Brevet FR3120558A1 — publié le 20220916

L’invention concerne un dispositif d’assistance de la manœuvre manuelle d’un outil-pince (1), possédant deux branches (2, 3) articulées autour d’un axe (4) qui divise chaque branche en une mâchoire 2a, 3a) et une poignée (2b, 3b), caractérisé en ce qu’il comporte un câble (11) fixé par l’une de ses extrémités (10) à une poignée (2a) de la pince et une gaine (13) fixée par l’une de ses extrémités à l’autre poignée (2b) de la pince (1), dans laquelle le câble (11) est logé à coulissement et un actionneur (22) pour déplacer le câble (11) dans la gaine (13) à partir de son autre extrémité (20) au moins dans le sens du serrage de la pince (1). FIGURE DE L’ABREGE: [Figure 1] Dispositif d’assistance au serrage manuel d’un outil-pince ARRIERE PLAN DE L’INVENTION L’utilisation d’un outil-pince est extrêmement fréquente dans de nombreux domaines industriels. Cet outil peut prendre diverses formes selon l’usage auquel il est destiné. On citera à titre d’exemple les pinces à sertir, à dénuder, à riveter, à souder, les pinces de préhension, les ciseaux, cisailles et tenailles et les sécateurs… Les secteurs artisanaux et industriels concernés sont également très divers allant de la câblerie à la maroquinerie en passant par la plomberie, la métallurgie, le bâtiment et la construction automobile… Dans la plupart des cas, l’usage de ces outils est manuel, parce que l’automatisation des opérations effectuées est impossible bien que celles-ci soient répétitives, du fait, d’une part, qu’elles sont effectuées la plupart du temps dans un environnement qui varie, puisque ce sont pour la plupart des outils portatifs, et d’autre part, qu’elles demandent un savoir-faire, un doigté d’exécution qu’il n’est pas possible de transcrire dans un algorithme. Les opérateurs concernés sont alors sujets à des troubles musculosquelettiques au niveau des membres supérieurs (mains, poignets, coudes, épaules…) qui deviennent rapidement invalidants et, en conséquence, ont des répercussions économiques et sociales tant pour les opérateurs eux-mêmes que pour les employeurs et les assurances sociales. Il est connu d’équiper une pince d’une motorisation indissociable des mâchoires de la pince. Cela conduit à des outils lourds et peu maniables. On citera par exemple le document CN 210046543U. Il existe donc un besoin, mal voire non satisfait, de soulager les efforts que doit développer un opérateur de ce type d’outils afin de limiter les inconvénients mentionnés ci-dessus, tout en préservant la qualification de cet opérateur, son savoir-faire et sa dextérité qu’il pourra continuer d’exercer sans gêne importante. OBJET DE L’INVENTION A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’assistance de la manœuvre manuelle d’un outil-pince, possédant deux branches articulées autour d’un axe qui divise chaque branche en une mâchoire et une poignée, caractérisé en ce qu’il comporte un câble fixé à une poignée de la pince et une gaine fixée par l’une de ses extrémités à l’autre poignée de la pince dans laquelle le câble est logé à coulissement et un actionneur pour déplacer le câble dans la gaine à partir de son autre extrémité au moins dans le sens du serrage de la pince. Cette architecture permet l’équipement d’une pince avec une source d’énergie mécanique éloignée de la pince. Cette dernière conserve donc sa maniabilité initiale et, pour l’opérateur, outre le soulagement qu’elle apporte, lui conserve toutes les possibilités d’exercer son habileté et son savoir-faire comme avec un outil standard. Le dispositif se caractérise également par les moyens de fixation, démontables et adaptés à la plupart des poignées de pince ou manches de sécateurs, tenailles, cisailles …, du câble et de la gaine respectivement attelés à chaque branche de la pince. La manœuvre de la pince s’effectue selon la même cinématique qu’un frein de bicyclette. Ainsi dans un mode préféré de réalisation, ces