Brevet FR2863536A1 — publié le 20050617

OUTIL DE PINCEMENT À COMMANDE HYDRAULIQUE La présente invention concerne le domaine des outils à commande hydraulique et, plus particulièrement les outils effectuant un pincement, que ce soit pour tenir, poinçonner ou couper. Un premier exemple d'application de la présente invention concerne les pinces coupantes à commande hydraulique et, plus particulièrement, les pinces coupantes à lames recouvrantes, c'est-à-dire dont les lames des deux mâchoires ne viennent pas en butée l'une contre l'autre fil à fil mais se recouvrent partiellement à la manière d'une paire de ciseaux. Dans cette application, l'invention concerne les pinces destinées à couper des sections importantes, par exemple des câbles de gros diamètre (plusieurs centimètres), par exemple, des câbles électriques de gros diamètre (par exemple, des câbles haute tension) comportant plusieurs conducteurs gainés individuellement et assemblés pour former un seul câble. Dans cette application, les conducteurs individuels sont eux-mêmes formés généralement de plusieurs fils tressés entre eux. Aujourd'hui, de telles pinces sont à commande hydrau- lique en fermeture et en ouverture. Plus précisément, les deux mâchoires de la pince sont articulées d'une part au corps de la pince et d'autre part à une tige d'un piston double effet, c'est-à-dire mobile dans une chambre dans laquelle il sépare deux compartiments de volume variable, chacun des compartiments pouvant recevoir un fluide sous pression pour commander le piston dans un sens ou dans l'autre. Le recours à une commande hydraulique pour l'ouverture de la pince est lié à la force nécessaire. En effet, s'agissant de pinces à lames recouvrantes, il est fréquent que des fils constituant les conducteurs des câbles se retrouvent coincés entre les lames. Une pression importante (de l'ordre de 100 bars pour les câbles électriques de gros diamètre) est alors nécessaire pour l'ouverture. Le problème de pincement des fils est particulièrement présent dans l'application aux pinces coupantes de câbles électriques. En effet, ces pinces présentent souvent de surcroît en saillie d'une des deux mâchoires, un poinçon de prédécoupe des gaines des différents conducteurs au fur et à mesure de la fermeture de la pince. Ce poinçon a pour objet, en étant relié à la terre, d'éviter un court-circuit entre deux conducteurs lors de la découpe d'un câble pour le cas où l'alimentation électrique n'ait pas été interrompue. Le poinçon est relié à la terre de façon à permettre une détection de tout conducteur resté sous tension. On préfère en effet détecter la présence d'un conducteur sous tension par rapport à la terre plutôt que de détecter un court-circuit entre deux conducteurs car la détection peut s'effectuer sur des courants plus faibles (de l'ordre de 1000 ampères au lieu de l'ordre de 10 000 ampères pour des câbles dits HTA - moyenne tension). Un inconvénient des pinces connues est leur encombre-ment qui ne permet pas de loger l'ensemble des moyens de commande hydraulique dans le corps de la pince de façon à la rendre portable. Un deuxième exemple d'application de la présente invention concerne les outils de poinçonnement ou de sertissage qui utilisent un piston pour mouvoir un poinçon venant sertir une cosse autour d'un câble. Comme pour une pince, des moyens hydrauliques sont classiquement utilisés pour actionner le poinçon dans les deux sens. Dans cette application, on retrouve le même problème de risque de coincement qui nécessite une force (d'ouverture) importante pour dégager le poinçon. Ce risque est lié à la présence d'une matrice dans laquelle le câble et la cosse sont positionnés avant sertissage et qui se comporte couque une des mâchoires d'une pince. Ce problème est particulièrement présent pour des câbles de diamètre important (comme dans le premier exemple d'application). Ici encore, le besoin d'un piston hydraulique double effet interdit de loger l'ensemble des moyens hydrauliques dans le corps de l'outil pour le rendre portable. La présente invention vise à proposer une pince coupante à lames recouvrantes qui pallie les inconvénients des pinces coupantes à commande hydraulique double effet classiques. L'invention vise plus particulièrement à rendre portable la pince coupante tout en garantissant son ouverture même en cas de coincement entre les lames des objets coupés. L'invention vise également à proposer une solution qui soit compatible avec une fermeture hydraulique. Plus généralement, la présente invention vise à pro-poser un outil de pincement actionnable en fermeture par des moyens hydrauliques, qui pallie les inconvénients des outils à commande hydraulique double effet classiques. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la pré-sente invention prévoit un outil de pincement comprenant au moins un premier élément mobile actionnable en fermeture en direction d'un deuxième élément sous l'action d'un fluide hydraulique, comportant des moyens de rappel pneumatique automatique vers une position d'ouverture. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'outil comprend un piston mobile en translation dans une chambre, dont une tige est fixée ou articulée au moins au premier élément, et qui définit deux compartiments de volume variable dans ladite chambre, un premier compartiment étant destiné à contenir un gaz tandis qu'un deuxième compartiment est destiné à recevoir le fluide hydraulique de fermeture. Selon un mode de réalisation de l'invention, la compression du gaz contenu dans le deuxième compartiment est effectuée sous l'action du fluide hydraulique utilisé pour la fermeture, la détente du gaz étant utilisée pour provoquer l'ouverture automatique de l'outil. Selon un mode de réalisation de l'invention, le gaz est 10 de l'azote. Selon un mode de réalisation de l'invention, le fluide hydraulique de fermeture est fourni par une source intégrée au corps de l'outil, de préférence commandable à distance. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'outil constitue une pince coupante à lames recouvrantes, chaque dit élément étant constitué par une mâchoire de la pince. Selon un mode de réalisation de l'invention, une desdites mâchoires porte un poinçon de pré-découpe, saillant par rapport au fil de la lame de cette mâchoire. Selon un mode de réalisation de l'invention, la mâchoire ne comporte pas ledit poinçon et comprend une lumière de façon à minimiser la surface de frottement entre le poinçon et cette mâchoire. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit pre- nier élément est un poinçon de sertissage d'un câble, le deuxième élément étant une matrice de réception du câble à poinçonner. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'outil est destiné à des câbles de plusieurs centimètres de diamètre, 30 de préférence des câbles électriques. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: les figures 1, 2 et 3 sont des vues en coupe partielles, respectivement en position ouverte, en position intermédiaire et en position fermée, d'une pince coupante selon un mode de réalisation de la présente invention; les figures 4 et 5 sont des vues en coupe partielles, respectivement en position ouverte et en position fermée, d'un poinçon de sertissage selon un mode de réalisation de la présente invention; et la figure 6 est une vue partielle d'une cosse sertie 10 sur un câble par l'outil des figures 4 et 5. Les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés aux figures et seront décrits par la suite. En particulier, les moyens de mise sous pression du fluide hydraulique de commande en fermeture de l'outil n'ont pas été détaillés, l'invention pouvant être mise en oeuvre avec des moyens en eux-mêmes connus pour injecter un fluide sous pression dans un des compartiments de la chambre du piston. Une caractéristique de la présente invention est d'utiliser, pour provoquer l'ouverture de la pince et plus généralement de l'outil, la détente d'un gaz comprimé dans un compartiment fermé lors de la fermeture de l'outil. Ainsi, selon l'invention, lors de la fermeture de l'outil, le fluide hydraulique sert non seulement à actionner les mâchoires ou le poinçon mais également à comprimer un gaz par le mouvement du piston dans sa chambre. Par suite, lorsque la pression du fluide hydraulique est relâchée, la détente du gaz provoque alors l'ouverture des mâchoires ou le retour du poinçon dans la position de repos. On aurait pu penser utiliser un ressort mécanique, comprimé sous l'effet du fluide hydraulique de fermeture, et utiliser le rappel élastique du ressort pour l'ouverture. Toute- fois, une telle solution s'avère inconipatible avec les fortes pressions nécessaires à l'ouverture en cas de coincement des lames ou d'un poinçon, par exemple, à cause d'un fil d'un câble. L'obtention d'un ressort capable de libérer de telles pressions nécessiterait un volume incompatible avec le souhait d'une pince ou d'un outil portable. Les figures 1 à 3 représentent, par des vues en coupe partielles, un mode de