Brevet FR2520857A1 — publié le 19830805

Dispositif d'accouplement d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve à l'outil de travail d'une machine de perçage La présente invention concerne un dispositif d'ac- couplement d'une tige de perçage du trou de coulée d'un four à cuve à l'outil de travail d'une machine deperçage pour la mise en oeuvre d'un procédé selon lequel la fermeture et l'ouverture du trou de coulée comportent respectivement une opération de mise en place et une opération d'extraction de la tige de perçage, qui est abandonné dans la masse du trou de coulée entre deux coulées successives et qui est consti- tué d'un bloc conçu pour être rendu solidaire de l'outil de travail et qui comporte un alésage frontal de réception pour recevoir l'extrémité de la tige de perçage, ainsi qu'au moins un vérin pour coincer la tige dans cet alésage. Ce procédé, relativement récent pour ouvrir le trou de coulée moyennant une tige de perçage qui est abandon- née dans le trou de coulée entre deux coulées successives, 29 suscite un intérêt croissant aux dépens du procédé-classique consistant à forer des trous de coulée au moyen d'une mèche de forage Pour plus de détails concernant ce procédé, et ses avantages, ainsi que pour les équipements nécessaires, on pourra se référer au brevet luxembourgeois No 82 943. Il existe différents systèmes pour réaliser l'ac- couplement entre la tige de perçage et l'outil de travail. Toutefois, la plupart de ces systèmes impliquent une interven tion manuelle de l'opérateur Or, une telle intervention manuelle ne peut se faire qu'aux dépens de la sécurité du personnel, étant donné qu'elle constitue un risque d'accidents compte tenu de l'endroit o elle se déroule. Pour éliminer cet inconvénient, la demande de brevet européen No 0018347 Al propose un dispositif d'accou- plement du genre décrit dans le préambule, qui a la parti- cularité d'être automatique et de pouvoir être réalisé à distance, à partir d'un poste de commande, c'est-à-dire sans intervention manuelle. Ce dispositif d'accouplement présente, certes, Uri avantage par rapport au système manue 1, mais il s'est -2- avéré qu'il possède toujours deux inconvénients non négli- geables Le premier de ceux-ci est le fait que ce disposi- tif connu ne peut être utilisé qu'avec des tiges de perçage spécialement conçues pour ce dispositif En effet, Pour que ce dispositif puisse fonctionner, il faut que la tige de perçage comporte à l'extrémité qui doit pénétrer dans le dis- positif, à un endroit bien déterminé, une encoche dans la- quelle pénètre une cale du dispositif d'accouplement sous l'action du vérin Le deuxième inconvénient est que la pré- sence nécessaire de cette encoche augmente le prix de re- vient des tiges de perçage Cet inconvénient est d'autant plus grave que la consommation en tiges de perçage est rela- tivement élevée, étant donné qu'elles ne peuvent être uti- lisées qu'une seule fois. Le but de la présente invention est d'éliminer cet inconvénient, autrement dit, de prévoir un dispositif qui ne soit pas réservé à des tiges de perçage specialement conçues pour celui-ci et qui permette une diminution du prix de revient des tiges de perçage. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un dispositif d'accouplement du genre défini dans le préam- bule qui est caractérisé essentiellement par au moins deux mâchoires mobiles disposées, symétriquement autour de l'axe de l'alésage de réception, dans uie chambre aménagée autour dudit alésage, réaliséesen un matériau plus dur que celui des tiges de perçage et déplaçables, sous l'action du ou des vérin entre une position de retrait, dans laquelle l'espace- ment central entre les mâchoires est supérieur au diamètre de la tige de perçage et une position avancée dans laquelle l'espacement central entre les mâchoires est inférieur au diamètre de la tige de perçage. Selon un premier mode de réalisation, les vérins sont inclinés par rapport à l'axe central du dispositif, de manière que leurs tiges de piston convergent en direction -5 de l'alésage de réception, alors que les mâchoires sont montées directement sur les extrémités des tiges de piston. Les narois opnosées de la chambre sont, de nrrfé- tence, oblicues, de même inclinaison aue les times de niqton, Me maniare qu'elles servent d'ari et de nuide aux m-âcthires. -3- Selon une