Brevet FR2721067A1 — publié le 19951215

Dispositif pour la préhension et le positionnement d'éléments de revêtement. La présente invention a pour objet un dispositif pour la préhension et le positionnement d'éléments de revêtement, en particulier de tubages, avec un bras de préhension et une tête de préhension, un boulon fileté étant supporté avec possibilité de rotation dans la tête de préhension et pouvant être relié à une douille de goujon dans l'élément de revêtement. On peut trouver, par exemple, des dispositifs pour la pose d'un élément de tubage sur des bras de montage d'un appareil de pose de tubage dans le document DE-C1 36 28 606. Dans ce dispositif connu, il est proposé une pose entièrement mécanique du tubage sur le bras de montage, un boulon fileté étant relié à un mécanisme de maintien pourvu d'un entraînement en rotation. L'entraînement en rotation disposé dans la tête du bras de montage permet de réaliser le vissage du boulon fileté dans une douille de goujon sur le côté intérieur du tubage. I1 a en outre été proposé de concevoir la douille de goujon dans un matériau plus mou que le boulon fileté, afin que les pas de filet du boulon fileté puissent y mordre, l'entraînement en rotation devant alors présenter une limitation par le couple de rotation. En cas de centrage imprécis lors du vissage du boulon fileté, la limitation par le couple de rotation peut intervenir à un moment où le vissage complet n'est pas garanti.Des forces relativement importantes sont nécessaires pour dévisser un boulon fileté ainsi fixé sous un couple de rotation prédéterminé lorsque la préhension du tubage est réalisée, et la liaison entre le bras de montage et le tubage peut être difficile à défaire, en particulier en cas de contraintes de choc importantes. En vue d'un positionnement précis, il est essentiel que le tubage soit fixé sans décalage par rapport à la tête du bras de montage et de façon rigide, ce qui nécessite, pour le fonctionnement entièrement mécanique, une liaison très rigide et fixée entre le tubage et le bras de montage lors de la pose. La présente invention a pour objet de perfectionner un dispositif du type décrit plus haut de telle sorte que l'assurance d'une liaison précise entre la tête de préhension d'un bras de montage et un tubage soit augmentée, et qu'en même temps, malgré les grandes forces de tension apparaissant lorsque le tubage est fixé, il soit possible de défaire sans difficultés la liaison entre les tubages et la tête de préhension, tout en réduisant sensiblement le risque de détérioration des éléments utilisés pour la liaison entre la tête de préhension et le tubage.Afin d'atteindre cet objet, la présente invention prévoit pour l'essentiel, à partir d'un dispositif du type exposé plus haut, un entraînement à broche pivotant autour de deux axes au moins et disposé dans la tête de préhension dont la broche possède, supportée de façon élastique dans le sens axial à son extrémité opposée à l'extrémité de vissage, un épaulement ou une bride annulaire, ainsi qu'un groupe de vérin hydraulique qui peut être posé contre la bride annulaire ou l'épaulement de la broche. Le fait que l'entraînement à broche puisse pivoter autour de deux axes au moins permet de réaliser un positionnement exact, et le fait que la broche soit supportée de façon élastique dans le sens axial permet de poser une telle broche sur une douille de goujon d'une manière qui diminue sensiblement le risque de détérioration de la broche.Le fait que la broche porte à son extrémité de vissage un épaulement ou une bride annulaire et qu'un vérin hydraulique puisse en outre être posé contre la bride annulaire ou l'épaulement de la broche permet de concevoir l'entraînement de telle sorte qu'il ne doive plus vaincre que le frottement du filet. L'introduction peut se faire de telle sorte que l'entraînement rotatif ne doive pas du tout être déplacé contre une butée, et il est possible d'obtenir une liaison précise et rigide en déployant le vérin hydraulique contre la bride annulaire ou l'épaulement de la broche. Cela a pour conséquence qu'il n'est pas nécessaire, pour défaire la liaison, de vaincre de grandes forces de friction entre une butée de la broche et la