réalisation d'une pince coupante selon l'invention respectivement en position ouverte, en position de fermeture partielle et en position de fermeture totale de la pince. De façon classique, la pince se compose de deux mâchoires 1 et 2 articulées d'une part au corps 3 de la pince et d'autre part à l'extrémité libre 41 de la tige 42 d'un piston 4 de commande en ouverture et fermeture des mâchoires. En raison du diamètre important des câbles auquel est destinée la pince selon ce mode de réalisation préféré, les mâchoires 1 et 2 sur le corps 3 sont mobiles en rotation et en translation par rapport aux axes 31 et 32 qui traversent les lumières 11 et 21 ménagées dans les mâchoires respectives. L'axe 43 d'articulation des mâchoires 1 et 2 à la tige 42 du piston est commun aux deux mâchoires. Chaque mâchoire comporte, en direction de l'autre, une lame 12 respectivement 22. S'agissant de lames recouvrantes, le biais de la lame est disposé pour chacune des mâchoires côté extérieur de la pince de sorte que les faces internes 13 et 23 frottent l'une sur l'autre lorsque la pince est fermée (figure 3). Pour éviter que les mâchoires perdent leur parallélisme lors de la fermeture de la pince, une des mâchoires (par exemple, ici la mâchoire référencée 2) comporte, à son extrémité libre, une pièce 24 de guidage, l'extrémité de l'autre mâchoire venant coulisser entre la mâchoire 2 et la pièce 24 comme cela ressort mieux des figures 2 et 3. Par exemple, la pièce 24 est fixée au moyen d'entretoises (non représentées) sur la face interne (plane) de la mâchoire 2. Dans l'exemple représenté aux figures, la pince est destinée à couper des câbles électriques susceptibles de comporter plusieurs faisceaux conducteurs indépendants. Un poinçon 5 est alors préférentiellement porté par une des lames (de préférence, la lame 1 ne comportant pas le guide 24) . Ce poinçon est pourvu d'une partie tranchante 51 destinée à venir s'engager dans le câble et plus précisément dans chaque conducteur avant que le fil de la lame 12 ne le coupe. Le poinçon 5 est destiné à être connecté à la terre par l'intermédiaire d'un câble de sécurité non représenté, par exemple, raccordé par un oeillet 52 en contact électrique avec le poinçon 5. Pour minimiser la résistance à l'ouverture de la pince lorsque des fils se coincent entre ses deux lames, une lumière 25 est prévue dans la mâchoire 2 de façon à minimiser la surface de contact avec la face du poinçon 5 (voir figure 3). Le piston 4 est mobile en translation dans le corps 3 de la pince, dans une chambre 33 de volume prédéterminé. Selon l'invention, la tête 44 du piston divise la chambre 33, de façon étanche, en deux compartiments 34 et 35 de volume variable. En position ouverte des mâchoires (figure 1), le compartiment 35 a un volume minimal tandis que le compartiment 34 a un volume maximal. En position fermée (figure 3), le compartiment 35 a un volume maximal tandis que le compartiment 34 a un volume minimal. Le corps 3 comprend une ou plusieurs conduites 36 d'amenée (et d'échappement) de fluide de commande sous pression dans le compartiment 35. Dans l'exemple représenté, une seule conduite 36 suffit à amener le fluide moteur dans le compar- timent 35. Sous l'action de ce fluide, le piston est déplacé en translation vers l'opposé des mâchoires de sorte que celles-ci sont entraînées dans un mouvement de fermeture. Selon l'invention, un gaz est introduit dans le compartiment 34 qui est, après cette introduction, complètement isolé de l'extérieur. Ce gaz est alors comprimé lors de la fermeture de la pince par la réduction du volume du compartiment 34. La compression est maximale lorsque la pince est fermée (figure 3) où le volume du compartiment 34 est minimum. Lorsque l'on relâche la pression du fluide amené par la conduite 36, la détente du gaz contenu dans le compartiment 34 pousse sur le piston et provoque l'ouverture des mâchoires de la pince. La présente invention tire profit du fait que l'effort maximal à fournir pour ouvrir la pince dans le cas où des objets (par exemple des fils) sont coincés entre les lames est à produire au début de l'ouverture, l'effort diminuant par la suite dans la mesure où les surfaces des mâchoires en contact diminuent. Par conséquent, c'est lorsque le gaz contenu dans le compartiment 34 est comprimé au maximum et possède donc l'énergie de détente la plus élevée, qu'il est utilisé pour décoincer la pince. L'invention tire également profit du fait que, côté fluide hydraulique de fermeture, lorsque l'on s'approche