moyens de fixation comportent, pour une branche, un doigt portant en extrémité un étrier d’accrochage du câble et pour l’autre branche un doigt pourvu d’une butée ou arrêt de gaine en regard de l’étrier, chaque doigt comportant une partie arrière formant attelle de sa fixation à la branche de pince à laquelle il est destiné. De manière plus précise, le dispositif comporte, à ce niveau, un collier formé d’une bague extérieure de serrage ouverte avec un moyen de fermeture pour en rétrécir le diamètre intérieur et des moyens internes élastiquement déformables, aptes à réunir étroitement la partie arrière du doigt et la poignée lors de la fermeture de la bague. Ces moyens internes sont tels qu’ils transforment le rétrécissement de la bague extérieure en un pincement du doigt contre la poignée dans la direction de manœuvre de la pince et un blocage du basculement du doigt autour de la poignée. Cette immobilisation garantit une bonne transmission aux mâchoires de la pince de l’effort de serrage des deux branches par la transmission gaine/câble. L’actionneur du mouvement relatif du câble et de la gaine peut être de toute forme connue comme par exemple un vérin électrique ou pneumatique. Le mouvement de la tige d’un tel vérin est transmis directement ou par l’intermédiaire d’un système à poulies, démultiplicateur de la course de la tige, en fonction des besoins de course entre le câble et la gaine. On peut indiquer à titre d’exemple que dans une pince manuelle habituelle dont les branches sont de l’ordre de 30 cm, l’amplitude maximale de l’écartement en bout de poignée est de l’ordre de 18 cm. Un actionneur préféré se présente sous la forme d’un « muscle » pneumatique dont le principe est décrit dans le document FR 2.076.768. Ce muscle est disponible sur le marché. Dans une architecture particulière de l’invention, il est fixé à une structure de support, de manière à former la bielle de longueur variable d’un système bielle-manivelle dans lequel la manivelle est un disque en forme de came sur laquelle s’enroule le câble tandis que la structure de support constitue une butée pour l’autre extrémité de la gaine qui guide le câble. De manière plus précise, la bielle est formée par le muscle prolongé d’un câble moteur d’une première came motrice, calée en rotation avec un disque-came mené sur lequel s’enroule le câble mené guidé par la gaine. Les deux cames motrice et menée ont un profil spiral de manière à créer un rapport de transmission supérieur à l’unité entre le déplacement du câble moteur et celui, dans la gaine, du câble mené. Cette architecture est intéressante dans le cas d’espèce pour les courses utiles requises (18-20cm) car il constitue la chaîne de transmission compacte, en comparaison notamment avec une transmission par engrenage. Une autre caractéristique de l’invention tient à l’existence d’une poignée de commande du muscle pneumatique fixée sur l’un des doigts susdit et équipée d’au moins un bouton d’actionnement d’un circuit de commande de l’alimentation en gaz comprimé du muscle. Le circuit de commande du muscle peut être électrique ou pneumatique. Dans ce dernier cas, on utilisera la source principale d’alimentation du muscle comme source d’énergie du circuit de commande, ce qui permet de rendre le dispositif complétement autonome si, par exemple, la source pneumatique est une bonbonne de gaz comprimé. L’invention sera mieux comprise au cours de la description et des dessins donnés ci-après. Il sera fait référence aux figures dans lesquelles : est un schéma illustrant le dispositif de l’invention et sa fonctionnalité, illustre fonctionnellement les moyens d’adaptation du dispositif selon l’invention à un outil pince manuel, illustre, par un schéma, l’actionneur mis en œuvre dans l’invention au repos, illustre par un schéma, l’actionneur mis en œuvre dans l’invention en service, illustre par un schéma, une réalisation pneumatique des moyens de commande de l’actionneur. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION A la , on a représenté une pince 1 comportant deux branches 2 et 3 articulées autour d’un axe 4. Cet axe divise chacune des branches en une mâchoire 2a, 3a, et une poignée 2b, 3b. Le dispositif selon l’invention comporte deux doigts 5 et 6 chacun fixé à l’une des poignées 3b et 2b par une partie 5a et 6a qui forme une sorte d’attelle, au moyen d’un collier 8 et 7 qui permet d’assujettir fermement le doigt à la poignée de la pince correspondante, en prenant en compte les différentes sections que l’on peut trouver sur les pinces existantes. Ce mode de fixation par collier, illustré plus en détail par le schéma de la , n’est qu’un exemple de réalisation. Il peut être remplacé par tout mode de fixation équivalent, comme par exemple un laçage, embrassant le doigt et la poignée correspondante, équipé d’un moyen de serrage et desserrage rapide d’un lien bouclé plusieurs fois autour du doigt et de la poignée, à l’instar des dispositifs mis en œuvre dans des chaussures de ski (inspiré par exemple par le document US 5.934.599). Le doigt 5 porte un étrier 9 d’accrochage de l’extrémité 10 d’un câble 11 tandis que le doigt 6 porte une butée d’arrêt 12 de l’extrémité 13a d’une gaine de guidage 13 de ce câble 11. On comprend qu’un coulissement du câble dans la gaine agit sur l’extrémité de chaque branche de la pince dans le sens de sa fermeture ou de son ouverture (ouverture généralement assistée par un organe élastique 14 équipant la pince). La direction du câble entre les deux branches de la pince doit être sensiblement perpendiculaire à l’axe de pivotement pour une efficacité optimale de l’actionnement de la pince. Les doigts 5 et 6 sont donc orientés en conséquence pour que l’étrier soit sensiblement en face de la butée dans le plan de débattement de la pince. On remarquera sur cette que l’un des doigts, par exemple le doigt 6, porte un organe 15 formant à la fois le support d’organes de commande (interrupteurs, boutons-poussoirs,…) d’un actionneur du câble 11 en coulissement dans la gaine 13 et un moyen de préhension et de positionement de la pince. Un exemple d’actionneur sera décrit en regard des figures 3 et 4. La est un schéma fonctionnel des moyens d’attelage de la partie attelle, par exemple 6a, de chaque doigt à la poignée, par exemple 2b, de la pince. Ces moyens comportent une bague 16 fendue que l’on peut ouvrir et fermer grâce à un moyen 17 (par exemple vis/écrou), apte lors de son resserrement, d’une part, à contraindre l’appui ferme de l’attelle 6a sur la poignée 2b dans une direction perpendiculaire au plan de débattement de la pince et, d’autre part, par l’intermédiaire d’éléments déformables 18-19 agissant comme des mâchoires, à stabiliser latéralement cette fixation. Cet attelage est conçu pour être dépontable aisément. Aux figures 3 et 4, on a représenté schématiquement un actionneur dans son état inactif ( ) et dans son état actif ( ). On voit sur ces figures l’autre extrémité 13b de la gaine 13 et l’autre extrémité 20 du câble 11. L’actionneur comporte une structure de support 21 pour un vérin 22 (ici un muscle pneumatique tel qu’il existe sur le marché par exemple commercialisé par la firme FESTO) dont la chambre est articulée (suspendue) en 23 à la structure 21 tandis que que son autre extrémité est attachée à la périphérie d’une poulie-came 24 par un câble moteur 22a. L’ensemble muscle 22 câble 22a constitue la bielle d’un système bielle/manivelle dont la manivelle est la poulie 24. Cette dernière est montée à rotation sur la structure 21 autour d’un axe 25 et calée en rotation autour de cet axe avec une poulie-came 26 (point 27) à laquelle est attachée l’extrémité 20 du câble mené 11 pour s’enrouler sur sa périphérie. L’extrémité 13b de la gaine 13 est bloquée par rapport à la structure 21 par une butée 21a de cette dernière. A la , le vérin 22 est détendu. Le câble 11 est alors