Brevet FR2958679A1 — publié le 20111014

DISPOSITIF DE FORAGE Domaine technique : La présente invention concerne un dispositif de forage comportant au moins un outil de forage notamment du type marteau pneumatique, piloté par un boitier de commande. Technique antérieure : L'invention s'applique notamment au domaine du génie civil, dans lequel les travaux de confortement, de minage, de démolition, etc. nécessitent la réalisation de nombreux forages dans les murs de soutènement ou similaires. Ces forages sont généralement horizontaux et principalement destinés aux travaux d'ancrage, d'épinglage, de drainage de galeries ainsi qu'à la plupart des travaux de démolition à l'explosif. Le positionnement de ces forages est déterminé avec précision de même que leur diamètre et leur profondeur, en fonction des opérations à effectuer, ce positionnement étant par exemple défini par un géomètre quand il s'agit d'ancrage pour une dalle en fonction d'une note de calculs. A ce jour, les forages sont réalisés manuellement par des opérateurs équipés de marteaux pneumatiques. Ce travail est long, fastidieux, source de nuisances sonores, et cause de nombreux troubles musculo-squelettiques, l'opérateur encaissant toutes les vibrations de son outil dans son corps. Par exemple, pour réaliser quotidiennement 150 forages, de diamètre 40mm et de profondeur 70cm, il faut prévoir 12 opérateurs sur 8h de travail. Ainsi pour la réalisation de 26000 forages sur un ouvrage, il faut compter 12 opérateurs sur 8 à 9 mois de travail. Selon la nature de l'ouvrage, l'opérateur travaille au sol ou en hauteur sur un échafaudage ou similaire, ce qui 1 nécessite en plus la prise en compte des risques liés au travail en hauteur. Il est par conséquent nécessaire de réduire ces risques et d'améliorer le confort de l'opérateur. Exposé de l'invention : La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de forage mécanisé, conduit par un opérateur, permettant de réaliser des forages de précision, rapidement, en toute sécurité pour l'opérateur, et offrant un outil de forage performant mécaniquement et polyvalent. 10 Dans ce but, l'invention concerne un dispositif de forage du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis agencé pour être embarqué sur un engin de chantier, un chariot mobile porté par ledit châssis sur lequel est fixé ledit outil de forage dans un support d'outil, l'axe dudit outil de forage étant parallèle à 15 l'axe de déplacement dudit chariot mobile, et des moyens d'entraînement couplés audit chariot mobile pour le déplacer en translation entre une position rentrée, dans laquelle l'outil de forage est au repos, et une position sortie, dans laquelle l'outil de forage est au travail et permet le forage d'une paroi. 20 Ainsi, grâce à ce dispositif de forage mécanisé, un seul opérateur suffit pour effectuer quotidiennement 150 forages, de diamètre 40mm et de profondeur 70cm, sur 8h de travail, ce qui permet de réduire considérablement la durée des chantiers et le nombre d'opérateurs nécessaires, tout en préservant la santé des opérateurs. 25 Dans une forme de réalisation préférée, les moyens d'entraînement comportent au moins un vérin s'étendant entre ledit châssis et ledit chariot mobile, ce vérin étant piloté par un boîtier de commande accessible par le conducteur de l'engin de manutention. Ce vérin peut être pneumatique et alimenté en air comprimé à partir d'un compresseur.5 De même, l'outil de forage peut être alimenté en air comprimé à partir d'un compresseur, son boîtier de commande étant également accessible par le conducteur de l'engin de manutention et centralisé avec celui du vérin. Le chariot mobile est avantageusement porté par des roues qui circulent sur deux rails de guidage solidaires dudit châssis, la longueur du châssis délimitant la course dudit outil de forage. Le châssis peut comporter deux contre-rails parallèles auxdits rails de guidage et agencés pour guider les roues dudit chariot mobile en partie supérieure. Dans une variante de réalisation, le dispositif peut recevoir plusieurs outils de forage disposés de manière superposée et/ou de manière adjacente. Dans ce cas, le chariot mobile peut comporter au moins deux mâts verticaux, se faisant face, agencés pour recevoir entre eux au moins deux supports d'outil superposés et/ou adjacents. 