Brevet FR2477220A1 — publié le 19810904

La présente invention concerne des supports d'outils d'abattage destinés à retenir des outils sensibles sur une tête d'abattage d'une machine de mine. Un outil sensible d'abattage permet la détection d'une caractéristique d'abat- tage d'une roche et/ou d'un minerai, lors du travail de l'outil. L'invention concerne en particulier mais non exclusi- vement des supports d'outils sensibles montés sur des têtes rotatives d'abattage de machines de mine. Le brevet britannique n0 1 219 159 décrit une ha- veuse rotatif. Celle-ci, destinée à une machine de mine pour abattage de matières minérales, comporte une tête rotative de havage, des outils d'abattage montés à demeure sur la tête et autour de celle-ci, un outil d'abattage étant monté élastiquement sur la tête, avec une position, par rapport à l'un des outils fixes, telle que la pénétration de l'ou- til monté élastiquement,sur une partie importante au moins de son trajet, soit constante et peu importante, et un dis- positif commandé par le déplacement relatif de l'outil mon- té élastiquement et de l'outil fixe et destiné à former un signal représentatif de ce déplacement relatif. L'outil monté afin qu'il soit mobile et l'outil fixe indiqué précé- demment sont montés sur un boîtier commun qui peut être fixé de façon amovible sur la tête de havage et qui com- porte un boîtier ayant des supports pour les deux outils précités. Lors de l'utilisation, le boîtier qui a en géné- ral une forme de boite à côtés opposés sensiblement paral- lèles, se loge dans une cavité ayant des côtés opposés sensiblement parallèles, le boîtier étant retenu dans la cavité par des boulons qui passent dans des trous formés dans les parois de la cavité et qui se vissent dans des trous taraudés du boîtier. Malheureusement,au cours des opérations d'abat- tage, le boîtier a tendance à être maintenu fixe malgré l'action des forces importantes d'abattage, par les seuls boulons. En conséquence, les essais de retenue des bou- lons bien serrés dans les trous taraudés posent des problèmes. En pratique, les boulons se dévissent rapidement ou se dé- forment et permettent un déplacement du bottier si bien que le signal obtenu devient peu fiable. L'invention concerne un support pour outil sensi- ble d'abattage, permettant la résolution au moins partielle du problème précité. Plus précisément, l'invention concerne un support d'outil sensible de coupe sur une tête de havage d'une ma- chine de mine, ce support comprenant un élément externe des- tiné à être monté sur la tête et délimitant une cavité, et un élément interne destiné à se loger dans la cavité, par déplacement suivant une direction au moins et ayant un support pour l'outil sensible de coupe, l'élément externe délimitant une face de butée, à l'intérieur de la cavité, cette face étant destinée à coopérer avec une face corres- pondante de butée délimitée par l'élément interne, les fa- ces de butée étant inclinées par rapport à ladite direction de déplacement. L'élément externe délimite de préférence au moins une face supplémentaire de butée à l'intérieur de la cavité, cette face étant destinée à coopérer avec une face supplé- mentaire correspondante de butée délimitée par l'élément interne, cette face supplémentaire étant sensiblement pa- rallèle à ladite direction de déplacement au moins. L'élément externe forme de préférence une rainure de guidage destinée à coopérer avec une clavette de l'élé- ment interne. La rainure de guidage est avantageusement formée dans la marge de la base de la cavité. Une marge externe de l'élément interne est avan- tageusement en gradins afin qu'elle délimite la face cor- respondante de butée. Les marges externes opposées de l'élément interne sont avantageusement en gradins afin qu'elles délimitent une face interrompue correspondante de butée. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, 2.477220 faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe transversale d'un support d'outil sensible de coupe porté par une tête de ha- vage d'une machine de mine, le plan de coupe étant repéré par la ligne II de la figure 2; - la figure 2 est une vue incomplète en plan du support de la figure 1; et - la figure 3 est une coupe incomplète correspon- dant sensiblement à la ligne III-III de la figure 1. Les dessins représentent un support 1 d'un outil sensible 2 d'abattage (qui n'est pas représenté sur les figures 2 et 3) monté sur une tête rotative 3 de havage, destinée à l'abattage de matières minérales (on n'a repré- senté que des parties d'un moyeu 4 et d'un guide 5 des ma- tières minérales extraites, ce guide étant dirigé vers le haut). Lors de l'utilisation, la tête 3 d'abattage est montée sur un ensemble non représenté comportant un arbre d'entraînement et faisant partie d'une machine de mine qui, pendant