sorti au maximum de sa course du côté de la pince qui est alors dans son état d’ouverture maximale, sous l’effet par exemple de l’organe élastique 14. L’opérateur, voulant serrer la pince, empoigne l’organe 15 de commande de l’actionneur 22 (le vérin) de manière à manœuvrer la pince pour la positionner dans sa zone de travail, au besoin en s’aidant de l’autre main. Il agit ensuite sur le ou les interrupteurs/boutons que comporte cet organe 15 pour piloter l’alimentation du vérin 22. Le gonflage du muscle pneumatique 22 ( ) conduit à son raccourcissement, entraînant la rotation de la poulie motrice 24 dans le sens de la flèche A, laquelle entraîne une rotation angulaire identique de la poulie-came menée 26 et l’enroulement du câble 11 sur sa périhérie. Le câble est donc rétracté dans la gaine au niveau de la pince, ce qui provoque la fermeture des mâchoires de cette dernière. Le profil d’enroulement/déroulement des cames 24-26 est déterminé pour disposer de la démultiplication la plus favorable pour un minimum d’encombrement et de l’effort utile (de serrage) le plus adapté au type de pince auquel le dispositif de l’invention est adapté. Il s’agit de profils en spirale. Dans un mode de réalisation de l’actionneur, on l’aura disposé avec son support, dans un carter, par exemle portatif, enfermant également la source d’énergis (batterie ou bonbonne de gaz comprimé). Ce carter pourra être transparent afin que l’opérateur puisse visuellement vérifier ou constater le fonctionnement de l’actionneur. La commande de l’actionneur peut s’opérer par tout moyen électrique ou pneumatique, connu en lui-même. La est un schéma fonctionnel du pilotage de l’actionneur 22 au moyen d’un circuit peumatique qui intègre une sécurité d’utilisation. Sur cette figure, l’actionneur 22 et une source pneumatique 27 sont logés dans un carter 28. L’actionneur est alimenté par la source au travers d’une vanne pilotée monostable 29, normalement fermée. La pression de pilotage de cette vanne 29, issue de la source 27, est admise au travers d’un distributeur marche/arrêt 30, monostable, normalement fermé, logé quant à lui dans l’organe 15 porté par le doigt 6 décrit ci-dessus. Il s’agit par exemple d’un bouton poussoir que l’opérateur peut actionner. L’actionneur 22 est en communication permanente avec un canal de fuite 31 qui débouche à l’atmosphère au niveau de l’organe 15 de préhension, c’est-à-dire à proximité de la main de l’opérateur qui agit sur le bouton marche/arrèt. L’existence ou non de cette fuite ressentie par cette main, indique à l’opérateur si l’actionneur est ou non actif. Le canal de fuite est équipé, également au niveau de l’organe de préhension 15, d’une vanne d’échappement 32, normalement ouverte, dont la section de passage est ajustable manuellement par l’opérateur par le moyen d’une gachette ou d’une molette. Le canal de fuite 31 est pourvu, en amont de la vanne d’échappement à débit réglable, d’une restriction de débit unidirectionnelle 33 (robinet), également réglable. Un même régulateur 34 est intercalé entre la vanne 29 et le conduit d’alimentation/vidange du vérin 22. Enfin, une vanne de sécurité 35 à tarage réglable, permet de limiter une montée en pression excessive dans le circuit pneumatique. La liaison pneumatique entre l’actionneur 22 et la poignée 15 est réalisée par des canalisations souples et flexibles, regroupées en faisceau 36 pour ne pas nuire à la maniabilité de l’appareil. Le circuit pneumatique d’alimentation du vérin est réglable et adaptable aux différentes pinces auxquel le dispositif de l’invention peut être associé et à la source de pression à laquelle il peut être branché. Ainsi, le distributeur 29 étant ouvert par le pilotage 30 ainsi que le limiteur 33 et la vanne d’échappement 32, on ajuste le débit de sortie du limiteur de débit 34 pour que la pression établie dans le vérin 22 provoque un léger raccourcissement de ce dernier, équilibré par les