du volume minimum du compartiment 34 où la pression nécessaire pour poursuivre la compression du gaz devient la plus importante, les mâchoires de la pince sont totalement fermées de sorte que la pression nécessaire à la coupe a déjà été utilisée. Bien entendu, le choix du gaz utilisé pour l'ouverture dépend de l'application et des pressions nécessaires pour 25 décoincer la pince. Par exemple, dans une application à une pince coupante pour câble électrique dans laquelle la chambre 33 est une chambre cylindrique de diamètre 56 Hm' et de 60 mm de long, le volume final du compartiment 34 correspond à un tronçon cylindrique de 2 itun d'épaisseur. Dans la réalisation des figures, on prévoit toutefois, selon un mode de réalisation préféré, une butée mécanique en fond 37 de la chambre 33. Comme l'illustre la figure 3, la tête 44 du piston 4 peut s'adapter à forme contraire au fond 37 de la chambre 33. Toujours selon cet exemple d'application, où l'on considère qu'une pression de 100 bars doit être disponible lorsque le gaz est comprimé au maximum, on peut remplir le compartiment 34 avec de l'azote. Dans cet exemple, on considère que dès que la tête du piston a reculé de 18 uuu par rapport au fond, la pression résiduelle nécessaire chute à une pression de l'ordre de 30 bars. En supposant une ouverture complète sur une distance de 60 nul, quelques bars suffisent alors pour terminer l'ouverture dans la mesure où les mâchoires sont séparées l'une de l'autre. En utilisant l'azote, on a encore une pression de l'ordre de 8 à 10 bars. Les pressions données ci-dessus sont parfaitement compatibles avec l'utilisation d'un fluide hydraulique dans la mesure où la pression utilisée à la fermeture de la pince pour couper des câbles électriques est de l'ordre de 700 bars. Un avantage de la présente invention est qu'en utilisant un piston simple effet, le volume nécessaire pour le système hydraulique peut tenir dans le corps de la pompe. Ce système n'a pas été détaillé mais a été représenté par un bloc 38 aux figures. Par exemple, le bloc de commande hydraulique est alors alimenté électriquement par un branchement sur le secteur de distribution électrique ou sur une batterie pour fournir l'énergie nécessaire à la mise sous pression du fluide hydraulique. L'invention est compatible avec une commande à distance du bloc de commande hydraulique, que ce soit par une liaison filaire ou par une liaison à radiofréquence. La pression initiale du gaz dans le système au repos pourra être ajustée en fonction des besoins (par exemple au moyen d'un manodétendeur), par exemple, en fonction des forces nécessaires pour assurer le décoincement des lames ou plus simplement leur ouverture complète. Un autre avantage de la présente invention est que l'ouverture de la pince ne requiert aucun frottement métallique supplémentaire, couune ce serait le cas d'un ressort. Un autre avantage de la présente invention est qu'elle est compatible avec l'utilisation d'un poinçon dans le cas de câbles électriques, alors même que ce poinçon accroît les risques de coincement des mâchoires. Les figures 4 et 5 représentent un mode de réalisation de la présente invention appliqué à un poinçon de sertissage d'une cosse autour d'un câble (généralement de l'extrémité d'un câble). La figure 4 représente l'outil en position ouverte (position de repos du poinçon) tandis que la figure 5 le représente en position fermée. De façon classique, l'outil se compose d'un corps 6 définissant une chambre 63 de volume prédéterminé dans laquelle est mobile en translation la tête 74 d'un piston 7 dont l'extrémité libre 73 de la tige 72 porte un poinçon 71. Un porte-outil 8 est fixé (généralement de manière amovible) au corps 6. Le porte-outil définit un logement de réception d'une matrice 81 de sertissage. La matrice 81 comporte un évidement 82 de réception d'un câble 9 autour duquel on souhaite sertir une cosse 91 (figure 6 - seule la douille 92 de la cosse 91 est visible aux figures 4 et 5), et une ouverture 83 en direction du piston pour permettre le passage du poinçon. La figure 6 illustre un exemple de sertissage d'une cosse 91 à oeillet 93. Dans cet exemple, la douille 92 est poinçonnée deux fois (empreintes 94, figure 6). Soit un même poinçon est appliqué deux fois en déplaçant la douille dans la matrice, soit l'outil est pourvu de deux poinçons actionnés simultanément. Différentes matrices 8 interchangeables peuvent être utilisées selon le diamètre du câble et des douilles des cosses. La tête 74 du piston divise la chambre 63 de façon étanche (joint 75) en deux compartiments 64 et 65 de volume variable. En position ouverte ou de repos (figure 4), le compartiment 65 a un volume minimal tandis que le compartiment 64 a un volume maximal. En position fermée (fermeture du poinçon sur la matrice) ou active (figure 5), le compartiment 65 a un 2863536 11 volume maximal tandis que le compartiment 64 a un volume minimal. Coiron dans le cas d'une pince, le corps 6 comprend une ou plusieurs conduites 66 d'amenée (et d'échappement) de fluide de coiiunande sous pression dans le compartiment 65. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, la course du piston sous l'effet du fluide hydraulique est inversée par rapport au mode de réalisation de la pince des figures 1 à 3. Ici, le fluide pousse sur la tête 74 en direction de la matrice. Selon l'invention, le compartiment 64 est étanche (joints 76 et 77) et un gaz y est introduit comme dans le compartiment 34 de la pince décrite précédemment. De la même façon, ce gaz est comprimé sous l'action du fluide hydraulique, et sa détente provoque l'ouverture de l'outil. Pour simplifier la représentation des figures 4 et 5, les moyens de fourniture du fluide hydraulique, de préférence intégré dans un prolongement du corps 6, n'ont pas été représentés. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'hoitune de l'art. En particulier, n'importe quel gaz adapté à l'application pourra être envisagé. Selon un mode de réalisation simplifié, on peut se contenter de mettre de l'air dans le compartiment 34 ou 64 si la pression finale obtenue suffit à l'ouverture de l'outil. De plus, le choix du gaz et l'adaptation des pressions à la taille de la chambre sont à la portée de l'homme du métier. En outre, bien que le sens de translation décrit en relation avec le mode de réalisation représenté aux figures constitue un mode de réalisation préféré dans la mesure où il simplifie les conduites d'amenée de fluide et la réalisation de la chambre du piston, il est envisageable d'utiliser un mécanisme de renvoi à bielle pour inverser la course du piston, c'està-dire, pour la pince, pousser celui-ci en direction des mâchoires pour provoquer leur fermeture. Une telle adaptation est à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Outil de pincement comprenant au moins un premier élément mobile (1, 71) actionnable en fermeture en direction d'un deuxième élément (2, 81) sous l'action d'un fluide hydraulique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (34, 64) de rappel pneumatique automatique vers une position d'ouverture. 2. Outil selon la revendication 1, comprenant un piston (4, 7) mobile en translation dans une chambre (33, 63), dont une tige (42, 72) est fixée ou articulée au moins au premier élément (1, 71), et qui définit deux compartiments de volume variable dans ladite chambre, un premier compartiment (34, 64) étant destiné à contenir un gaz tandis qu'un deuxième conpartiment (35, 65) est destiné à recevoir le fluide hydraulique de fermeture. 3. Outil selon la revendication 2, dans lequel la compression du gaz contenu dans le deuxième compartiment (34, 64) est effectuée sous l'action du fluide hydraulique utilisé pour la fermeture, la détente du gaz étant utilisée pour provoquer l'ouverture automatique de l'outil. 4. Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le gaz est de l'azote. 5. Outil selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le fluide hydraulique de fermeture est fourni par une source intégrée au corps (3, 6) de l'outil, de préférence commandable à distance. 6. Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, constituant une pince coupante à lames (12, 22) recouvrantes, chaque dit élément étant constitué par une mâchoire de la pince. 7. Outil selon la revendication 6, dans lequel une (1) desdites mâchoires (1, 2) porte un poinçon (5) de pré-découpe, saillant par rapport au fil de la lame (12) de cette mâchoire. 8. Outil selon la revendication 7, dans lequel la mâchoire (2) ne comportant pas ledit poinçon (5), comprend une lumière (25) de façon à minimiser la surface de frottement entre le poinçon et cette mâchoire. 9. Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit premier élément est un poinçon (71) de 5 sertissage d'un câble, le deuxième élément étant une matrice (81) de réception du câble à poinçonner. 10. Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, destiné à des câbles de plusieurs centimètres de diamètre, de préférence des câbles électriques.