les opérations de havage, se déplace alternativement le long d'un front de taille en extrayant les matières miné- rales de ce front. L'ensemble comprenant l'arbre d'entraîne- ment peut être monté sur le châssis de la machine ou il peut être monté sur un bras ou une flèche articulé sur ce châssis. Dans des installations différentes, le support peut être monté sur une haveuse destinée à l'abattage de roches ou de mélange de roches et de matières minérales. La suite du présent mémoire décrit plus en détail l'outil sensible 2 qui permet la détection d'une caracté- ristique d'abattage de la roche et/ou de la matière miné- rale. Le support 1 a un élément externe 6 qui a une for- me générale de boîte ouverte, fixé au guide 5 des matières abattues, par soudage, et ayant un compartiment 7 de conne- xion électrique muni d'un couvercle latéral amovible 8 (dont une partie seulement est représentée sur la figure 1) main- tenu en position de fermeture par deux boulons 9. Le compar- timent 7 communique avec un passage 10 formé le long du gui- de 5 et avec un passage supplémentaire il formé autour du moyeu et rejoignant la base du guide 5. Le compartiment 7 communique aussi avec une cavi- té 12 délimitée par l'élément externe 6 en forme de boîte. La base 13 de cet élément externe 6 a une rainure 14 de guidage sous forme d'une fente relativement courte, ainsi qu'un passage 15 permettant la connexion électrique précitée avec le compartiment 7. Comme indiqué sur la figure 2, les deux plaques latérales opposées 18 et 19 de l'élément externe 6 ont une forme en gradins et délimitent ainsi une face interrompue de butée qui, comme indiqué sur les figures 1 et 2, est inclinée par rapport à la base 13. Une autre face 21 de-butée est. formée par la plaque 22 d'extrémité de l'élément externe. La marge antérieure de l'élément externe 6 est délimitée par une plaque 23 qui, comme indiqué sur la figure 1, est inclinée par rapport à la base 13. Un élément interne 25 a une forme générale exté- rieure analogue au profil interne de la cavité 12 et elle est destinée à se loger dans cette cavité, l'élément in- terne comprenant une plaque 26 de base, deux plaques laté- rales opposées 27 et 28 et une plaque arrière 29. L'avant de l'élément interne est fermé par un support 30 d'un outil fixe 31 d'abattage, le support étant solidaire des deux plaques 27 et 28 et étant destiné à dépasser vers l'exté- rieur, au-delà des faces 32 et 33 d'extrémité antérieure des plaques latérales, ces faces d'extrémité étant incli- nées par rapport à la plaque 26 de base afin qu'elles for- ment une face interrompue de butée destinée à coopérer avec la face interrompue inclinée 20 de butée formée par l'élément externe 6. Les deux plaques -latérales 27 et 28 sont fixées à la base 26 par des boulons 79, et les marges inférieures des deux plaques 27 et 28 sont en butée contre des pattes 80 dépassant au-dessus de la base 26. La plaque arrière délimite aussi une face supplé- mentaire 35 de butée destinée à coopérer avec la face sup- plémentaire 21 de butée de la plaque 22 d'extrémité de l'élément externe. La figure 2 montre que l'élément interne 25 pénètre dans la cavité 12 délimitée par l'élément externe 6 en direc- tion sensiblement perpendiculaire à la base 13, jusqu'à ce que les faces 32, 33 et 35 viennent en butée contre les fa- ces correspondantes 20 et 21 respectivement. Lorsque les faces de butée sont en contact, l'élément interne 25 ne peut pas se déplacer en direction perpendiculaire à la face de butée, c'est-à-dire en direction pratiquement alignée sur les forces importantes d'abattage appliquées aux outils 31 et 2 comme décrit dans la suite du présent mémoire. Les faces des deux plaques latérales opposées 27 et 28 tournées vers l'extérieur sont dégagées comme indi- qué par les références 36 et 37 afin que seules les mar- ges arrière 38 et 39 de ces plaques soient en butée contre la face latérale en regard des plaques latérales 18 et 19. Ainsi, l'élément interne 25 a tendance à ne pas pouvoir se déplacer en direction transversale à la direction di- rection qui est pratiquement alignée sur les forces im- portantes d'abattage. L'élément interne 25 est retenu de façon amovible dans la cavité 12 délimitée par l'élément externe par deux boulons 40 dont les têtes sont en butée contre la face la plus basse de la base 13 de l'élément externe 6, et les tiges filetées des boulons passent dans des trous 41 formés dans la base 13 et sont fixées dans des trous taraudés 42 de la plaque 26 de base de l'élément interne 25. Les bou- lons 40 sont introduits dans la position indiquée sur la figure 1, par l'intermédiaire du compartiment précité 7 de connexion électrique. La plaque 26 de base de l'élément interne a une clavette 44 représentée en direction longitudinale ailleurs que dans sa position