douille, car il suffit de priver le vérin hydraulique de pression, après quoi il ne faut plus vaincre que les forces de frottement des pas de filet pour retirer la broche.Dans l'ensemble, il se crée ainsi des contraintes sensiblement plus faibles sur l'entraînement en rotation pour l'introduction et l'extraction d'une broche, et l'assurance d'atteindre une position correcte est plus grande que ce ne serait le cas dans les entraînements dépendant du couple de rotation. En effet, dans les entraînements dépendant du couple de rotation, il se produirait un arrêt de l'entraînement si un boulon fileté n'était plus posé de façon exactement axiale et un couple de rotation excessif serait nécessaire après seulement un ou deux pas de filet, ce qui arrêterait l'entraînement. Dans une telle position, toutefois, la fixation sûre d'un tubage sur un boulon fileté n'est pas du tout garantie. I1 est particulièrement avantageux de perfectionner la présente invention de telle sorte que la broche soit guidée de façon solidaire en rotation et mobile dans le sens axial dans une douille couplée à l'entraînement, ce qui crée la possibilité d'un accouplement entre la broche et l'entraînement en rotation dans lequel le risque de sollicitation excessive de l'entraînement ou de la broche est aussi sensiblement réduit. Cela peut être obtenu en particulier par le fait que la douille porte une denture intérieure et que la broche engrène par des flancs de denture convexes avec la denture intérieure de la douille, ce qui crée de nouveaux degrés de liberté pour le positionnement précis de la broche par rapport à la douille de goujon. En vue d'une liaison précise et très solide entre la tête de préhension et le tubage, il est prévu un vérin hydraulique, ainsi que cela a déjà été dit. D'une manière particulièrement simple pour la construction, la conception peut être telle que le vérin hydraulique présente un piston annulaire, qui est mobile de façon coaxiale de la broche vers la bride annulaire ou l'épaulement de la broche, ce qui permet de réaliser une construction compacte et sûre en fonctionnement. Afin de garantir la sûreté nécessaire dans chaque phase, il est avantageux de surveiller de manière appropriée la profondeur de vissage de la broche, ce qui facilite aussi la surveillance d'une pose imprécise de la broche par rapport à la douille de goujon. En effet, si la broche est repoussée contre la force du ressort et que la liaison avec la douille de goujon n'a pas lieu à cause d'une orientation axiale imprécise, aucune profondeur de vissage ne peut être mesurée, mais il peut s'être produit dans ce cas une série de tours du moteur d'entraînement sans que cela ait réalisé un raccord vissé efficace. I1 est donc particulièrement avantageux que la broche soit reliée à un capteur de la position axiale par rapport à l'entraînement en rotation formé par la douille, en particulier à un interrupteur de fin de course, le capteur présentant, de manière particulièrement simple, un détecteur relié de façon coaxiale à la broche et traversant la douille et le ressort, ce qui crée une construction particulièrement sûre en fonctionnement et simple. I1 est également avantageux que l'entraînement soit relié avec un indicateur de position, en particulier avec un capteur qui compte le nombre de tours de la douille. I1 est ainsi possible de constater que la pose de la broche ne s'est pas faite correctement, si un nombre approprié de tours a été détecté mais qu'une profondeur de vissage appropriée n'a pas été atteinte. Un positionnement sensiblement précis du tubage sur la tête de préhension peut, comme cela était déjà le cas dans les dispositifs connus, se faire de telle sorte que la tête de préhension présente au moins un ergot ou une cheville pour la prise par engagement positif dans des évidements ou des cuvettes à l'extérieur de la douille de vissage du tubage. Afin de protéger l'entraînement à broche de la pénétration de particules, il est avantageux que la broche soit entourée de manière étanche par une manchette en matériau élastomère. Une surveillance complète de la construction entièrement mécanique peut avantageusement être garantie par le fait que le capteur de nombre de tours et le