Brevet FR2488202A1 — publié le 19820212

MACHINE PORTE-OUTIL PEZETTANT EN PARTICULIER D'EFFECTUER UN TRAVAIL TEL QUE BROYAGE, DEPROUSSAILLAGE, FORAGE, EN BORDURE DES VOIES FERREES ET EN SEMBLE SUPPORT D'OUTIL EQUIPANT LADITE MACHINE L'invention concerne une machine porte-outil permettant d'effectuer un travail à distance dans un espace intérieur à une sphère, en particulier travail de broyage, débroussaillage, forage etc...Elle s'étend àun ensemble support d'outil destiné à équiper une telle machine. L'invention s'applique notamment pour la réalisation de divers travaux en b.ordure d'unevoie ferrée. Les machines de ce type existant actuellement sont généralement spécialisées et ne peuvent effectuer qu'un type de travail particulier. Par ailleurs, dans le cas de travaux en bordure de voie ferrée, elles sont mal adaptées pour permettre à l'outil de travailler dans les meilleures conditions avec les incidences optimales pour toutes les configurations de terrain. La présente invention se propose de remédier aux insuffisances des matériels existants. Elle vise à fournir une machine porte-outil perfectionnée sur laquelle puissent être montés de nombreux outils de travail classiques, broyeur, débroussailleur, outil de forage etc... et qui assure un positionnement de ces outils leur permettant de travailler dans les meilleures conditions quelle que soit la configuration des lieux. Un autre objectif de l'invention est de fournir une machine autonome permettant de travailler en bordure des voies ferrées dans de remarquables conditions de rapidité et de commodité. A cet effet, la machine porte-outil visée par l'invention comprend un châssis doté de moyens de roulement une plateforne pivotante portée par le châssis de façon à pouvoir tourner autour d'un axe très approximativement perpendiculaire audit châssis, un bras inférieur articulé sur ladite plateforme, un bras supérieur articulé sur le bras inférieur, des moyens d'entrainement de la plateforme en rotation par rapport au châssis, des moyens d'entraînement du bras inférieur par rapport à la plateforme, des moyens d'entraînement du bras supérieur par rapport au bras inférieur, et un outil de travail porté par le bras supérieur; selon la présente invention, l'outil de travail est porté, en bout du bras supérieur, par un ensemble-support d'outil, adapté pour autoriser des rotations indépendantes dudit outil autour de trois axes (X, Y, Z) non parallèles et non situés tous trois dans un même plan ou dans des plans parallèles, cet ensemble support étant associé à des moyens d'entraînement agencés pour engendrer indépendamment des mouvements de rotation autour de ces trois axes. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, l'ensemble-support d'outil est adapté pour autoriser des rotations autour de trois axes (X, Y, Z) dont l'un (Y) est orthogonal à chacun des deux autres (X et Z). Selon un mode de réalisation avantageux, ltensemble-support d'outil comprend une première membrure articulée sur le bras supérieur autour de l'axe (X), une deuxième membrure articulée sur la première autour de l'axe (Y) et une troisième membrure portée par la deuxième pour pouvoir tourner par rapport à celle-ci autour de l'axe (Z), cette troisième membrure portant l'outil de travail. De préférence, les moyens d'entraînement autour de l'axe (Z) sont adaptés pour autoriser une rotation d'au moins 1800 autour de cet axe, de façon à permettre à l'outil de travailler dans les deux sens le long de la direction de déplacement du châssis de la machine. Comme on le comprendra mieux plus loin, la cinématique de l'ensemble-support d'outil combine à celle des bras et de la plateforme de la machine permet à l'outil de travailler avec les incidences optimales quelle que soit la configuration du terrain en tous points intérieurs à une calotte sphérique centrée sur l'axe de rotation (R) de la plateforme. Pour étendre encore l'aire de travail de l'outil, le bras supérieur peut être télescopique et comprendre un premier élément articulé sur le bras inférieur et un second élément mobile en translation, guidé par le premier et portant à son extrémité