réelle sur la figure 3, par raison de clarté, cette clavette étant destinée à se loger dans la rainure précitée 14 de guidage formée dans la base 13 de l'élément externe, les faces latérales 45 de la clavette, tournées vers l'extérieur, étant en butée contre les faces latérales associées 46 formées dans la rainure vers l'inté- rieur. Ainsi, l'élément interne 25 est maintenu à demeure dans la cavité 12 et peut supporter les forces importantes d'abattage. L'élément interne 25 porte un support 50 destiné à l'outil sensible précité 2, ce support 50 étant fixé aux plaques latérales 27 et 28 de l'élément interne par un axe d'articulation 51 qui est placé de l'une des plaques laté- rales à l'autre. Comme indiqué sur la figure 2, la marge centrale de l'axe est en gradins afin qu'elle laisse passer la tige rectangulaire 52 de l'outil 2, cette tige étant maintenue de façon amovible dans un passage sensiblement rectangulaire 52 formée dans le support 50. L'extrémité inférieure du passage 53 est fermée par une plaque 54 qui empêche la pénétration des particules de rocheset/ou de matièresminéralesbrisées dans une chambre 55 qui loge un capteur 56 des forces d'abattage appliquées à l'outil sensible 2, comme décrit dans la suite du présent mémoire, et qui est rempli au moins en partie d'un composé d'enrobage. Le capteur 56 est destiné à former un signal représentatif des caractéristiques d'abattage de la roche et/ou de la matière minérale, et à transmettre le signal formé par un câble électrique 58 disposé le long de la chambre 55 et dans les passages précités 15, 16, 10 et 11, jusqu'à un dispositif de commande de la hauteur d'abattage de la tête de havage, en fonction du signal formé. Un connecteur élec- trique 81 est placé dans le passage 15 et une partie est fixée à un anneau 82 lui-même fixé à un manchon 83 de positionnement fixé à la plaque 26 de base de l'élément interne 25. Le support 30 de l'outil 31 a une cavité 89 de logement de la tige de l'outil, la base de la cavité étant fermée par une plaque 90. Le capteur 56 est maintenu en position sur la base 13 par un boulon 60 de positionnement, la tête sensible 61 du capteur étant en butée contre la base du support 50, afin que le support ne puisse pas pivoter dans le sens anti-horaire sur la figure 1, autour de l'axe 51. Ainsi, toute réaction d'abattage transmise par l'outil sensible 2 lors de l'abattage de roches et/ou de matières minérales et tendant à faire pivoter le support 50 autour de l'axe 51 est détectée par la tête 61 du capteur qui, comme indiqué précédemment, forme un signal représentatif de la force d'abattage. Sur la figure 1 sur laquelle on suppose que la tête de havage tourne dans le sens horaire comme indiqué par la flèche Z, la force d'abattage appliquée à l'outil sensible 2 est repérée par la flèche X. Il faut noter que l'outil antérieur fixe 31 extrait la matière minérale et/ou la roche en laissant un profil 70. De cette manière, l'outil sensible 2 qui le suit de près et qui suit le même trajet que lui, doit extraire une épaisseur relativement peu impor- tante et pratiquement constante (comme indiqué par la réfé- rence Y) sur une partie au moins de son parcours d'abattage. Par exemple, la profondeur extraite par l'outil sensible 2 est de 12,5 mm. Comme l'outil sensible extrait une épaisseur sensiblement constante de matière minéraleet/ou de roche, toute variation importante de la réaction d'abattage appli- quée à l'outil est due aux variations des caractéristiques d'extraction de la matière extraite. En conséquence, on peut souvent identifier un diagramme caractéristique d'a- battage dans le filon ou la veine de matière extraite par la tête rotative de havage et la comparaison du diagramme caractéristique tiré du signal transmis par le capteur 56 avec un diagramme prédéterminé voulu permet la direction de la tête de havage afin qu'elle donne un profil voulu. L'axe de réaction de la tête 61 du capteur et du support 50 est pratiquement perpendiculaire à la direction de réaction d'abattage de l'outil sensible. La figure 1 indique que la marge 70 d'abattage de l'outil sensible 2 est placée suivant un axe-71 passant par l'axe 72 de rotation de la tête 3 de havage (l'axe 72 étant représenté ailleurs qu'à sa position réelle sur la figure 1) et par l'axe 73 de pivotement de l'axe 51. Cette disposition assure la détection par le capteur 56 des seules forces de réaction d'abattage dans la direction repérée par la flèche X. D'autres forces imprévisibles et indésirables, obtenues pendant l'abattage et qui ont tendance à présenter des composantes importantes en direction sensiblement per- pendiculaire à la direction X, ont tendance à passer par l'axe 73 de pivotement, et en conséquence à ne pas affecter le capteur 56. Par exemple, le capteur 56 est un capteur piézo- électrique, tel qu'un