15 Le chariot mobile peut comporter des moyens d'indexage de la position desdits supports d'outil par rapport auxdits mâts, et définissant une pluralité de positions permettant de positionner chaque support d'outil en hauteur et/ou longitudinalement par rapport audit chariot mobile. Ces positions peuvent être définies par des trous 20 prévus respectivement dans les mâts et les supports d'outil et coopérant avec des doigts d'indexage. Description sommaire des dessins : 25 La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente le dispositif de forage selon l'invention embarqué sur les fourches d'un engin de manutention, 10 - les figures 2A et 2B sont des vues de côté du dispositif de forage de la figure 1 respectivement en position « outil rentré » avant le forage d'une paroi, et en position « outil sorti » à la fin du forage de la paroi, - la figure 3 est une vue avant du dispositif de forage de la figure 1, équipé d'un seul outil de forage, - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 du dispositif de forage équipé de deux outils de forage superposés, et - la figure 5 est une vue de côté du dispositif de forage de la figure 4. Illustrations de l'invention et meilleure manière de la réaliser : En référence aux figures, le dispositif de forage 10 selon l'invention comporte un châssis 20 agencé pour être embarqué sur les fourches 2 d'un engin de manutention 1, qui peut être un chariot élévateur, un chariot à mât télescopique, ou similaire. Bien entendu, ce dispositif de forage 10 peut être embarqué sur n'importe quel engin de chantier, tel qu'une pelle, un robot de démolition, un petit chargeur, etc. Dans ce cas, le châssis 20 et son mode de fixation à l'engin de chantier sont adaptés. Dans l'exemple représenté, le châssis 20 est réalisé en mécano-soudé et comporte une plateforme 21 définissant un plan médian A passant par l'axe longitudinal du dispositif de forage 10, et comportant au moins quatre passages de fourche P, parallèles deux à deux, dont deux passages parallèles audit axe longitudinal et deux passages perpendiculaires audit axe longitudinal. Ces quatre passages de fourche P permettent d'embarquer le dispositif de forage 10 au moyen d'un engin de manutention, par sa face arrière ou par un de ses côtés, en fonction de la configuration du chantier et de la position des forages à réaliser. Les passages de fourche P sont réalisés, dans l'exemple représenté, par des profilés métalliques tubulaires de section rectangulaire, associés à des organes de serrage 22 par vissage permettant de solidariser le dispositif de forage 10 à l'engin de manutention 1. Bien entendu, toute autre forme de réalisation des passages de fourche et des organes de serrage peut convenir. Le dispositif de forage 10 comporte au moins un chariot mobile 30 sur lequel est fixé au moins un outil de forage 40 dans un support d'outil 50, de sorte que l'axe de l'outil de forage 40 soit parallèle à l'axe de déplacement du chariot mobile 30, qui peut être parallèle ou confondu au plan médian A dudit dispositif. Ce chariot mobile 30 est porté par des roues 31, et dans l'exemple quatre roues 31, alignées deux à deux, qui circulent sur deux rails de guidage 23 parallèles, symétriques au plan médian A du dispositif, et solidaires du châssis 20. Les roues 31 sont guidées en partie supérieure par deux contre-rails 24 également solidaires du châssis 20, parallèles aux rails de guidage 23 et distants des roues 31 d'un jeu de fonctionnement (non représenté). Dans l'exemple illustré, les roues 31 ont un chemin de roulement sensiblement en V, complémentaire aux rails de guidage 23 et aux contre-rails 24, formés de profilés métalliques carrés présentés en losange. Tout autre moyen de roulement et/ou de guidage est possible. Les rails de guidage 23 et les contre-rails 24 sont fixés à une paroi frontale 25 et une paroi distale 26 du châssis 20. Les contre-rails 24 peuvent être fixés à travers des trous oblongs (non représentés) permettant