l'ensemble-support d'outil ; des moyens d'entraînement sont alors associés au bras supérieur pour permettre de mouvoir le second élément de celui-ci par rapport au premier. En outre, en vue de la rendre autonome, la machine porte-outil comprend de préférence un groupe moteur do té d'une pompe hydraulique, installé sur son châssis ou sur sa plateforme ; elle est dotée d'un circuit hydraulique alimenté par ladite pompe et adapté pour transmettre au niveau de l'en- semble- support d'outil une puissance hydraulique comprise entre 100 et 200 CV qui permet d'entraîner les outils les plus puissants existants. Le groupe moteur possède une puissance adaptée pour fournir, outre la puissance hydraulique ci-dessus évoquée, l'énergie nécessaire aux moyens d'entraînement des divers organes (plateforme, bras, ensemble porte-outil) et à l'entraî- nement des moyens de roulement de la machine ; cette puissance installée totale peut être de l'ordre de 300 CV. L'invention s'applique tout particulièrement pour réaliser des travaux en bordure d'une voie ferrée ; le châssis de la machine est alors constitué par un wagon motorisé, doté de moyens de roulements permettant son déplacement sur les rails de la voie. Par ailleurs, l'invention s'étend, en tant que moyen appelé à équiper la machine sus-évoquée, à un ensemble-support d'outil comprenant une première membrure dotée de moyens d'articulation sur le bras de machine porte-outil, une deuxième membrure articulée sur la première autour d'un axe (Y) approximativement perpendiculaire à l'axe (X) défini par les moyens d'articulation de la première membrure, une troisième membrure portée par la deuxième pour pouvoir tourner autour d'un axe (Z) approximativement perpendiculaire à l'axe (Y), des moyens d'entraînement en rotation de la première membrure par rapport au bras de machine porte-outil, des moyens d'entraînement en rotation de la deuxième membrure par rapport à la première et des moyens d'entraînement en rotation de la troisième membrure par rapport à la deuxième. L'invention qui a été exposée ci-dessus dans sa forme générale, sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des dessins annexés qui en présentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel ; sur ces dessins qui font partie inté- grante de la description la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'une machine conforme à l'invention, la figure 2 est une vue en perspective d'un ensemble support d'outil équipant ladite machine, la figure 3 est une coupe par un plan ver tical A > de cet ensemble, la figure 4 est une vue partielle de dessus selon a flèche V d'un élément de cet ensemble, la figure 5 est une coupe partielle de cet élément, selon une ligne brisée BB, la figure 6 est un schéma illustrant le fonctionnement de 1 'ensen.ble-support d'outil. La machine porte-outil représentée à titre d'exemple aux figures est destinée à travailler le long d'une voie ferrée. Elle est représentée aux figures équipée d'un broyeur à marteaux rotatifs 1 mais peut etre pourvue de tout autre outil connu en soi. Cette machine comprend un châssis 2 formé par un wagon motorisé, monté sur des moyens de roulement 3 aptes à permettre son déplacement le long de rails 4 de la voie ferrée. Sur le wagon 2 est disposeéune plateforme tournante 5 qui peut tourner par rapport au wagon autour d'un axe R perpendiculaire au wagon. La plateforme 5 est portée par une couronne rotative dotée de dents, engrenant avec un pignon entrainé par un moteur hydraulique. Ces moyens peuvent en particulier être du type de ceux décrits dans la demande de brevet déposée par le demandeur en même temps que la présente demande. Cette plateforme est équipée d'une cabine 6 de commande et d'un groupe moteur 7 d'une puissance de l'ordre de 300 CV apte à fournir la puissance d'avancement du wagon 2 et, par l'entremise d'une pompe hydraulique, la puissance hydraulique nécessaire aux divers organes hydrauliques. Un bras inférieur 8 est articulé sur la plateforme 5 et peut être mu par un vérin hydraulique 9 attelé sur ladite plateforme et sur l'extrémité haute du bras 8. En outre, un bras