé à deux pinces escamotables portées par la tourelle,aptes à arrêter et prendre en charge un boulon, la pince supérieure pouvant s'escamoter par pivotement vers le haut de manière connue, et la pince inférieure pouvant s'escamoter par pivotement soit vers le haut,soit vers le bas, un ressort combiné à un système de butées permettant de la ramener dans une position moyenne sensiblement horizontale.Le boulon est ainsi arrêté en deux points fixes par des pinces qui le tiennent fermement mais qui peuvent s'escamoter pour permettre le passage du chariot de boulonnage.Une autre fonction de ces pinces est d'arrêter non seulement le boulon, mais aussi les chaSnes,après un déplacement d'un pas. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif,une forme de réalisation de ce magasin à boulons Figure 1 est une vue générale, de côté,d'une tourelle de boulonnage équipée du magasin à boulons selon l'invention; Figure 2 est une vue en plan par dessus de cette tourelle, à échelle a agrandie; Figure 3 est une vue de côté du magasin à boulons seul; Figure 4 représente le magasin vu en bout; Figure 5 est une vue en coupe horizontale du magasin, à échelle encore agtndie,suivant 5-5 de figure 3; Figure 6 est une vue de eôté partielle de l'une des chaines sans fin du magasin; Figure 7 est une vue de détail,avec coupes partielles,montrant la pince escamotable inférieure. L'invention s'applique à une tourelle de boulonnage i montée à l'extrémité d'un bras 2, son inclinaison étant réglable au moyen d'un vérin 3,comme le montre la figure 1.La tourelle 1 est montée pivotante sur son support 4, autour d'un axe 5 représenté vertical sur le dessin mais pouvant prendre l'inli naison désirée selon la position du vérin 3.Un autre vérin 6, articulé d'une part au support 4, d'autre part en un point de la tourelle 1, permet de commander le pivotement de celle-ci autour de Itaxe 5, suivant la flèche 7. La tourelle 1 est essentiellement constituée par une vou- tre 8 de section en H, parallèle à l'axe 5,dont les ailes servent de glissières pour un chariot de forage 9 et un chariot de boulonnage 10. L'axe Il de la perforatrice et l'axe 12du dispo- sitif de boulonnage 10 sont à même distance de l'axe de pivotement 5 de la tourelle.Ceci permet de forer un trou et d'amener ensuite un boulon exactement dans l'axe du trou, la tourelle 1 pivotant autour de l'axe 5 maintenu rigoureusement fixe grave à une tige d'ancrage 13 prévue au sommet de la tourelle. Dans l'exemple représenté sur les figures I et 2,relatif un appareil pour la pose de boulons scellés à la résine,la tourelle 1 porte encore une ligne d'injection de cartouches de resl- ne 14, située entre les chariots 9 et 1O,sur le même arc de cercle 15 que celui décrit par les axes Il et 12. La ligne d'injec- tion 14 permet d'introduire les cartouches sans intervention manuelle dans le trou foré, la tourelle 1 étant amenée dans une position intermédiaire. Suivant l'invention, la tourelle 1 est équipée d'un dtun maga- sin à boulons, désigné dans son ensemble par 16, qui est fixe au support 4 par l'intermédiaire d'une pièce d'attache 17. Le magasin 16, mieux visible sur les figures 3 5 5,comprend un bâti 18 parallèle à la tourelle 1. Le bâti 18 est ouvert d'un côté mais une tale de protection- 19 recouvre toute la partie supérieure du magasin. Dans sa partie inférieure,le bâti 18 comporte une plaque horizontale 20. Devant cette plaque,c'està-dire du côté ouvert du bâti, est monté un premier guide 21 articulé autour d'un axe horizontal 22 situé sous la plaque 20. Un organe de retenue 23, articulé au bâti 18 autour d'un axe 24, permet de verrouiller le guide 21 dans la position représentée, ou de le libérer pour qu'il puisse pivoter autour de l'axe 22. Un autre guide 25, parallèle au précédent, est monté fixe sur la partie supérieure du bâti 18. Le dispositif assurant la retenue des boulons, en combinaison avec les guides précités 21 et 25, ainsi que leur avancement, comprend essentiellement deux chaînes sans fin identiques 26 et 27,situées dans des plans parallèles et superposées. Les deux chaînes 26 et 27 sont entraînées en synchronisme à partir d'un moteur hydraulique 28 porté par le bâti 18. L'arbre de sortie du moteur 28 est lié par un accouplement 29 à un renvoi d'angle 30, dont l'arbre de sortie permet deux prises de mouvement.L'extrémité