capteur de la position axiale de la broche sont reliés à un circuit d'évaluation ou à un commutateur. La présente invention est expliquée en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les figures de dessin. Sur celles-ci, la Figure 1 représente une vue de côté de la tête d'une machine d'avancement de tunnels avec un mécanisme de montage du tubage ; la Figure 2 est une vue dans le sens de la flèche II de la Figure 1 ; La Figure 3 est une vue de dessus de la tête de préhension d'un mécanisme de montage du tubage ; la Figure 4 est une coupe correspondant à la ligne IV/IV de la Figure 3, et la Figure 5 est une représentation agrandie de l'entraînement à broche dans une coupe correspondant à la ligne V/V de la Figure 4. La Figure 1 représente schématiquement une machine d'avancement de tunnels 1 avec laquelle un mécanisme de montage du tubage 2 est relié de manière mobile. Les différents éléments de tubage posés sont désignés par 3. Le mécanisme de montage du tubage 2 est mobile dans le sens de la double flèche 4 sur l'axe longitudinal du tracé, et présente un mécanisme de montage mû par un vérin hydraulique 5 et pourvu d'une tête de préhension 6, ainsi que cela est représenté plus clairement sur les Figures 2 à 5. On voit sur la Figure 2 que la tête de préhension 6 présente deux mandrins 7 caoutchoutés, qui assurent une prise solidaire en rotation de la tête de préhension 6 sur un élément de tubage pourvu d'évidements appropriés. Le déplacement du mécanisme de montage est assuré dans le sens longitudinal du tracé dans les guides 8, de sorte qu'un positionnement précis du mécanisme de montage est possible. La tête de préhension, qui est expliquée en détail sur les Figures 3 à 5, peut être pivotée par un vérin hydraulique 10, comme on le voit sur la Figure 3, autour d'un axe 27 normal par rapport à l'axe longitudinal du tracé 9. L'entraînement à broche présente une broche 11, les détails de cet entraînement à broche et les autres possibilités de pivotement étant expliqués en détail sur la Figure 4 et, plus particulièrement, la Figure 5. La broche 11 est destinée à être vissée dans une douille filetée non représentée d'un tubage, l'ensemble de l'entraînement 12 étant relié à la tête de préhension 6 avec possibilité de pivotement autour d'un axe 13. Comme l'indique la Figure 5, un tel pivotement peut être réalisé par un vérin hydraulique 14. L'entraînement 12 pour la broche 11 comprend un moteur d'entraînement 15 qui est en prise avec une douille 16 supportée avec possibilité de rotation. La douille 16 présente une denture interne 17 dans laquelle une roue dentée 18 reliée de manière solidaire en rotation avec la broche 11 est guidée par des flancs de dent convexes dans le sens de l'axe 19 de la broche 11 en translation et par rapport à cet axe 27 en inclinaison. Il est en outre prévu un ressort 20, contre la force duquel la broche 11 peut se déplacer dans la douille rotative d'entraînement 16. Le vissage de la broche 11 dans un filet se fait par un mouvement de rotation de la douille 16, le premier pas du filet étant trouvé d'abord avec l'appui de la force du ressort et une opération de vissage étant ensuite commencée.Après un certain nombre de tours, ou lorsqu'une profondeur de vissage prédéterminée est atteinte, le vissage est arrêté, après quoi un piston hydraulique 21 formé par un collier annulaire est amené en liaison de coopération sur la roue dentée 18 contre la surface de butée 22 de la partie de butée liée solidaire en rotation à la broche 11. Une position définie, précise et assurée contre le pivotement est alors prise. La liaison vissée entre la broche 11 et la douille filetée peut être défaite avec une faible dépense de force grâce à la rétraction du vérin hydraulique 21, après laquelle l'entraînement en rotation ne doit plus vaincre pour le dévissage que le frottement des pas de filet entre la broche 11 et le goujon fileté dans le tubage. La profondeur de vissage de la broche 11 peut être surveillée par un capteur électronique 23, qui coopère avec une tige de mesure 24. La tige de mesure 24 est couplée avec la broche 11. Elle peut, comme cela est indiqué par 25, être reliée par un joint à la Cardan avec la broche, ce qui permet