transducteur de choc 200 A20 de PCB Piezotronics Inc., Buffalo New-York, vendu en Grande-Bretagne par Technimeasure, Dell House, Kastern,Dene, Hazemore, High Wycombe, H8157BT. Dans une-variante, le capteur peut être une jauge dynamométrique. Comme indiqué sur les dessins, un patin élastique 66 est placé autour du support articulé 30 et a tendance à exercer une charge préalable sur le capteur 56. En outre, ce patin a tendance à empêcher la pénétration dans la chambre du capteur des particules de roche et/ou de matière miné- rale brisée. Lors du fonctionnement, l'élément interne monté 25 est placé dans la cavité 12 de l'élément externe 6, par dé- placement relatif de l'élément interne en direction sensible- ment perpendiculaire à la direction d'abattage. Lorsque l'élé- ment interne est logé dans la cavité 12, les faces 20 et 32- 33 d'une part et 21 et 35 d'autre part étant en contact, les boulons 40 sont mis en position afin que les différents élé- ments soient bien maintenus les uns par rapport aux autres. Les boulons 40 sont mis en position par l'intermédiaire du compartiment électrique 7, après enlèvement temporaire du couvercle 8.. En outre, les deux éléments du connecteur élec- trique 81 sont reliés et les outils ou pics 2 et 31 sont placés dans les supports respectifs 50 et 30. Ainsi, pendant l'opération d'abattage, les carac- téristiques transitoires d'abattage présentées par l'outil sensible 2 sont détectées par le capteur 56 qui forme un signal représentatif de la caractéristique détectée d'abat- tage, d'une manière quantitative. Le signal formé parvient à une commande de direction de la machine et il est comparé à un signal représentatif de la position angulaire de l'outil sensible rotatif 2, et un diagramme caractéristique d'abatta- ge est formé puis comparé à un diagramme caractéristique pré- déterminé voulu. La comparaison des diagrammes formé et vou- lu permet la direction de la tête de havage suivant un profil voulu. L'axe de réaction de la tête du capteur et du support est pratiquement perpendiculaire à la direction des forces d'abattage appliquées à l'outil sensible. Dans une variante, il est préférable dans certaines installations que la comparaison des diagrammes caractéristi- ques soit remplacées par celle des valeurs de crête des ca- ractéristiques d'abattage. Par exemple, lorsqu'une roche relativement dure doit être extraite à proximité de la limite d'une veine de matière minérale ou à une hauteur préalable- ment connue dans la veine minérale, un signal associé de crête peut être utilisé pour la direction de la machine. Comme la force d'abattage agissant sur l'outil sensible 2 dans la direction X varie, la force résultante du support pivotant 50 appliquée au capteur 56 varie de ma- nière correspondante si bien qu'un signal représentatif de la force d'abattage est formé. La description qui précède montre que l'invention concerne un appareillage qui résout en totalité ou en partie les problèmes posés par les appareillages connus. REVENDICATIONS 1. Support d'outil sensible d'une tête de havage d'une machine de mine, du type qui comprend un élément ex- terne destiné au montage sur la tête de havage, ledit sup- port étant caractérisé en ce que l'élément externe (6) dé- limite une cavité (12) et un élément interne (25) est destiné à se loger dans la cavité par déplacement dans une direction au moins, l'élément interne ayant un support (50) d'outil sensible (2), l'élément externe formant une face (20) de butée dans la cavité, cette face étant destinée à coopérer- avec une face correspondante (32) de butée formée par l'élé- ment interne, les faces de butée étant inclinées par rapport à ladite direction de déplacement. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément externe (6) délimite au moins une face sup- plémentaire (21) de butée à l'intérieur de la cavité, cette face étantdestinée à coopérer avec une face supplémentaire correspondante (35) de butée formée par l'élément interne (25), les faces supplémentaires de butée étant sensiblement paral- lèles à ladite direction de déplacement. 3. Support selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément externe (6) délimite une rainure (46) de guidage destinée à coopérer avec une cla- vette (44) de l'élément interne (25). 4. Support selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rainure (46) de guidage est formée dans un bord de la base de la cavité (12). 5. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un bord externe (27) de l'élément interne (25) a une forme en gradins délimitant la face correspondante (32) de butée. 6. Support selon la revendication 5, caractérisé en ce que les marges externes opposées (27, 28) de l'élément inter- ne (25) sont en gradins afin qu'elles délimitent une face interrompue correspondante de butée (32, 33).