inférieure de l'arbre de sortie du renvoi d'angle 30 est accouplée,par l'intermédiaire d'un premier joint à cardan 31,à un arbre de transmission 32, lui-même accouplé,par l'intermédiaire d'un deuxième joint à cardan 33,à un double pignon 34 assurant l'entraînement de la chaîne inférieure 26.De même,l'extrémité supérieure de l'arbre de sortie du renvoi d'angle 30 est accouplée,par l'intermédiaire d'un premier joint à cardan 35, à un arbre de transmission 36, lui-même accouplé,par l'intermédiaire d'un deuxième joint à cardan 37, à un double pignon 38 assurant l'entraînement de la chaîne supérieure 27. Le double pignon d'entraznement 34 de la chaîne inférieure 26, ainsi que le double pignon de renvoi 39 de celle-ci,sont supportés par des pièces respectives 40 et 41 formant paliers,fixées de manière réglable sur le bâti 18. De même, le double pignon d'entraînement 38 de la chaîne supérieure 27, ainsi que le double pignon de renvoi 42 de celle-ci,sont supportés par des pièces respectives 43 et 44 formant paliers, fixées elles aussi de manière réglable sur le bâti 18. Les figures 5 et 6 montrent le détail des chaînes sans fin 26 et 27. Il s'agit de chaînes doubles à rouleaux,comprenant chacune deux tronçons formés par des maillons ordinaires 45,et deux tronçons dont les maillons 46 ont la forme de griffes tour- nées vers l'extérieur. Bur chacun de ces derniers tronçons,les griffes 46 sont groupées en trois paires;les deux griffes de chaque paire forment une encoche à fond sensiblement circulaire. Les tronçons comportant les maillons 46 en forme de griffes des deux chaînes 26 et 27 sont rigoureusement superposés,ce qui permet de disposer des boulons 47 dans les encoches correspondantes des deux chaînes. L'extrémité inférieure des boulons 47 repose sur la plaque inférieure 20 du bâti 18,tandis que les guides 21 et 25 empêchent tout mouvement latéral des boulons, en dehors d'un certain jeu. La mise en place des boulons 47 s'effectue par le c8tê ouvert du bâti 18, en les introduisant en position oblique,le guide inférieur 21 étant basculé vers le bas. On peut ainsi disposer trois boulons 47 dans le magasin 16, ce nombre étant évidemment lié à l'exemple représenté et n'ayant aucun caractère obligatoire. Après relevage du guide 21 et verrouillage de celui-ci au moyen de l'organe de retenue 23, le mécanisme est prêt à fonctionner pour amener le premier boulon 47 dans l'axe 12 du dispositif de boulonnage, la tourelle 1 étant amenée dans la position de la figure 2 et le chariot de boulonnage 10 étant maintenu en position inférieure. Le moteur hydraulique 28 est actionné, de manière à faire tourner en synchronisme les deux pignons dtentraînement 34 et 38, afin de faire avancer à la meme vitesse les deux channes sans fin 26 et 27,suivant la flèche 48,jusqu a ce que le premier boulon 47 soit amené dans l'axe 12 du dispositif de boulonnage.Ârri vé dans cette position, le boulon est automatiquement arrêté et pris en charge par deux pinces escamotables portées par la tourelle 1, une pince supérieure 49 et une pince inférieure 50. Ta pince supérieure 49, visible sur la figure 2,est un dispositif connu, déjà utilisé sur les appareils dépourvus de Mga- sin à boulons pour tenir le boulon à poser.Elle est articulée autour d'un axe 51 pour pouvoir s'escamoter,par pivotement vers le haut, lors du passage du chariot de boulonnage 10 lorsque ce dernier arrive en fin de course. La pince inférieure 50, représentée de manière détaille sur la figure 7, est réalisée suivant le meme principe que la pince supérieure,mais de manière à pouvoir s'escamoter vers le haut ou vers le bas. Elle comprend deux mâchoires 52 et 53,montées pivotantes autour d'axes respectivement 54 et 55 à l'extrémité d'un levier 56, l'espace entre les deux mâchoires 52 et 53 formant une encoche 57 apte à recevoir un boulon.Ces mâchoires s'écartent suffisamment pour permettre le passage du boulon jusqu'au fond de l'encoche 57, et elles se resserrent automatiquement sous l'action d'un ressort 58. Le levier 56 est articulé, autour d'un axe 59, sur un support 60 lui-même fixé par un collier 61 sur la tourelle 1. Un ressort 62, combiné à un système de butées suivant un principe mécanique connu,permet de ramener le levier 56 dans une position moyenne sensiblement horizontale après un pivotement autour de l'axe 59 soit