Brevet FR2526081A1 — publié le 19831104

MACHINE A APPLIQUER UN COUPLE DE VISSAGE OU DE DEVISSAGE. La présente invention concerne une machine destinée à appliquer un fort couple de vissage ou de dévissage, notamment pour les tiges de forage à axe sensiblement vertical. Une telle machine a notamment déjà été décrite dans le brevet français 2 301 683, mais elle présente l'incon- vénient d'être malaisée à rendre totalement automatique du fait de sa conception. Or l'opération de dévissage des tiges doit être repétée un grand nombre de fois de suite lorsque l'on doit par exemple remonter plusieurs milliers de mètres de tiges pour changer le trépan qui équipe l'extrémité du trah ou bien pour effectuer des mesures dans le puits ou bien pour coffrer le puits, puis l'opération de vissa- ge doit être repétée un même nombre de fois pour re- descendre dans le puits toutes les tiges du train. Il est alors évident qu'une automatisation de ces opé- rations est hautement souhaitable La présente inven- tion a pour but une telle automatisation. Selon l'invention, la machine à appliquer un couple de vissage ou de dévissage notamment pour les tiges de forage à axe sensiblement vertical et ayant chacune a leur extrémité inférieure une partie conique màle filetée et à leur extrémité supérieure une partie co- nique femelle filetée complémentaire, comprend deux pinces disposées l'une en dessus de l'autre et pourvues de machoires actionnées par des vérins et venant saisir res- pectivement l'extrémité supérieure de la tige inférieure et l'ex- rémité inférieure de la tige supérieurel'une des pinces étant fixe et solidaire d'une armature tandis que l'autre pince est mobile en rotation autour de l'axe des tiges sous l'effet d'un vérin relié d'une part à la pince infé - 2. rieure et d'autre part à la pince supérieure De pré- férence, chacue mâchoire comprend trois éléments dis- posés sensiblement aux angles d'un triangle équila- téral, deux respectivement à l'extrémité de chaque branche de la pince et le troisième au fond de cette dernière. Enfin, un espace est ménagé dans l'épaisseur de l'une des pinces lorsque la machine n'applique pas de couple de vissage ou de dévissage. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparai- tront plus clairement à la lecture de la description qui suit et à laquelle deux planches de dessins sont annexées. La figure 1 représente, en perspective, une machine automatique complète incluant une machine à appliquer un couple de vissage ou de dévissage conforme à la présente invention et, La figure 2 représente schématiquement, vue de dessus une pince pourvue de sa machoire. En référence maintenant à la figure 1, une machine automatique comprend plusieurs parties fonctionnant en combinaison En particulier, elle comprend un dispositif permettant d'assurer le blocage de la tigel faisant saillie du puits au niveau de la table de rotation 2; elle comprend également une machine 4 pour appliquer le couple initial de dévissage ou final de vissage à une autre tige 3, représentée tronquée sur la figure 1, à l'extrémité supérieure de la tige faisant saillie; elle comprend aussi une machine à visser ou dévisser rapidement, non représentée sur la figure, une pince de positionnement 5 des tiges et enfin un dispositif de commande de l'ensemble représenté ici sous forme d'une table de commande 6 La machine est montée mobile en translation sur des rails 7 prévus à cet effet. 3. De façon générale, lorsqu'un train de tiges est remon- té du puits, les tiges sont désolidarisées les unes des autres et stockées sur le plancher de l'unité de fora- ge; pour ce faire, on remonte le train de tiges de manière à ce que la tige à dévisser puisse être sai- sie par les éléments de la mâchoire supérieure de la machine à appliquer le couple et la tige inférieure saisie par les éléments de la mâchoire inférieure 8 de cette même machine. Toutefois, puisqu'il est nécessaire de bloquer la tige inférieure 1 de manière à éviter que tout le train restant de tiges tombe dans le puits lorsque la tige supérieure est dévissée, on monte d'abord plus haut le train pour permettre au dispositif de blocage de saisir la tige inférieure 1 Ce dernier est constitué d'un plateau 10 pourvu de bras 11 à chacun desquels est fixée une cale 12 par l'intermédiaire d'une arti- culation 13 et d'un vérin 14 et pouvant se déplacer verticalement En actionnant les verins 14, on effec- tue un preserrage des cales 12 sur la tige 1 tout en assurant également l'auto-centrage des cales On abaisse alors le plateau 10, par exemple par gravité sous le poids du train de tiges, et les cèles 12 pénè- trent dans l'ouverture 15 de forme complémentaire ménagée à cet effet dans la table de rotation 2, ce qui assure un fort serrage des cales 12 contre la tige 1 dont l'extrémité supérieure présente d'ailleurs un diamètre extérieur plus important que le reste du corps de la tige, à titre de sécurité complémentaire, et le blocage de la tige 1. Lorsque les cales 12 sont dans l'ouverture 15 et que la tige 1 est bien bloquée, la machine 4 peut opérer pour appliquer le couple initial permettant d'impri- mer à la tige supérieure 3 une rotation d'un angle de 300 environ par rapport à la tige inférieure 1 en vue de débuter l'étape de dévissage. 