première version du mremier mode de réalisation, chacune des mâchoires est constituée par un bloc formant corps avec la tige de piston correspondante et comprenant une arète transversale pour mordre dans la tige de perçage. Selon une deuxième version, chaque mâchoire est constituée d'un galet pouvant tourner dans l'extrémité de la tige de piston. Selon un deuxième mode de réalisation, chacune des mâchoires est constituée par une pièce pouvant pivoter sous l'action du vérin associé, sur la tige duquel elle est articulée par l'intermédiaire d'une biellette Dans ce deuxième mode de réalisation, les vérins peuvent être paral- lèles ou inclinés par rapport à l'axe de l'alésage de récep- tion. Les vérins sont, de préférence, des vérins pneu- matiques raccordés à l'air sous pression de l'outil de per- cussion L'action pneumatique tend à déplacer les mâchoires de leur position de retrait vers une position avancée, alors que les pistons des vérins sont soumis à l'action de ressorts, de préférence hélicoïdaux, tendant à faire déplacer les mâ- choires en sens inverse, c'est-à-dire vers leur position de retrait. D'autres particularités et caractéristiques de quelques modes de réalisation-ressortiront de la description détaillée présentée-ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux figures annexées dans lesquelles: Les figures 1, 2 et 3 représentent schématiquement une coupe longitudinale à travers un premier mode de réali- sation d'un dispositif selon la présente invention, ces trois figures se distinguant par des positions différentes des mâchoires; La figure 4 représente une vue partiellement de derrière et partiellement en coupe verticale au niveau des mâchoires du mode de réalisation illustré par les figures précédentes; Les figures 5, 6 et 7 montrent différentes for- mes d'exécution des mâchoires; La figure 8 montre une variante du mode de réa- -4 lisation illustré par les figures 1 à 3, et La figure 9 montre une coupe verticale d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement selon l'invention. Sur les différentes figures, on a utilisé les mêmes chiffres de références pour désigner des éléments iden- tiques. On va d'abord décrire le premier mode de réalisa- tion en se référant simultanément aux figures 1 à 3 Le dispositif illustré sur ces figures comporte essentiellement un bloc constitué d'un compartiment 10 réservé au vérin et un compartiment 12 destiné à la réception d'une tige de perçage dont l'extrémité est montrée sur les figures et re- présentée par la référence 14 Ce compartiment 12 comporte une ouverture ou alésage axial 16 aménagé coaxialement autour de l'axe longitudinal O du dispositif et assurant la péné- tration de la tige de perçage 14 à l'intérieur du comparti- ment 12 Pour faciliter la pénétration de la tige de per- çage 14 à travers l'alésage 16, la face frontale de ce com- partiment 12 est en forme d'entonnoir dont la paroi est re- présentée par 18. A l'intérieur du compartiment 12 se trouve une chambre 20 qui, en fait, lorsque la tige de perçage 14 est complètement enfoncée dans le compartiment 12 comme le montre la figure 1, est composée de deux cavités disposées de part et d'autre de la tige 14 et dans lesquelles évoluent des mâchoires 22 et 24 destinées à agripper la tige 14 (voir également figures 4 à 7). Comme le montrent les figures, les deux parois extérieures 26 et 28 de la chambre 20 convergent en direc- tion de l'alésage 16 et servent de guide et d'appui aux deux mâchoires 22 et 24. Le compartiment 10 est destiné à être rendu soli- daire avec l'outil de travail non représenté d'une machine de perçage du trou de coulée Dans l'exemple représenté, on a montré, à titre d'illustration, une ouverture centrale pour assurer cette fixation qui peut être réalisée par des moyens connus en soi, tels que,par exemple, une fixation à clavette ou à baïonnette, ou encore telle que montrée -5- dans la demande de brevet européen précitée 18 347. Ce compartiment 10 comporte essentiellement deux vérins 32, 34 dans lesquels coulissent deux pistons 36, 38 et dont les tiges 44, 46 sont respectivement solidaires, de façon non ri- qide, des mâchoires 22,24 dans le comnpartirent 12 L'étanchêite autour des pistons est assurée par des joints; connus en soi, représentés par les références 40 et 42 Les vérins 32 et 34 sont, de préférence, des vérins