Brevet FR2529354A1 — publié le 19831230

L'invention a pour objet un dispositif qui sert à limiter l'amplitude d'une rotation, utilisable en particulier avec les bras pivotants d'une défonceuse à percussion ou de machines combinées de forage et de chargement que l'on emploie dans les mines. Le brevet britannique n0 1 363 917 décrit une défonceuse à percussion dans laquelle un outil de travail est monté à une extrémité d'un bras pivotant sous l'effet d'un moteur hydraulique. L'amplitude du pivotement de ce bras n'est pas limitée hydrauliquement ni mécaniquement de sorte que, si l'on fait tourner ce bras de maniere continue, les tuyaux de service nécessaires aux fonctions seraient arrachés par torsion après une révolution et demie environ du bras. Le but principal de l'invention est d'apporter un dispositif limitant l'amplitude d'une rotation que l'on peut utiliser avec les bras pivotants ou tournants. Dans un dispositif conforme à l'invention pour limiter la rotation d'un organe mu par un fluide, comme un bras tournant dans l'une ou l'autre direction, il existe des moyens d'interruption de l'alimentation en fluide quand l'étendue désirée d'un mouvement de rotation est atteinte, de sorte que la rotation dans le sens opposé peut avoir lieu jusqu'à ce que l'alimentation en fluide provoquant cette rotation soit interrompue quand l'amplitude désirée de rotation dans ce sens opposé est atteinte. Les moyens d'interruption de l'alimentation en fluidé peuvent être constitués par un distributeur monté sur une ligne de l'alimentation qui est apte à interrompre celle-ci quand l'extension désirée de la rotation est atteinte. Par exemple lorsque la rotation du bras est due à un moteur alimenté en fluide sous pression, par exemple un moteur hydraulique, la rotation ou le pivotement du bras peut être utilisé pour agir sur le distributeur de la ligne d'alimentation en fluide afin d'interrompre cette alimentation, ce qui met le moteur à l'arrêt ainsi que la rotation ou le pivotement du bras. Pour un moteur d'entrainement de type hydraulique, la ligne d'alimentation en fluide peut inclure un distributeur à tiroir associé à un galet et ce dernier peut être-manoeuvré pour provoquer la fermeture du distributeur quand l'étendue désirée de la rotation a été atteinte. Pour parvenir à ce résultat, le galet peut coopérer avec une came présentant un lobe qui repousse ce galet quand la rotation du bras met ces deux éléments en correspondance. De cette façon, le distributeur ou la came peuvent être entraînées en rotation en concordance avec la rotation du bras. Quand il s'agit d'un bras pivotant dans les deux sens, des distributeurs distincts d'alimentation en fluide du moteur peuvent être utilisés pour chacun des deux sens de rotation. Ainsi, chaque ligne d'alimentation en fluide peut comprendre un distributeur à tiroir associé à un galet qui est en contact avec une came et qui est repoussé par un lobe de celle-ci quand la rotation du bras vient appuyer le lobe de la came contre le galet. De cette façon, une came ayant un lobe unique peut fermer l'une et l'autre d'une paire de distributeurs ayant chacun un tiroir associé à un galet disposés chacun à l'extrémité de la course de rotation désirée du bras dans les deux directions. Si on le désire, bien entendu, la came pourrait être pourvue de plus d'un lobe. Pour faire tourner le bras dans une direction, du fluide hydraulique est envoyé à travers le distributeur approprié pour produire la rotation du moteur hydraulique. Toutefois, quand le lobe de la came vient en contact avec le galet du distributeur et le repousse, le moteur et par conséquent le bras arrêtent leur mouvement . Du fluide est envoyé alors à travers l'autre distributeur pour que le bras tourne en sens opposé jusqu'à ce que le lobe libère le distributeur et il continue sa rotation jusqu'à ce que le lobe rencontre le galet de l'autre distributeur et le repousse de manière à arrêter ainsi le moteur et, par conséquent, le bras. La rotation du bras dans les deux sens est possible tant que le lobe ne repousse pas le galet de l'un ou de l'autre distributeur. L'étendue de la course le long de laquelle le bras est susceptible de pivoter peut être déterminée par la position du lobe ou des lobes sur la came par rapport à la direction de déplacement du tiroir de chaque distributeur et par l'interposition entre le bras et la came d'engrenages ayant un rapport convenable. Par exemple une roue dentée calée pour effectuer une rotation coaxiale à celle du bras peut entraîner une autre roue dentée tournant autour d'un arbre déporté par rapport à l'axe du bras et auquel la came est fixée. Le dispositif de l'invention est particulièrement utile pour les défonceuses à percussion ou pour les machines combinées de forage et de chargement utilisées dans les mines. Ces machines ont un bras muni d'un outil de coupe à une extrémité et à l'autre extrémité de moyens de manoeuvre de ce bras, par exemple dans le sens de l'extension ou de la rétraction, de la rotation ou du changement de son inclinaison. Un dispositif de limitation de l'amplitude