d'éviter aussi le risque d'une sollicitation excessive. Lorsqu'une profondeur de vissage prédéterminée de la broche est atteinte, la fixation définitive est réalisée avec l'élément annulaire formant piston du groupe de vérin 21, de sorte qu'un appui définitif sûr de l'élément de tubage sur la tête de préhension 6 est réalisé. La liaison est défaite par un dévissage contre la force du ressort 20. Les mandrins caoutchouteux 7 peuvent alors être réglés de telle sorte qu'il existe un appui par points à l'intersection avec l'axe de pivotement, ce qui facilite la manipulation de l'élément de tubage. La tête de préhension proprement dite peut être déplacée sur l'élément de montage en hauteur avec les groupes de vérin 5 représentés sur les Figures 1 et 2, et elle peut tourner de 3600 et se déplacer sur les guides 8 de la Figure 1 et 2 dans le sens longitudinal du tunnel. Par ailleurs, afin d'augmenter la sécurité, il est possible d'envisager aussi un autre capteur indiqué schématiquement par 26 sur la Figure 5, avec lequel le nombre de tours de l'entraînement rotatif ou de la douille de vissage 16 est surveillé, ce qui peut encore augmenter la sûreté de fonctionnement. Dans l'ensemble, grâce à la présente invention, la broche n'est plus sollicitée en traction après l'appui du groupe de vérin 8, ce qui garantit aussi une grande sûreté en fonctionnement et une durée de vie plus longue. Dans la représentation de la Figure 5, la sortie de la broche est couverte par une manchette en caoutchouc 27 afin d'empêcher la pénétration de poussière à l'intérieur de l'entraînement. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la préhension et le positionnement d'éléments de revêtement, en particulier de tubages, avec un bras de préhension et une tête de préhension (6), un boulon fileté étant supporté avec possibilité de rotation dans la tête de préhension (6) et pouvant être relié à une douille de goujon dans l'élément de revêtement, caractérisé en ce qu'un entraînement à broche pivotant autour de deux axes au moins est disposé dans la tête de préhension (6), dont la broche (11) possède, supporté de façon élastique (20) dans le sens axial (19) à son extrémité opposée à l'extrémité de vissage, un épaulement ou une bride annulaire (22), et en ce qu'un groupe de vérin hydraulique (10) peut être posé contre la bride annulaire ou l'épaulement (22) de la broche (11). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la broche (11) est guidée de façon solidaire en rotation et mobile dans le sens axial dans une douille (16) couplée à l'entraînement (12). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la douille (16) porte une denture intérieure (17) et que la broche (11) engrène par des flancs de denture convexes (18) avec la denture intérieure (17) de la douille (16). 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le vérin hydraulique (21) présente un piston annulaire, qui est mobile de façon coaxiale à la broche (11) vers la bride annulaire ou l'épaulement (22) de la broche (11). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la broche (11) est reliée à un capteur (23) de la position axiale par rapport à l'entraînement en rotation formé par la douille (16), en particulier à un interrupteur de fin de course. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (23) présente un détecteur relié de façon coaxiale à la broche (11) et traversant la douille (16) et le ressort (20). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'entraînement (12) est relié avec un indicateur de position, en particulier avec un capteur (23) qui compte le nombre de tours de la douille (16). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tête de préhension (6) présente au moins un bec ou un mandrin (7) pour la prise par engagement positif dans des évidements ou des cuvettes à l'extérieur de la douille de vissage du tubage. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la broche (11) est entourée de manière étanche par une manchette en matériau élastomère (27). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le capteur de nombre de tours (26) et le capteur (23) de la position axiale de la broche sont reliés à un circuit d'évaluation ou à un commutateur.