4. On sait qu'une tige de forage esb pourvue, à son extré- mité inférieure, d'une partie conique mâle filetée et, à son extrémité supérieure, d'une partie conique femelle filetée complémentaire La machine est constituée ici de deux pinces 16 et 17 disposées l'une en dessus de l'autre et toutesdeux pourvues d'une mâchoire respec- tivement 8 et 9,dont les éléments sont actionnés par des vérins non représentés sur la figure et disposés à l'intérieur des pinces Ces mâchoires 8 et 9 viennent saisir-respectivement l'extrémité supérieure de la tige inférieure 1 et l'extrémité inférieure de la tige supé- rieure 3. Chaque mdchoire comprend trois éléments disposés sen- siblement aux angles d'un triangle équilatéral Deux 1,5 sont respectivement disposés à l'extrémité de chaque branche de la pince, tandis que le troisième, dispo- sé au fond de la pince assure le centrage de la tige et coopère avec les deux autres pour appliquer le couple eequis. La pince inférieure 16 est fixe et solidaire de l'ar- mature 18 tandis que la pince supérieure 17 est mobile en rotation autour de l'axe de la tige 3 sous l'effet d'au moins un vérin 19 relié d'une part à la pince infé- rieure 16 et d'autre part à la pince supérieure 17 et, de préférence de deux vérins Les deux pinces sont mobiles en translation selon l'axe des tiges de ma- nière à permettre un positionnement correct. En fonctionnement, les cales 12 étant bien position- nées dans l'ouverture 15, les m Achoires 8 et 9 viennent d'abord saisir les tiges comme indiqué précédemment. Puis le vérin 19 imprime un mouvement relatif de rotation de 300 environ aux deux pinces 16 et 17. L'ensemble revient alors en position de repos, d'a- bord les mâchoires 8 et 9,bien sur, suivi du vérin 19, après avoir débuté l'étape de dévissage en ayant 5. appliqué le couple requis. La machine à dévisser rapidement peut alors opérer. Cette machine n'a pas été représentée ici car elle est bien connue de l'homme du métier. La pince de positionnement 5 des tiges prend alors en charge la tige 3 dévissée pour la diriger vers son lieu de stokage, le poids de la tige étant suppa tté, de manière classique par câble s'enroulant sur le tambour d'un treuil non représenté ici. Ce câb e est ensuite attaché à la tige 1 qui est tou- jours clloquée par les câles 12 Par l'action du treuil, on remonte alors la tige 1 pour la disposer dans la position qu'avait la tige 3 en début d'opération et pour recommencer le cycle En remontant la tige 1, les câles 12 sortent de l'ouverture 15 Les vérins 12 reprennent leur position de repos ce qui libère tota- lement les câles par rapport à la tige 1 Un système de contre-poids et de ressort non représenté sur la figure mais connu en soi est disposé dans les montants 20 supportant le plateau mobile 10 de manière qu'au repos, ce plateau soit en position haute et que l'en- semble soit prêt pour une prochaine opération. On constate donc que l'opération de dévissage peut ainsi être très simplement automatisée ce qui permet de réduire considérablement le personnel de l'équipe chargée de l'opération, personnel qui n'a, en outre, plus d'efforts physiques à effectuer. Il en est de même de l'opération inverse de vissage. La tige à visser 3 est amenée en dessus de la tige 1 faisant saillie de la table de rotation 2, grâce au cable la supportant et à la pince de positionnement 5 dont les mâchoires 21 sont prévues d'une taille suf- fisante pour lui permettre d'assurer l'alignement des deux tiges Par action du treuil, l'extrémité mâle de la tige supérieure 3 est introduite dans la partie 6. femelle de la tige inférieure 1 La machine à visser rapidement opère alors sous le contrôle visuel de l'opérateur grâce à un espace 22 ménagé dans l'épaisseur de la pince supérieure 17 de la machine à appliquer le couple final de vissage A la fin de cette étape, l'espace 22 est supprimé par la mise en position de repos des vérins non représentés sur la figure mais agissant sur les doigts 23 pour surélever légèrement une partie de la pince