supérieur 10 est articulé sur l'extrémité haute du bras 8 et peut être mu par un vérin hydraulique 11 attelé sur le bras inférieur 8 et sur le bras 10 comme le montre la figure 1. Le bras supérieur 10 est un bras télescopique et comprend un élément 10a par lequel le bras est articulé sur le bras inférieur 8 et un élément 10b mobile en;-translation et guidé à l'intérieur du premier. Un vérin hydraulique 12 permet de mouvoir l'élément 10b par rapport à l'élément 10a. L'élément 10b du bras supérieur porte à son extrémité un ensemble 13 support d'outil qui sera décrit en détail plus loin ; l'outil de travail, en l'exemple le broyeur 1, est assujetti à cet ensemble 13. La machine est dotée de circuits hydrauliques reliés à la pompe du groupe 7 et agencés pour fournir, par des circuits indépendants, lénergie hydraulique nécessaire au moteur hydraulique de la plateforme 5, aux vérins 9, 11 et 12 et aux trois vérins de l'ensemble-support d'outil 13 qui seront décrits plus loin ; en outre, la machine est dotée d'un autre circuit hydraulique indépendant apte à prélever une puissance hydraulique de l'ordre de 130 à 150 CV sur la pompe du groupe 7 en vue de la transmettre à l'outil 1. Ce circuit peut comprendre quatre conduits (2 conduits de puissance et 2 conduits de gavage) s'étendant le long du bras 8 et du bras 10 (avec des boucles flexibles appropriées) jusqu'à une prise hydraulique disposée au niveau de l'ensemble-support d'outil 13. (Ces circuits n'ont pas été représentés pour ne pas surcharger les figures). L'ensemble-support d'outil 13 comprend une première membrure 14 constituée essentiellement par une platine supérieure 14a, deux flasques 14b et 14c et une extension arrière 14d. La membrure 14 est articulée, au niveau de sa platine 14a, sur l'élément 10b du bras supérieur 10 par des chapes munies de tourillons 15, de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe X sensiblement parallèle au bras 10. En outre, un vérin hydraulique 16 attelé à ce bras 10 et à la membrure 14 de façon à ne pas être coplanaire avec l'axe X engendre, sur commande, le pivotement de ladite membrure. Ce vérin 16 est agencé de sorte qu'en position moyenne (Fig. 2), la membrure soit symétrique par rapport au plan vertical A contenant le bras supérieur 10 et le bras inférieur 8. Le vérin 16 est en outre adapté pour pouvoir engen drer une rotation d'amplitude de l'ordre de 45 de part et d'autre de sa position moyenne. L'ensemble support-d'outil 13 comprend, par ailleurs, une deuxième membrure 17 constituée par une platine de forme allongée. Celle-ci est articulée sur les flasques 14b et 14c de la première membrure par des chapes munies de tou- rillons 18, de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe Y perpendiculaire à l'axe X. Comme le montre la figure 2, cet axe Y est sensiblement perpendiculaire au plan (A) du bras supérieur 10 et du bras inférieur 8 lorsque le vérin 16 et la membrure 14 qu'il actionne, sont en positioB moyenn . En outre, un vérin hydraulique 19 attelé sur l'extension 14d de la première membrure et sur la deuxième membrure 17 de façon à ne pas être coplanaire avec l'axe Y engendre, sur commande, le pivotement de ladite deuxième membrure autour de l'axe Y. Ce vérin 19 est agencé de sorte qu'en positions moyennes dudit vérin 19 et du vérin 16, la deuxième membrure 17 soit située dans un plan approximativement parallèle à la direction du bras supérieur 10. Ce vérin 19 est en outre adapté pour pouvoir engendrer une rotation de la membrure 17 d'amplitude de l'ordre de 45 de part et d'autre de la position moyenne de cette membrure, L'ensemble support d'outil 13 comprend enfin une troisième membrure 20 dotée de moyens de fixation de l'outil de travail.Cette membrure 20 constituée par une platine est portée par la deuxième membrure 17 par l'entremise d'une couronne à roulement 21 (Fig 3 et 5) dont une des cages est assujettie à l'une des membrures et l'autre cage à l'autre membrure. Cette couronne à roulement est agencée de façon à guider la troisième membrure 20 en rotation autour d'un axe Z orthogonal à l'axe Y ; cet axe Z est à peu près parallèle