pneumatiques reliés par des conduites d'air sous pression non montrées, au circuit pneumatique de l'outil de percussion non montré La mise sous pression des vérins 32 et 30 nrovouue le déllacement des pistons 36 et 38 de la gauche vers la droite sur les figures, c'est- à-dire que les mâchoires 22 et 24 se déplacent de la posi- tion de retrait illustrée à la figure 1 en direction de la position d'attaque illustrée sur la figure 3 en passant par la position selon la figure 2 Pour assurer le retour des mâchoires 22 et 24 de la position de la figure 3, versla position de retrait de la figure 1, on a prévu des ressorts héli - coldaux 48, 50 autour des tiges de piston 44 et 46 afin de repousser les pistons 36 et 38 vers la position de la fi- gure 1 lorsque les vérins 32 et 34 sont aérés. Il est essentiel que, dans le mode de réalisa- tion des figures 1 à 3, les vérins 32 et 34 soient disposés obliquement par rapport à l'axe O, c'est-à-dire dans le pro- longement du mouvement des mâchoires 22, 24 parallèlement aux parois 26 et 28 de la chambre 20 Par contre, il est possible de prévoir d'autres modifications telles que le remplacement des deux vérins illustrés sur les figures 1 à 3, par un vérin unique qui aurait alors une forme circulaire, ou annulaire et tronconique. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif en référence aux figures 1 à 3, comprenant une phase d'extraction de la tige de perçage 14 Lé dispositif est d'abord amené sur l'extrémité de la tige de perçage 14 jusqu'à ce que celle-ci bute contre la paroi de fond de la chambre 20,comme montré à la position de la figure 1. Dans cette position, les mâchoires 22 et 24 ne sont pas en contact avec la tige 14 A partir de ce moment, les deux érins 32 et 34 sont mis sous pression, ce qui amène les -6- mâchoires contre l'action des ressorts 48, 50, jusque dans une position intermédiaire selon la figure 2, dans laquelle ils sont en contact avec la surface de la tige 14 A partir de ce moment, et tout en maintenant la pression sur les vérins 32 et 34, on peut exercer une traction sur la tige 14 par déplacement du dispositif vers la gauche sur les figures. Ce déplacement est en fait réalisé à l'aide de l'outil de per- cussion Sous l'action simultanée de la nression pneumaticue sur les verins, et de l'action de percuteur associé à la traction exercée Dar la tige 11 sur les mâchoires 22 et 24, celles ci se déplacent de la figure 2 vers la position de la figure 3, tout en s'encas- trant légèrement dans la couche périphérique de la tige 14. Il se produit par conséquent un auto-serrage de la tige 14 entre les mâchoires 22 et 24, auto-serrage dû au coulisse- ment oblique des mâchoires Cet auto-serrage assure un fonctionnement très fiable et empêche tout glissement de la tige 14 hors du dispositif d'accouplement Pour que le dispositif puisse fonctionner correctement, il est nécessaire que le matériau des deux mâchoires 22 et 24 soit plus dur que celui de la tige 14 afin que se produise le phénomène illustré à la figure 3 et non le contraire. Pour extraire la tige de perçage 14 après l'avoir dégagée du trou de coulée, 1 suffit d'aérer les deux vérins 32 et 34 pour pro- voquer le retour des mâchoires 22 et 24 vers la position se lon la f i- gure 1 sous l'action des ressorts 48, 50 Si l'action des ressorts 48, 50 ne suffisait pas pour faire revenir les mâchoires 22 et 24, il est possible de pousser manuellement la tige 14 vers l'intérieur pour provoquer le dégagexrrent des mâchoires ou d'actionner le percu- teur vers l'avant pour que ses vibrations débloquent la tige. Pour permettre un accès aux mâchoires 22 et 24, notamment en vue de leur remplacement en cas d'usure, les deux compartiments 10 et 12 doivent pouvoir être séparés l'un de l'autre A cet effet, ils sont fixés ensemble à l'aide de boulons tels que représentés en 52 sur la figure 4. )5 Les arêtes intérieures 22 a et 24 a des deux mâ- choires 22 et 24 doivent être suffisamment aiguës pour pou- voir mordre dans la tige de perçage 14 comme illustré par la figure 3 Ces arêtes 22 a et 24 a peuvent, néanmoins, dans le mode d'exécution le plus simple, être droites comme il- 7 - lustrées sur les figures 4 et 7 Toutefois, il est préférable que ces arêtes 22 a et 24 a aient une forme permettant un. plus grand contact avec la tige de perçage 14 Les figures 5 et 6 illustrent deux