supérieure 17 pendant l'étape de vissage rapide pour permettre le contrble visuel de l'opérateur Les machoires 8 et 9 saississent alors respectivement l'extrémité supérieure de la tige inférieure 1 et 1 'extrémité inférieure de la tige supérieure 3 au moyen de leurs divers éléments. Sous l'action du vérin 19 un dernier mouvement de rotation est imprimé à la tige supérieur 3 de manière à assurer un vissage très ferme par mise au couple. Puis les vérins reprennent successivement leur posi- tion de repos, l'espace 22 dans la pince supérieure 17 étant à nouveau ménagé. Au moyen du câble et du treuil, le train de tiges est alors relevé d'une hauteur suffisante pour permettre la sortie des câles 12 de l'espace 15 ménagé dans la table de rotation 2 et le plateau 10 reprend automa- tiquement sa'position haute comme indiqué précédemment, les vérins 13 étant en position de ropos L'opérateur fait alors descendre le train de tiges ainsi assemblées d'une hauteur telle quelorsque les cales 12 seront à nouveau mises en place pour l'opération suivante, l'ex- trémité supérieure de la tige 3 qui se trouve mainte- nant à l'ancienne place de la tige 1, soit en face des mâchoires 8 de la pince inférieure 16 L'opération peut alors se répéter avec une nouvelle tige supérieure. 7. De manière à libérer l'espace lorsqu'il est inutile de visser ou de dévisser les tiges du train, la machine complète est montée sur un chariot 24 en forme de rec- tangle ouvert sur un côté, et pouvant se déplacer sur des rails 7 prévus à cet effet sur le plancher de úo- rage de part et d'autre de la table de rotation 7 De préférence les montants 18 supportant la machine à ap- pliquer le couple et la machine à visser ou à dévisser rapidement sont montés mobiles en rotation de quelques degrés autour d'une articulation prévue dans le chariot 24 de manière à permettre le fonctionnement de la ma- chine si l'axe du puits, donc des tigesn'est pas exac- tement vertical et présente un angle relativement faible, par exemple inférieur à 50,avec la verticale. Enfin, la machine est réalisée de telle manière qu'elte ait un côté ouvert pour lui permettre sa mise en place et sans qu'il soit nécessaire de refermer cette partie ouverte après sa mise en place. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement, vue de dessus une pince 17 pourvue de sa m&choire fermée et constituée de ses trois éléments 91, 92, 93 disposés sensiblement aux angles d'un triangle équilatéral. De préférence, l'élément 92 est fixe tandis que les élé- ments 91 et 93 sont commandés par des vérins Chaque branche de la pince est en forme d'équerre de manière à ce que les parois latérales des éléments mobiles 91 et 93 soient parallèles aux branches ce qui permet d'in- troduire entre les parois et les branches un organe de guidage 171 des éléments pour éviter un mauvais centrage de la tige. B 4 en que seul un mode préféré de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de la présente invention. 8. REVENDICATIONS 1 Machine à appliquer un couple de vissage ou de dévissage notamment pour les tiges de forage à axe sensiblement vertical et ayant chacune à leur extrémité inférieure une partie conique màle filetée et à leur extrémité supérieure une partie conique femelle filetée complémentaire, caractérisée en ce qu'elle comprend deux pinces ( 16, 17) dispo- sée l'une en dessus de l'autre et pourvues de ma- choires ( 8, 9) actionnées par des vérins et venant saisir respectivement l'extrémité supérieure de la tige inférieure ( 1) et l'extrémité inférieure de la tige supérieure ( 3),l'une des dites pinces ( 16) étant fixe et solidaire d'une armature ( 18) tandis que l'autre pince ( 17) est mobile en rotation autour de l'axe des dites tiges sous l'effet d'au moins d'un verin relié d'une part à la pince in- férieure ( 16) et d'autre part à la pince supérieure ( 17). 2 Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque màchoire ( 8,9) comprend trois élé- ments ( 91, 92, 93) disposés sensiblement aux angles d'un triangle équilatéral, deux ( 91, 93) respec- tivement à l'extrémité de chaque branche de la dite pince et le troisième ( 32) au fond de cette der- -25 nière. 3 Machine selon la revendication 1 ou 2 caractéri- sée en ce qu'un espace ( 22) est ménagé dans l'é- paisseur de l'une des dites pinces ( 17) lorsque la dite machine n'applique pas de couple de vis- sage ou de dévissage 9. 4 Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que chaque branche de la pince ( 17) affecte sensiblement la forme d'une équerre, un organe de guidage ( 171) étant disposé entre la paroi latérale des dits éléments mobiles ( 91, 93) et la dite branche