à l'axe de rotation R de la plateforme 5 lorsque les vérins 16 et 19 sont en positions moyennes. De plus, un vérin hydraulique 22 est attelé sur la deuxième membrure 17 et sur l'extrémité 23a d'une biellette23 de façon à ne pas être coplanaire avec l'axe Z ; cette biellette est articulée par son autre extrémité 23b sur la deuxième membrure 17 et est dotée d'une lumière 23c dans laquelle est engagé un pivot 24 solidaire de la troisième membrure. Ces éléments sont agencés de sorte que le vérin 22 soit apte à entraîner la troisième membrure 20 suivant une rotation d'amplitude au moins égale à 1800, de façon à pouvoir retourner l'outil sur lui-même et à lui permettre ainsi de travailler quel que soit le sens de progression du wagon 2. Par la combinaison des mouvements de ces divers organes, la machine conforme à l'invention permet de travailler dans une calotte sphérique très étendue et d'orienter l'outil pour lui donner l'incidence adaptée au type de travail effectué en fonction de la configuration du terrain. A titre illustratif, la figure 6 montre un broyeur à marteau 1 travaillant sur un talus irrégulier de voie ferrée, la machine progressant parallèlement à la flèche F. La puissance hydraulique élevée disponible au niveau de l'ensemble support d'outil 13, combinée aux diverses possibilités de mouvemerts et d'orientations de l'outil, confère à la machine une efficacité remarquable. Bien entendu, l'invention n'est pas linitée aux termes de la description qui précède mais en comprend toutes les variantes. REVENDICATIONS 1/ - achine porte-outilffl permettant d'efeffectuer un travail à distance dans un espace intérieur à une sphère en particulier broyage, débroussaillagecuforage, comprenant un châssis (2) doté de moyens de roulements(3), une plateforme pivotante (5) portée par le châssis de façon à pouvoir tourner autour d'un axe (R) très approximativement perpendiculaire audit châssis, un bras inférieur (8) articulé sur ladite plateforme, un bras supérieur (10) articulé sur le bras inférieur, des moyens d'entraînement de la- plateforme en rotation par rapport au châssis, des moyens d'entrainement du bras inférieur par rapport à la plateforme, des moyens d'entraînement du bras supérieur par rapport au bras inférieur, et un outil de travail (1) porté par le bras supérieur, ladite machine étant caractérisée en ce que l'outil de travail (1) est porté en bout du bras supérieur (10) par un ensemble-support (13) adapté pour autoriser des rotations indépendantes dudit outil autour de trois axes (X, Y, Z) non parallèles et non situés tous trois dans un même plan ou dans des plans parallèles, cet ensemble-support (13) étant associé à des moyens d'entraînement (16, 19, 22) agencés pour engendrer indépendamment des mouvements de rotation autour de ces trois axes. 2/ - Machine porte-outil selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble-support d'outil (13) est adapté pour autoriser des rotations autour de trois axes (X, Y, Z) dont l'un (Y) est orthogonal à chacun des deux autres (X et Z). 3/ - Machine porte-outil selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'ensemble-support d'outil (13) est adapté pour autoriser, d'une part, une rotation autour d'un axe (X) parallèle au bras supérieur (10), d'autre part, une rotation autour d'un axe (Y) orthogonal à l'axe (X), cet axe (Y) étant sensiblement perpendiculaire au plan du bras supérieur (10) et du bras inférieur (8) lorsque les moyens d'entraînement (16) autour de l'axe (X) sont en position moyenne, enfin une rotation autour d'un axe (Z) orthogonal à l'axe (Y), cet axe (Z) étant à peu près parallèle à l'axe de rotation (R) de la plateforme (5) lorsque les moyens d'entraînement (16, 19) autour de l'axe (X) et de l'axe (Y) sont en po sitions moyennes. 4/ - Machine porte-outil selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement (22) autour de l'axe (Z) sont adaptés pour autoriser une rotation d'au moins 1800 autour de cet axe, de façon à permettre à l'outil de travailler dans les deux sens le long de la direction de déplacement du châssis (2) de la machine. 