exemples de telles variantes Dans la figure 5, les arêtes 22 a et 24 a ont une forme concave sen- siblement complémentaire de la section de la tige 14. La figure 6 illustre une autre variante selon laquelle les deux arêtes 22 a et 24 a sont en deux parties convexes, de sorte que,pour chaque arête, le contact entre les mâchoires et la tige dans la position selon la figure 2 s'établit en deux endroits différents de Dart etd'autre d'un axe vertical de symétrie favorisant ainsi un auto-centrage. Dans la variante du mode d'exécution décrit ci- dessus et représenté par la figure 8, les deux mâchoires 22 et 24 ont été remplacées par des galets 54 et 56 montés de façon rotative à l'extrémité des tiges 44 et 46, celles-ci étant conçues sous forme de fourche pour faciliter le mon- tage de ces galets 54 et 56 La présence de ces galets 54 et 56 au lieu des mâchoires 22 et 24 laisse une plus grande liberté en ce qui concerne le choix de l'inclinaison des parois 26 et 28 Pour le reste, le dispositif est identique à celui décrit ci-dessus et fonctionne également de la même façon. Dans le second mode de réalisation illustré par la figure 9, les éléments essentiels sont deux mâchoires pivotantes 66 et 68 montées sur des pivots 70 et 72 dans une chambre 64 aménagée dans le compartiment 60 autour de l'axe longitudinal O de l'alésage de réception de la tige 14. Dans le compartiment 62 qui, comme dans le mode de réalisation précédent,est conçu pour être fixé sur l'ou- til de travail de la machine de perçage, sont prévus deux vérins 74 et 76 Les pistons 78 et 80 de ces vérins sont actionnés de la gauche vers la droite sur la figure 9 par l'action d'air comprimé et de la droite vers la gauche par l'action de ressorts hélicoïdaux 82, 84 montés autour des tiges de piston 86, 88 Les tiges 86 et 88 pénètrent dans la chambre 64 du compartiment 60 et l'extrémité de chacune des tiges 86, 88 est articulée par l'intermédiaire d'une biellette 90, 92 sur la mâchoire pivotante correspondante 8 - 66, 68 Il est à noter que dans ce mode de réalisation, les vérins 74 et 76 peuvent être parallèles à l'axe 0. Le coulissement des pistons 78, 80 provoque le pivotement des mâchoires 66, 68 autour de leur pivot 70, 72. Lorsque les vérins 74 et 76 sont aérés, c'est-à-dire que leurs ressorts 82 et 84 sont complètement détendus et que les pistons 78 et 80 se trouvent dans le coin gauche sur la figure 9, les mâchoires 66 et 68 sont écartées et l'écart entre celles-ci est maximal C'est la position correspon- dant à celle de la figure 1. Lorsque les vérins 74 et 76 sont mis sous pres- sion, les mâchoires 66 et 68 pivotent vers l'intérieur pour venir en contact avec la tige 14 et l'action simultanée des vérins et de la traction sur la tige 14 amène les mâchoi- res 66 et 68 dans la position illustrée sur la figure 9 o ces mâchoires mordent dans la tige 14 C'est la position qui correspond à celle de la figure 3 et qui se produit lors du retrait de la tige de perçage 14 du trou de coulée. Dans ce mode de réalisation, il se produit également un auto-serrage de la tige de perçage 14 Plus la traction sur celle-ci sera forte, plus les mâchoires 66 et 68 pénètrent dans la surface périphérique de la tige 14. Autrement dit, il n'y a aucun risque pour que la tige 14 glisse entre les mâchoires 66 et 68 lors de l'opération de retrait. Le dégagement de la tige 14 après l'extraction du trou de coulée est réalisé de la même manière que dans le mode de réalisation précédent Pour éviter que les mâchoi- res 66, 68 pivotent jusque dans une position perpendiculaire à l'axe de la tige 14, dans laquelle il serait plus diffi- cile de dégager la tige 14, il est possible de concevoir la paroi frontale de la chambre 64 légèrement inclinée pour que la position extrême des mâchoires 66, 68 soit limitée ap- proximativement à une position correspondant à celle de la figure 9. L'avantage des deux modes de réalisation décrits ci-dessus par rapport à l'état de la technique est que l'ex- trémité de la tige 14 qui est saisie par le dispositif d'ac- couplement peut être lisse et il n'est pas nécessaire d'y -9- prévoir des encoches ou rainures pour assurer le maintien de la tige 14 dans le dispositif d'accouplement Un autre avantage est la possibilité d'utiliser une tige 14 dont les diamètres peuvent être variables Ces variations de diamètre peuvent aller