à la fois d'ajuster le jeu de fonctionnement avec les roues 31 et de rattraper l'usure éventuelle des roues 31 pour garantir un guidage correct des roues en partie supérieure dans la durée. Ces parois 25, 26 peuvent former des butées avant et arrière pour limiter la course du chariot mobile 30, les roues 31 butant contre la paroi frontale 25, en position sortie de l'outil de forage 40. D'autres moyens limiteurs de course peuvent être prévus, comme expliqué plus loin. Le chariot mobile 30 est couplé à des moyens d'entraînement 32 agencés pour le déplacer en translation entre une position rentrée, dans laquelle l'outil de forage 40 est au repos (fig. 2A), et une position sortie, dans laquelle l'outil de forage 40 est au travail (fig. 2B) et permet le forage d'une paroi. Dans l'exemple représenté, les moyens d'entraînement comportent au moins un vérin 32 à double effet, disposé dans le plan de médian A du dispositif, parallèlement auxdits rails de guidage 23. Dans l'exemple représenté, le corps 32a du vérin 32 est fixé au châssis 20 et la tige 32b du vérin 32 est fixée au chariot mobile 30, mais l'inverse est également possible. Ce vérin 32 est de préférence un vérin pneumatique, alimenté en air comprimé AC à partir d'un compresseur (non représenté) prévu sur le chantier à proximité ou non de l'engin de manutention 1. Il est également possible de prévoir un vérin hydraulique ou électrique, ou tout autre actionneur équivalent. Le vérin 32 est piloté par l'intermédiaire d'un boîtier de commande BC localisé dans le poste de pilotage et pourvu d'organes de manoeuvre tels que poignée, bouton, manette, accessibles par le conducteur de l'engin de manutention 1. L'outil de forage 40 est par exemple un marteau pneumatique du commerce, alimenté en air comprimé AC à partir du même compresseur et commandé par l'intermédiaire d'un boîtier de commande BC qui peut être centralisé avec celui du vérin 32. Il est également possible d'utiliser des outils de forage hydrauliques ou électriques, ou tout autre outil équivalent. Dans ce cas, le boîtier de commande BC sera alimenté hydrauliquement ou électriquement en fonction du type d'outil utilisé. Ainsi, le conducteur de l'engin de manutention 1 commande depuis son poste de pilotage l'avance et le recul du chariot mobile 30 par l'intermédiaire du vérin 32, de même que la mise en marche et l'arrêt de l'outil de forage 40. La pression de l'air comprimé peut être ajustée par l'opérateur au moyen d'un débitmètre par exemple, pour adapter la force de poussée et la vitesse d'avance du vérin 32 au type de paroi à forer, au diamètre et à la profondeur du forage à réaliser, notamment. L'outil de forage 40 comporte de manière connue un corps 41 et une mèche 42, le diamètre et la longueur de la mèche 42 étant adaptés au forage à réaliser. Le corps 41 est fixé dans un support d'outil 50 embarqué sur le chariot mobile 30. Ce chariot mobile 30 peut être réalisé en mécano-soudé et pourvu d'une plaque de réception 33 dudit support d'outil 50, cette plaque étant parallèle aux rails 23, 24 et au vérin 32. Le support d'outil 50 comporte au moins un étrier avant 51 et un étrier arrière 52 fixés sur ladite plaque de réception 33, entre lesquels est positionné le corps 41 de l'outil de forage 40, maintenu par des tiges de fixation 53 qui traversent de part en part lesdits étriers 51, 52. Bien entendu, tout autre mode de fixation est possible. De même, il est possible de prévoir une plaque de réception 33 par type d'outil de forage 40, cette plaque pouvant être fixée par vissage sur ledit chariot mobile 30. Le mode de fonctionnement de ce dispositif de forage 10 est très convivial. Il constitue un accessoire à tout engin de chantier ou de manutention 1. Il peut être amené sur un chantier soit par camion, soit par tout autre moyen. Si le dispositif de forage 10 doit être manutentionné par un pont roulant, une grue ou similaire, les élingues de transport peuvent être arrimées à des oeillets de manutention 11 prévus à l'avant et à l'arrière du dispositif. Dans l'exemple représenté et en fonction de la configuration du chantier, l'engin de manutention 1 peut charger le