5/ - Machine porte-outil selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'ensemble support d'outil (13) comprend un première membrure (14) articulée sur le bras supérieur (10) autour de l'axe lux), une deuxième membrure (17) articulée sur la première (14) autour de l'axe (Y) et une troisième membrure (20) portée par la -deuxième (17) pour pouvoir tourner par rapport à celle-ci autour de l'axe (Z), cette troisième membrure (20) portant l'outil de travail (1). 6/ - Machine porte-outil selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première membrure (14) est articulée sur le bras supérieur (10) grâce à des chapes munies de tourillons (15), en ce que la deuxième membrure (17) est articulée sur la première (14) grâce à des chapes munies de tourillons (18) et ce que la troisième membrure (20) est portée par la deuxième (17) par l'entremise d'une couronne à roulement (21). 7/ - Machine porte-outil selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement associés à l'ensemble support d'outil comprennent au moins trois vérins hydrauliques, l'un (16) attelé au bras supérieur (10) et à la première membrure (14) de façon à ne pas être coplanaire avec l'axe (X), un autre (19) attelé à la première membrure (14) et à la deuxième membrure (17) de façon à ne pas être coplanaire avec l'axe (Y), le troisième (22) attelé à la deuxième membrure (17) et relié à la troisième (20) des façon à ne pas être coplanaire avec l'axe (Z). 8/ - Machine porte-outil selon les revendications 6 et 7 prises ensemble, caractérisée en ce que le troisième vérin (22) est relié à la troisième membrure (20) par une biellette (23) à l'une des extrémités (23a) de laquelle il est articulé, cette biellette (23) étant articulée par son autre extrémité (23b) sur la deuxième membrure (17) et étant dotée d'une lumière (23c) dans laquelle est engagée un pivot (24) so lidaire de la troisième membrure (20). 9/ - Machine porte-outil selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que le bras supérieur (10) est télescopique et comprend un premier élément (10a) articulé sur le bras inférieur (8) et un second élément (lOb) mobile en translation, guidé par le premier et portant à son extrémité l'ensemble support d'outil (13), ledit bras supérieur (10) étant associé à des moyens d'entraînement (12) du second élément par rapport au premier. 10/ - Machine porte-outil selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, comprenant un groupe moteur doté d'une pompe hydraulique (7), installé sur son châssis (2) ou sur sa plateforme (5), caractérisée en ce qu' elle est dotée d'un circuit hydraulique alimenté par la pompe hydraulique et adapté pour transmettre au niveau de l'ensemble support d'outil(13) une puissance hydraulique comprise entre 100 et 200 CV en vue de l'entraînement de l'outil. 11/ - Machine porte-outil selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, pour réaliser des travaux en bordure d'une voie ferrée, dans laquelle le châssis est un wagon motorisé (2), doté de moyens de roulement (3) adaptés pour son déplacement sur des rails (4). 12/ - Machine porte-outil selon l'une des revendications précédentes, dont l'ensemble porte-outil (13) est équipé d'un broyeur à marteaux rotatifs (1). 13/ - Ensemble-support d'outil, destiné à équiper un bras (10) de machine porte-outil en particulier conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une première membrure (14) dotée de moyens d'articulation (15) sur le bras de machine porte-outil, une deuxième membrure (17) articulée sur la première (14) autour d'un axe (Y) approximativement perpendiculaire à l'axe (X) défini par les moyens d'articulation (15) de la première membrure, une troisième membrure (20) portée par la deuxième (17) pour pouvoir tourner autour d'un axe (Z) approximativement perpendiculaire à l'axe (Y), des moyens d'entraînement en rotation (10) de la première membrure (14) par rapport au bras (10) de machine porte-outil, des moyens d'entraînement en rotation (19) de la deuxième membrure (17) par rapport à la première (14) et des moyens d'entraînement en rotation (22) de la troisième membrure (20) par rapport à la deuxième (17).