de la rotation, conforme à l'invention, peut être incorporé à ces moyens de manoeuvre du bras. On donnera maintenant, sans intention limita tive,-et sans exclure aucune variante, une description d'un exemple de réalisation de l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels --la figure 1 est une vue de côté, en partie en coupe, d'un bras d'une défonceuse à percussion et d'un mécanisme d'entrainement en rotation - la figure 2 est une vue partielle en coupe à travers le mécanisme de rotation qui est disposé perpendiculairement au bras - la figure 3 est une vue partielle agrandie en coupe d'une partie du mécanisme de la figure 1 la figure 4 montre schématiquement un mécanisme de limitation de l'amplitude de rotation du bras des figures 1 à 3. La figure 1 montre un bras 10 d'une défonceuse à percussion ayant à une extrémité un organe télescopique et un outil de coupe (non représenté) et à son autre extrémité un mécanisme d'entraînement en rotation désigné par la référence générale 11. Ce mécanisme 11 comprend un arbre cannelé 12 sur lequel le bras 10 est monté pour permettre la rotation de l'organe télescopique; il comprend aussi une roue dentée 14 montée à l'extrémité de l'arbre cannelé 12 pour engrener avec une vis sans fin 16. Celle-ci est disposée verticalement et accouplée avec un arbre d'entraînement 13 d'un moteur hydraulique 18, comme par exemple un moteur connu sous le nom de Staffa. Des canalisations 20 et 21 servent à l'alimentation en fluide hydraulique du moteur 18. Un pignon 24-est calé en rotation sur un arbre 26 monté coaxialement à l'arbre cannelé 12 et il est supporté et guidé en rotation dans un palier 27. Ce pignon 24 engrène avec une roue dentée 26 montée libre en rotation sur un coussinet 29 autour d'un arbre fixe 28 qui est lui -même supporté entre un carter extérieur 30 et une cloison intérieure 32 du mécanisme désigné par la référence générale 11. A la roue dentée 26 est fixée une came 34 à contour circulaire dans l'ensemble avec un lobe 36 (voir la figure 4). Une paire de distributeurs 40 et 41 à tiroir associé à un galet sont montés d'un côté et de l'autre de la came 34, leurs galets- 38 et 39 respectivement étant mis en contact avec cette came de façon que, lorsque le lobe 36 rencontre l'un ou l'autre des deux galets, le distributeur 40 ou 41 correspondant soit mis en position de fermeture. Le distributeur 40 est monté sur une ligne d'alimentation en fluide hydraulique 43 à partir d'une vanne de commande (non représentée) et le distributeur 41 est monté sur une ligne d'alimentation en fluide hydraulique 44 provenant aussi-de cette vanne de commande. La ligne 43 passe à travers une valve d'inversion 45 qui peut la réunir sélectivement au moteur hydraulique par l'intermédiai- re d'une ligne 48 et à un réservoir de fluide hydraulique 46 par l'intermédiaire d'une ligne 47. La ligne 44 s'étend du distributeur 41 à une valve d'inversion 49, de sorte qu'elle peut être raccordée sélectivement au moteur hydraulique 18 par une ligne 50 ou au réservoir 46 par une ligne 51. Le moteur hydraulique 18 a encore une ligne d'evacuation 52 qui aboutit au réservoir 46. Les valves d'inversion 45et 49 comprennent chacune une paire de sièges C-D et E-F respectivement ainsi qu'une bille A et B respectivement normalement repoussée sur un siège C ou E sous l'effet d'un ressort G ou H respectivement. Si on prend la valve d'inversion 45 comme exemple, on peut constater que quand le fluide hydraulique la traverse, la bille est soulevée jusqu'à rencontrer le siège D qui obture la ligne 47 et qui laisse ouverte la ligne 48 de sorte que le fluide hydraulique est dirigé vers le moteur 18. Quand la bille repose sur le siège C, le fluide hydraulique peut revenir du moteur 18 jusqu'au réservoir 46 par les lignes 48 et 47. Quand la vanne de commande est manoeuvrée pour produire la rotation du bras 10 dans un sens, du fluide hydraulique traverse le distributeur 40 et soulève la bille A de la valve d'inversion 45 en l'éloignant de son siège C et en la repoussant contre l'orifice du siège D. Le fluide est alors dirigé jusqu'au moteur hydraulique 18, ce qui provoque la rotation de la vis sans fin 16 et par conséquent du bras 10, puis le fluide passe par l'ouverture du siège F de la valve d'inversion 49 pour retourner au réservoir 46. A mesure que le bras 10 tourne, le pignon 24 tourne aussi et fait tourner à son tour la roue dentée 26 et la came 34. Le lobe 36 de cette dernière finit par rencontrer le galet 38 du tiroir du distributeur 40, le repousse et interrompt la circulation du fluide hydraulique en direction du moteur 18, ce qui arrête le mouvement de rotation du bras 10. Pour faire tourner le bras 10 en sens opposé, on manoeuvre la vanne de commande en sens inverse pour que du fluide hydraulique circule à travers le distributeur 41, soulève la bille B de la valve d'inversion 49 en l'eloi- gnant du siège E et en obturant l'orifice du siège F. Le fluide hydraulique peut alors passer à travers le moteur 18, qui fait tourner en conséquence la vis sans fin 16 et, par conséquent, le bras 10 en