dispositif de forage 10 soit par sa face arrière, soit par un de ses côtés, en introduisant les fourches 2 dans les passages de fourche P. Après soulèvement des fourches 2, l'opérateur solidarise le dispositif de forage 10 à l'engin de manutention 1 en vissant les organes de serrage 22 et raccorde le boîtier de commande BC à un compresseur. De son poste de pilotage, il positionne le dispositif de forage 10 face à une paroi 3 à forer (fig. 2A) en alignant la mèche 42 de l'outil de forage 40 sur le repère tracé sur la paroi 3. Il peut s'aider d'un viseur laser si besoin. Il commande à partir du boîtier BC l'avance du vérin 32 qui déplace le chariot mobile 30 en translation, en direction de la paroi 3 pour permettre à la mèche 42 de l'outil de forage 40 de perforer cette paroi, ce dernier étant également mis en marche au travers dudit boitier de commande BC. Lorsque la profondeur du forage C est atteinte (cf. fig. 2B), l'opérateur actionne le retour du vérin 32 par son boîtier de commande BC. Cette profondeur de forage correspond à la course C du chariot mobile 30 qui peut être définie par une butée avant, réalisée par différents moyens. On peut utiliser les roues 31 du chariot mobile 30 en butée contre la paroi frontale 25 du châssis 20, un tube gabarit enfilé sur la mèche 42 en appui contre le corps 41 de l'outil de forage 40 pour buter contre la paroi frontale 25 du châssis 20, l'avant du chariot mobile 30 en butée contre une paroi gabarit rapportée sur le châssis 20, etc. Lorsque le forage est terminé, l'opérateur déplace le dispositif de forage 10 face à un autre forage à réaliser, soit en déplaçant les fourches 2 verticalement, soit en déplaçant son engin de manutention 1. Le dispositif de forage 10 de l'invention permet de réaliser des forages répondant aux exigences, soit par exemple une précision de + ou ù 1 mm sur le diamètre, de + ou ù 1 cm en profondeur, les forages pouvant avoir une profondeur de 0 à 3 mètres. Ces chiffres ne sont donnés qu'à titre d'exemple. Ce dispositif de forage 10 a également l'avantage d'être modulaire pour pouvoir s'adapter aux besoins. Il est notamment possible de prévoir différents modules de châssis 20, de longueurs différentes en fonction de la profondeur des forages à réaliser, ou de conceptions différentes pour l'adapter à l'engin de chantier destiné à le transporter. Dans ce cas, seul le châssis 20 est remplacé, le chariot mobile 30 peut rester le même. De même, le chariot mobile 30 peut être remplacé par un chariot mobile double autorisant la mise en place de deux outils de forage 40 côte à côte. La plaque de réception 33 vissée sur le chariot mobile 30 peut également être remplacée en fonction du type d'outil de forage 40. Ce chariot mobile 30 peut aussi être remplacé par un chariot mobile multiple autorisant la mise en place de plusieurs outils de forage 40. Les figures 4 et 5 illustrent un exemple de réalisation d'un dispositif de forage 10 équipé de deux outils de forage 40, identiques et disposés de manière superposée. Cet exemple n'est pas limitatif, puisqu'il est possible de prévoir plus de deux outils de forage, identiques ou non, disposés de manière adjacente et/ou superposée en fonction des travaux à réaliser. Dans l'exemple illustré aux figures 4 et 5, le dispositif de forage 10 comporte au moins deux mâts 60 verticaux, symétriques par rapport au plan médian A, se faisant face et agencés pour recevoir entre eux au moins deux supports d'outil 50 superposés. Dans cet exemple, les deux mâts 60 sont dédoublés et forment quatre mâts 60, pour limiter la matière première et le poids de l'ensemble. Ces mâts 60 sont constitués de plaques métalliques perforées. Les trous 61 définissent une pluralité de positions d'indexage en hauteur des supports d'outil 50. Ces trous 61 peuvent être répartis régulièrement ou non, alignés ou non. Chaque support d'outil 50 comporte au moins une plateforme 54 encadrée de parois latérales 55 également perforées, les trous 56 du support d'outil 50 étant destinés à être alignés avec les trous 61 des mâts 60 pour définir une pluralité de positions d'indexage dans le sens longitudinal. Des doigts d'indexage 62 sont introduits dans les trous 61, 56 alignés pour fixer la position du support d'outil 50 par rapport audit chariot mobile 30. On peut, avec cette construction, positionner un nombre X d'outils de forage 40 à des hauteurs et à des profondeurs différentes pour réaliser simultanément un nombre X de forages à des hauteurs différentes sur la paroi 3 et sur des profondeurs différentes, ce qui permet un gain de temps considérable. Bien entendu, les positions d'indexage peuvent être réalisées par tout autre moyen équivalent, tel que des crans, etc. Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir un dispositif mécanisé très performant, améliorant grandement le confort de l'opérateur qui commande l'ensemble du dispositif depuis son poste de pilotage, autorisant un forage de qualité ainsi qu'une grande souplesse d'adaptation et une bonne maîtrise de l'avance de l'outil de forage. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Revendications1. Dispositif de forage (10) comportant au moins un outil de forage (40) notamment du type marteau pneumatique, piloté par un boitier de commande (BC), caractérisé en ce qu'il comporte un châssis (20) agencé pour être embarqué sur un engin de chantier (1), un chariot mobile (30) porté par ledit châssis (20) sur lequel est fixé ledit outil de forage (40) dans un support d'outil (50), l'axe dudit outil de forage étant parallèle à l'axe de déplacement dudit chariot mobile (30), et des moyens d'entraînement (32) couplés audit chariot mobile (30) pour le déplacer en translation entre une position rentrée, dans laquelle l'outil de forage (40) est au repos, et une position sortie, dans laquelle l'outil de forage (40) est au travail et permet le forage d'une paroi (3). 2. Dispositif de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement comportent au moins un vérin (32) s'étendant entre ledit châssis (20) et ledit chariot mobile (30), ce vérin (32) étant piloté par un boîtier de commande (BC) accessible par le conducteur de l'engin de manutention (1). 3. Dispositif de forage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit vérin (32) est pneumatique et alimenté en air comprimé à partir d'un compresseur. 4. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit outil de forage (40) est également alimenté en air comprimé à partir d'un compresseur, son boîtier de commande (BC) étant également accessible par le conducteur de l'engin de manutention (1). 5. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chariot mobile (30) est porté par des roues (31) qui circulent sur deux rails de guidage (23) solidaires dudit châssis (20), la longueur du châssis (20) délimitant la course (C) dudit outil de forage (40). 10 25 6. Dispositif de forage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le châssis (20) comporte deux contre-rails (24) parallèles auxdits rails de guidage (23) et agencés pour guider les roues (31) dudit chariot mobile (30) en partie supérieure. 7. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour recevoir plusieurs outils de forage (40) disposés de manière superposée et/ou de manière adjacente. 8. Dispositif de forage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit chariot mobile (30) comporte au moins deux mâts (60) verticaux, se faisant face, agencés pour recevoir entre eux au moins deux supports d'outil (50) superposés et/ou adjacents. 9. Dispositif de forage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit chariot mobile (30) comporte des moyens d'indexage de la position desdits supports d'outil (50) par rapport auxdits mâts (60). 10. Dispositif de forage selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens d'indexage comportent une pluralité de positions prévue dans les mâts (60) et/ou les supports d'outil (50) permettant de positionner chaque support d'outil (50) en hauteur et/ou longitudinalement par rapport audit chariot mobile (30). 11. Dispositif de forage selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites positions sont définies par des trous (61, 56) prévus respectivement dans les mâts (60) et les supports d'outil (50) coopérant avec des doigts d'indexage (62).