vers le haut,soit vers le bas. Enfin, le levier 56 porte un galet 63 permettant au chariot 10 de le repousser facilement vers le haut, en cours de boulonnage, puis de le repousser aussi facilement vers le bas, lors de sa course de retour. Lorsqu'un premier boulon a été posé, les chaînes 26 et 27 du magasin 16 peuvent être déplacées de manière à amener un nouveau boulon dans l'axe 12 du dispositif de boulonnage,ce déplacement devant bien entendu être synchronisé correctement avec les mouvements de la tourelle 1 et,par conséquent,avec le cycle de travail comportant les opérations successives de foration, d'injection de résine et de pose du boulon.Après que les trois boulons formant un même groupe,ctest-à-dire tenus par les griffes d'un même tronçon de chaîne, ont été pris en charge,les griffes de l'autre tronçon se présentent du côté ouvert du magasin, ce qui permet d'introduire le groupe de boulons suivant, et ainsi de suite. L'invention a été décrite ci-dessus dans le cas d'un appareil pour la pose de boulons scellés à la résine, ce qui constitue une application particulière,mais il est bien évident qu'elle conserve tout son intérêt dans le cas d'un appareil destiné à la pose de boulons d'ancrage classiques à expansion. Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui précède-, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de ce magasin à boulons qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple;elle en embrassesau contraire,toutes les variantes comportant des moyens équivalents,quels que soient notamment le nombre de boulons pouvant être stockés dans le magasin et le détail des moyens assurant l'entraînement des chaînes sans fin. C'est ainsi, notamment, que le moteur à partir duquel sont entraînées les channes sans fin peut être hydraulique,pneumati- que ou autre, sans que l'on s'éloigne pour cela de l'esprit de l'invention. -REVENDICATIONS - 1.- Magasin à boulons pour appareil de forage et de boulonnage, utilisé pour le soutènement du"toit " d'une galerie, et comportant une tourelle, monte pivotante sur son support, qui porte un chariot de forage et un chariot e boulonnage,caractéri- sé en ce qu'il comprend essentiellement un bâti fixé au support de la tourelle et portant au moins deux chaînes szDs fin situées dans des plans parallèles et aptes à être entraînées éeE eL syn- chronisme, une partie au moins des maillons ce ce rans ayant la forme de griffes qui, en combinaison dpf e guides, assurent la retenue et l'avancement des boulons. 2.- Magasin à boulons selon la revendicatot - ,c-azer1se en ce que son bâti est ouvert dtun côté, trois qu'une "-e ole de protection recouvre toute la partie supérieure du magasin. 3.- Magasin à boulons selon la revendication 2,caractérisé en ce qu'il comprend un guide monté fixe sur la pt e supérieu- re du bâti et un guide articulé à sa partie inférieure e si- tué du côté ouvert du bâti, des moyens étant prévus pour verrouil- ler ce deuxième guide ou pour le libérer en vue de permettre le chargement du magasin en introduisant les boulons en position oblique. 4.- Magasin à boulons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux chaînes sans fin entraînées en synchronisme à partir d'un moteur unique, porté par le bâti et relié,par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle, de deux arbres de transmission et de joints à cardan, à des pignons assurant l'entraînement des deux chaînes. 5.- Magasin à boulons selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune de ses chaînes sans fin est constituée par une chaîne double à rouleaux, les pignons d'entraînement et de renvoi étant des doubles pignons. 6.- Magasin à boulons selon la revendication 5,caractêrisé en ce que chaque chaîne sans fin comprend deux tronçons formés de maillons ordinaires et deux tronçons dont les maillons ont la forme de griffes. 7.- Magasin à boulons selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est associé- à deux pinces escamotables portées par la tourelle,aptes à arrêter et prendre en charge un boulon,la pince supérieure pouvant s'escamoter par pivotement vers le haut de manière connue, et la pince in férieure pouvant s'escamoter par pivotement soit vers le haut, soit vers le bas, un ressort combiné à un système de butées permettant de la ramener dans une position moyenne sensiblement horizontale.