forces résistant à ce raccourcissement que sont les frottements entre câble et gaine et la force des organes de rappel agissant sur la pince dans son état d’ouverture. Puis, la vanne d’échappement toujours ouverte, on agit sur le limiteur 33 dans le sens de sa restriction de passage pour obtenir un gonflage supplémentaire du muscle donc une fermeture de la pince correspondant à une course d’approche de celle-ci avec l’application d’un effort minimal sur la pièce à traiter par la pince. Ces réglages étant faits pour toute la série d’opérations répétitives à réaliser, l’opérateur n’a plus qu’à agir sur la gachette 32 pour pincer, sertir, couper, … selon la pince qu’il emploie. Les avantages de l’invention sont nombreux. En premier lieu, on mentionnera la souplesse d’utilisation du dispositif, l’actionneur pouvant être éloigné de la zone de travail pour que l’opérateur puisse utiliser sa pince comme bon lui semble. La légèreté, l’aisance de son adaptabilité, le peu d’encombrement et l’autonomie énergétique du dispositif lui permettent d’être employé dans n’importe quelle condition d’utilisation (en atelier, en extérieur, …) et même d’être portatif dans un sac à dos de l’opérateur. L’actionneur peut être avantageusement enfemé dans un carter l’enveloppant avec la structure de son support, carter qui, transparent, permet la visualisation par l’opérateur la quantité d’assistance qu’il peut utiliser en voyant le comportement du muscle peneumatique. . Dispositif d’assistance de la manœuvre manuelle d’un outil-pince (1), possédant deux branches (2, 3) articulées autour d’un axe (4) qui divise chaque branche en une mâchoire 2a, 3a) et une poignée (2b, 3b), caractérisé en ce qu’il comporte un câble (11) fixé par l’une de ses extrémités (10) à une poignée (2a) de la pince et une gaine (13) fixée par l’une de ses extrémités à l’autre poignée (2b) de la pince (1), dans laquelle le câble (11) est logé à coulissement et un actionneur (22) pour déplacer le câble (11) dans la gaine (13) à partir de son autre extrémité (20) au moins dans le sens du serrage de la pince (1). . Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (7, 8) de fixation, démontables, du câble (11) et de la gaine (13) respectivement à chaque branche (2, 3) de la pince, comportent, pour une branche, un doigt (5) portant en extrémité un étrier (9) d’accrochage du câble et pour l’autre branche un doigt (6) pourvu d’une butée (12) ou arrêt de l’extrémité (13a) de la gaine (13) en regard de l’étrier, chaque doigt (5, 6) comportant une partie arrière (5a, 6a) formant attelle de sa fixation à la branche de pince à laquelle il est destiné. . Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque moyen de fixation (7, 8) comporte un collier formé d’une bague (16) extérieure de serrage ouverte avec un moyen (17) de fermeture pour en rétrécir le diamètre intérieur et des moyens internes (18, 19), élastiquement déformables, aptes à réunir étroitement la partie arrière (5a) du doigt (5) et la poignée (2b) lors de la fermeture de la bague (16). . Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’actionneur (22) est fixé à une structure (21) de support, de manière à former la bielle de longueur variable d’un système bielle-manivelle dans lequel la manivelle est un disque (26) en forme de came sur laquelle s’enroule le câble (11) tandis que la structure de support (21) constitue une butée (21a) pour l’autre extrémité (13a) de la gaine qui guide le câble. . Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bielle est formée par un muscle pneumatique (22), prolongé d’un câble moteur (22a) et d’une première came motrice (24), calée en rotation (27) avec le disque-came manivelle (26). . Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une poignée (15) de commande de l’actionneur (22) est fixée sur l’un des doigts (5) susdit et est équipée d’au moins un bouton d’actionnement d’un circuit de commande de cet actionneur (22).