CH652799A5 - Dispositif pour la reception des boulons et leur maintien en cours de pose. - Google Patents

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif pour la réception des boulons et leur maintien en cours de pose, sur une tourelle de foration et de boulonnage, du genre de celles constituées par une poutre montée pivotante autour d'un axe à l'extrémité d'un bras-support et comportant des moyens de guidage en coulissement, suivant une direction parallèle à l'axe de pivotement de la poutre, de deux chariots, l'un pour la foration d'un trou et l'autre pour l'introduction d'un boulon dans le trou foré et pour son serrage, ainsi que des moyens de commande des mouvements d'avance et de recul des deux chariots, d'autres moyens de commande étant prévus pour le pivotement de la poutre de manière à amener le second chariot dans l'axe du trou foré précédemment par le premier chariot, et aussi pour le déplacement en translation de l'ensemble de la poutre parallèlement à son axe de pivotement.

Une tourelle de ce genre, qui trouve son application dans le domaine minier, en particulier pour les travaux de soutènement du toit et des parements d'une galerie de mine, est déjà décrite par exemple par le brevet français N° 1359297. Cette tourelle est équipée pour forer un trou au moyen du premier chariot qui entraîne une mèche de foration, et pour introduire ensuite un boulon d'ancrage dans le trou et le serrer au moyen du second chariot constituant visseuse. Un ancrage de l'appareil sur le toit ou le parement de la galerie est réalisé suivant l'axe de pivotement de la tourelle, pour que l'axe du boulon, avant son opération de pose, corresponde exactement à l'axe du trou foré. Une telle tourelle est avantageusement associée à un magasin à boulons, de manière à pouvoir forer une série de trous et à y introduire des boulons au fur et à mesure, pratiquement sans intervention manuelle.

Dans les réalisations actuelles des tourelles de ce genre, la réception du boulon, s'il est prélevé dans un magasin, et dans tous les cas son maintien en cours de pose sont assurés par deux pinces ou fourchettes dont les supports sont fixés sur la tourelle.

Ces pinces doivent être escamotables pour permettre le passage du second chariot constituant visseuse, ce qui nécessite des pièces mobiles, des axes de pivotement, des ressorts de rappel, des butées... qui en compliquent la construction.

La présente invention élimine ces inconvénients, en fournissant un dispositif simple de réception et de maintien des boulons permettant la suppression des pinces actuelles, ce dispositif mettant à profit les plaques généralement portées par les boulons d'ancrage, et primitivement destinées à favoriser l'appui des têtes de boulons contre la roche, pour centrer et retenir les boulons.

A cet effet, le dispositif selon l'invention pour la réception des boulons et leur maintien en cours de pose sur une tourelle de foration et de boulonnage comprend une pièce de centrage portée par la tourelle dans sa partie antérieure et située dans l'axe du second chariot, ladite pièce de centrage comportant une ouverture débouchant latéralement, pour l'introduction latérale d'un boulon et le passage axial de la clé de vissage du second chariot, tandis que la plaque d'appui du boulon est retenue contre la partie de la pièce de centrage tournée vers l'avant de la tourelle.

Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, adaptée notamment à des boulons pourvus d'une plaque d'appui de forme circulaire, la pièce de centrage comporte un logement cylindrique dont le fond est tourné vers l'avant de la tourelle, ce logement débouchant latéralement comme l'ouverture qui le prolonge, et possédant un diamètre supérieur à la largeur de ladite ouverture.