jusqu'à quinze millimètres. Il reste à signaler que les mâchoires 66 et 68 du mode de réalisation selon la figure 9 peuvent également avoir différentes formes, notamment comme décrit en réfé- rence aux figures 5 à 7 ou encore d'autres formes et que chaque mâchoire peut être pourvue de deux ou plusieurs arêtes transversales. - R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif d'accouplement d'une tige de perçage ( 14) du trou de coulée d'un four à cuve à l'outil de travail d'une machine de perçage pour la mise en oeuvre d'un procédé selon lequel la fermeture et l'ouverture du trou de coulée comportent une opération de mise en place et une opération d'extraction de la tige de perçage ( 14), qui est abandonnée dans la masse du trou de coulée entre deux coulées successives et qui est constituée d'un bloc conçu pour être rendu solidaire de l'outil de travail et qui com- porte un alésage frontal ( 16) de réception pour recevoir l'extrémité de la tige de perçage ( 14), ainsi qu'au moins un vérin pour coincer la tige ( 14) dans cet alésage ( 16), caractérisé par au moins deux mâchoires mobiles ( 22, 24), ( 54, 56), ( 66, 68),disposées, symétriquement autour de l'axe ( 0) de l'alésage de réception ( 16), dans une chambre ( 20, 64), aménagée autour dudit alésage ( 16), réalisées en un matériau plus dur que celui des tiges de perçage ( 14 > et déplacableg, sous l'action du ou des vérins ( 32, 32) ( 74, 76) entre une position de retrait, dans laquelle l'espacement central entre les mâchoires est supérieur au diamètre de la tige de perçage ( 14) et une position avancée dans laquelle l'espacement central entre les mâchoires est inférieur au diamètre de la tige de perçage ( 14). 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les vérins ( 32, 34) sont inclinés par rap- port à l'axe central ( 0) du dispositif de manière que leurs tiges de piston ( 44, 46) convergent en direction de l'alésage de réception ( 16), alors que les mâchoires ( 22, 24 >, ( 54, 56) sont montées directement mais de façon non rigide sur les extrémités des tiges de piston ( 44, 46). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 eu A, caractérisé en ce que la chambre ( 20) est à parois obliques se même inclinaison que les tiges de piston ( 44, 46), de manr-re que ses parois convergentes ( 26, 28) servent d'ap- pui et de guide aux mâchoires ( 22, 24), ( 54, 56). 4 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé er, ce que chaque mâchoire 11 - est constituée par unbloc ( 22, 24) porté par l'extrémité de la tige de piston correspondante ( 44, 46) et comprenant aumoins une arête transversale ( 22 a, 24 a) pour mordre la tige de perçage ( 14). 5 Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que les arêtes ( 22 a, 24 a) des mâchoires ( 22, 24) sont droites et orthogonales par rapport à l'axe ( 0) de l'alésage ( 16). 6 Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que les arêtes ( 22 a, 24 a) des mâchoires ( 22, 24) sont concaves, avec une courbure correspondant approximati- vement à celle de la tige de perçage ( 14) ou légèrement plus grande. 7 Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que chacune des arêtes ( 22 a, 24 a) des mâchoires ( 22, 24) a une forme en "accent circonflexe" avec les deux côtés convexes. 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque mâchoire est constituée d'un galet ( 54, 56) pouvant tourner dans l'extré- mité de la tige de piston correspondante ( 44, 46). 9 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que chacune des mâchoires est constituée par une pièce ( 66, 68) montée sur un pivot ( 70, 72) dans ladite chambre ( 64) et pouvant pivoter sous l'action du vérin associé ( 74, 76), sur la tige ( 86, 88) duquel elle est arti- culée par l'intermédiaire d'une biellette ( 90, 92). Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce que les vérins ( 74, 76) sont parallèles à l'axe ( 0) de l'alésage de réception ( 16). 11 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 10, caractérisé en ce que les vérins ( 32, 34), ( 74, 76) sont des vérins pneumatiques raccordés à de l'air sous pression. 12 Dispositif selon la revendication 11, carac- térisé par des ressorts hélicoïdaux ( 48, 50), ( 82, 84), montés autour des tiges de pistons ( 44, 46), ( 86, 88), et dont l'action est opposée à l'action pneumatique de l'air sous pression.