sens opposé. Comme les deux billes A et B des valves d'inversion sont repoussées par des ressorts contre les sièges C et E, quand il n'y a pas de pression dans la ligne entre la valve d'inversion 45 et le distributeur 40 pour éloigner la bille A de son siège C, le fluide de retour du moteur hydraulique 18 est libre de revenir au réservoir 46 à travers la valve d'inversion 45. Quand le bras a tourné de quelques degrés, le lobe 36 ne repousse plus le galet du tiroir du distributeur 40, de sorte que ce dernier est à nouveau libre de laisser passer le fluide hydraulique. Le bras peut continuer à tourner jusqu'à ce que le côté opposé du lobe 36 de la came 34 rencontre le galet du distributeur 41, le repousse et interrompe la circulation du fluide hydraulique en provenance de la vanne de commande, ce qui, bien entendu, arrête toute rotation supplémentaire du bras 10. La rotation de ce dernier dans l'un ou l'autre sens peut continuer comme écrit ci-dessus par utilisation convenable de la vanne de commande et tant qu'aucun galet des distributeurs n'est repoussé par le lobe 36. L'amplitude de la rotation du bras est contrôlée par le rapport entre le pignon 24 et la roue dentée 26, qui est dans cet exemple de 3:1, et par la position du lobe sur la came par rapport à la ligne de déplacement des tiroirs des distributeurs. Pour une défonceuse à percussion ou pour une machine combinée de forage et de chargement, l'amplitude désirée de la rotation du bras est habituellement supérieure à 1800 dans un sens et dans l'autre à partir d'une position centrale, par exemple 195 . Avec un rapport d'engrènement de 3:1 l'importance de la rotation que la came doit effectuer avant de manoeuvrer les tiroirs des distributeurs est environ de 650. En outre, l'indexation de la came autour d'un arbre plus lent permet de faire tourner le bras dans un sens plus que dans l'autre. On remarquera que, bien que le dispositif de l'invention pour la limitation de l'amplitude d'un mouvement de rotation ait été décrit principalement en relation avec des défonceuses à percussion, il est évident qu'on peut l'utiliser avec toute autre machine ou tout autre appareil quand l'amplitude de la rotation d'un bras ou d'une flèche a besoin d'être limitée. REVENDICATIONS 1. Dispositif limitant l'amplitude de la rotation d'un organe mû par un fluide, pouvant tourner ou pivoter dans l'un ou l'autre sens, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (36, 40, 41) d'interruption de l'alimentation en fluide intervenant quand l'amplitude désirée de la rotation est atteinte, de sorte que la rotation dans le sens opposé peut se produire jusqu'à ce que l'alimentation en fluide pour ce sens de rotation soit interrompue quand l'amplitude désirée de la rotation dans ce sens opposé est atteinte. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe entraîné par un fluide est un bras (10). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 caractérisé en ce que les moyens d'interruption de l'alimentation en fluide sont constitués par un distributeur (40, 41) monté sur une ligne d'alimentation en fluide (43, 44) qui est mis à une position de fermeture quand l'amplitude désirée de la rotation est atteinte. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le bras (10) agit pendant sua rotation sur le distributeur (40, 41) pour en provoquer la fermeture. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la ligne d'alimentation en fluide comprend un distributeur (40, 41) ayant un tiroir muni d'un galet (38) et le bras (10) agit sur le galet (38) pour provoquer la fermeture du distributeur (40, 41). 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le galet (38) est lui-même manoeuvré par un lobe (36) d'une came (34). 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la came (34) tourne en concordance avec la rotation du bras (10). 8. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le distributeur tourne en concordance avec la rotation du bras (10). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8 caractérisé en ce qu'il existe une ligne séparée d'alimentation en fluide (43, 44) pour chacun des sens de rotation du bras (10). 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que chaque ligne d'alimentation (43, 44) comprend un distributeur (40, 41) à tiroir muni d'un galet. 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que la came (34) possède un lobe unique (36) pour agir sur l'un et l'autre des galets (38). 12. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que la came (34) est pourvue de plus d'un lobe (36) pour agir sur les galets (38). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que le fluide est un fluide hydraulique. 14. Machine de mine telle qu'une défonceuse à percussion ou qu'une machine combinée de forage et de chargement ayant un bras pivotant avec un outil de coupe à une extrémité et à son autre extrémité des moyens de manoeuvre de ce bras, caractérisée en ce qu'un dispositif de rotation à amplitude limitée selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 fait partie des moyens de manoeuvre de ce bras.