On réalise ainsi un dispositif de réception et de maintien des boulons sans aucune pièce mobile, extrêmement simple et peu encombrant, qui se suffit à lui-même du moins dans le cas d'un boulonnage vertical, donc un boulonnage de toit, avec ou sans utilisa-

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tion d'un magasin à boulons. Dans les deux cas, le boulon est parfaitement centré sur l'axe de boulonnage, d'un côté par la clé de vissage équipant le second chariot de la tourelle, et de l'autre côté par sa propre plaque d'appui, introduite et centrée dans le logement cylindrique de la pièce de centrage. Le logement cylindrique peut posséder une entrée évasée, favorisant l'introduction de la plaque du boulon dans ce logement, notamment dans le cas d'utilisation d'un magasin à boulons; en effet, le transfert du boulon depuis le magasin vers la tourelle s'effectue par gravité, la plaque du boulon tombant dans le logement, jusqu'à venir reposer sur le fond de ce logement. Ensuite, au cours du vissage, le boulon coulisse librement dans sa plaque qui reste posée au fond du logement, jusqu'à ce que la tête du boulon arrive en contact avec la plaque et l'entraîne avec elle vers le toit de la galerie. En fin de vissage, la clé du second chariot traverse l'ouverture de la pièce de centrage, la largeur de cette ouverture étant prévue suffisante pour le passage de la clé, tout en restant inférieure au diamètre du logement qui correspond sensiblement à celui de la plaque d'appui du boulon.

Dans le cas d'un boulonnage suivant une direction quelconque, non verticale, l'introduction et la retenue du boulon sur la pièce de centrage ne peuvent évidemment être assurées par la seule gravité. Le dispositif de réception et de maintien selon l'invention est, dans ce cas, complété par un vérin de bridage du type rotatif et linéaire, porté par la tourelle dans sa partie antérieure, et déplaçant en rotation et en translation un poussoir apte à être placé soit en regard de la pièce de centrage, soit sur le côté de la pièce de centrage, et apte à être rapproché de ladite pièce de manière à serrer la plaque d'appui d'un boulon entre lui-même et cette pièce. Le déplacement linéaire du vérin de bridage permet ainsi de pousser la plaque du boulon dans le logement correspondant de la pièce de centrage. Quant au mouvement rotatif de ce vérin, il permet de dégager entièrement le passage de la plaque et de la clé de vissage, en fin d'introduction du boulon dans le trou foré. Le poussoir animé par le vérin de bridage peut être pourvu, à son extrémité libre, d'un téton tourné vers l'arrière, par l'intermédiaire duquel ce poussoir s'appuie sur la plaque du boulon, en absorbant la profondeur du logement cylindrique de la pièce de centrage. Dans une variante, le logement cylindrique est supprimé, la plaque du boulon étant simplement maintenue par pinçage entre la face antérieure de ladite pièce et le poussoir; cette variante simplifie l'usinage de la pièce de centrage, et supprime aussi le téton du poussoir, et elle présente surtout l'avantage de pouvoir s'appliquer à des boulons munis de plaques d'appui de forme quelconque, par exemple de plaques d'appui de forme carrée, la plus courante actuellement.

Dans le cas d'une tourelle alimentée à partir d'un magasin à boulons, le dispositif de réception et de maintien des boulons objet de la présente invention est avantageusement complété par au moins deux mâchoires montées pivotantes suivant un même axe sur le magasin à boulons, à rencontre de ressorts de rappel, et aptes à centrer le boulon dans l'axe du second chariot constituant visseuse et à retenir ce boulon avant et pendant son transfert du magasin à la tourelle. Ces mâchoires disposées sur le magasin remplacent, d'une façon beaucoup plus simple, les pinces actuelles portées par la tourelle. Elles permettent, quelle que soit l'orientation de la tourelle, de maintenir le premier boulon présenté par le magasin dans l'axe du chariot constituant visseuse, jusqu'à ce que le boulon soit entièrement pris en charge par l'action du vérin de bridage serrant sa plaque, et par l'avance du second chariot amenant la clé de vissage autour de l'extrémité postérieure du boulon. Les mâchoires doivent ensuite permettre l'extraction du boulon, maintenu par ses deux extrémités sur la tourelle, lors du pivotement de la tourelle amenant le second chariot dans l'axe du trou précédemment foré par le premier chariot.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif pour la réception des boulons et leur maintien en cours de pose, sur une tourelle de foration et de boulonnage:

la fig. 1 est une vue de face d'une tourelle de foration et de boulonnage, équipée du dispositif selon la présente invention pour la réception des boulons et leur maintien en cours de pose;

la fig. 2 est une vue en bout avec coupe partielle de cette tourelle, associée à un magasin à boulons;

la fig. 3 est une vue de détail, à l'échelle agrandie, de l'extrémité de la tourelle des fig. 1 et 2 munie du dispositif de réception et de maintien des boulons;

la fig. 4 est une vue en plan par-dessus plus détaillée du magasin à boulons de la fig. 2, montrant les mâchoires de retenue des boulons pendant leur transfert entre le magasin et la tourelle;

la fig. 5 est une vue de côté, avec coupes partielles, montrant la partie supérieure du magasin à boulons, en correspondance avec la fig. 4.

Sur les fig. 1 à 3 est représentée une tourelle de foration et de boulonnage, désignée dans son ensemble par le repère 1, et supposée orientée verticalement. La tourelle 1 comprend une poutre 2, montée pivotante et coulissante sur un caisson-support 3 suivant un axe 4. Le caisson-support 3, possédant une forme en col de cygne, est lui-même monté basculant à l'extrémité d'un bras-support non représenté, porté par un engin minier.

La poutre 2 porte deux rails 5 et 6, parallèles à son axe 4 de pivotement et de coulissement, pour le guidage en translation de deux chariots 7 et 8. Le premier chariot 7 constitue une perforatrice équipée d'une mèche de foration 9, pouvant traverser un pot de captage des poussières 10 porté par une extrémité de la poutre 2. Le second chariot 8 constitue une visseuse pour le serrage d'un boulon 11, prélevé dans un magasin à boulons 12 porté par le caisson-support 3.

Le mouvement de pivotement de la tourelle 1 autour de l'axe 4 est commandé par un premier vérin 13, articulé entre un point fixe 14 du caisson-support 3 et une bielle 15 liée en rotation, par l'intermédiaire d'un tube 16, avec la poutre 2. L'avance et le recul des deux chariots 7 et 8 sont ici obtenus par un seul vérin commun 17, dont le corps est lié à la poutre 2 et dont la tige déplace une poulie double 18, dans une gorge de laquelle passe un câble moufié 19, qui passe aussi sur deux poulies de renvoi 20 et 21 et dont les extrémités sont attachées respectivement aux deux chariots 7 et 8. Lorsqu'on immobilise un des chariots et que le vérin 17 s'allonge, l'autre chariot est déplacé vers l'avant. Le recul de l'un ou l'autre des chariots 7 et 8, commandé par la rétraction du vérin 17, est assuré par l'intermédiaire d'un dispositif inverse, constitué par un autre câble moufié 22 passant dans une seconde gorge de la poulie 18 ainsi que sur des poulies de renvoi 23 et 24, ses extrémités étant aussi attachées aux chariots 7 et 8.

L'invention concerne plus particulièrement, sur la tourelle 1 dont les caractéristiques connues viennent d'être rappelées, un dispositif désigné dans son ensemble par le repère 25 et servant à la réception des boulons 11 et au maintien des boulons en cours de pose, la structure de ce dispositif étant bien visible aux fig. 2 et 3.

Le dispositif 25 comprend principalement une pièce de centrage 26, portée par l'extrémité antérieure du rail 6 le long duquel se déplace le second chariot 8 constituant la visseuse. La pièce de centrage 26, qui s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale du rail 6, comporte un logement cylindrique 27 dont le fond est tourné ves l'avant de la poutre 2, et une ouverture 28 de profil en U, ayant une largeur L inférieure au diamètre D du logement 27, l'ouverture 28 traversant toute l'épaisseur de la pièce 26 entre le fond du logement 27 et la face postérieure de cette pièce. Le logement 27 et l'ouverture 28 débouchent sur le côté de la pièce 26 qui est opposé au rail 6.

Dans la forme d'exécution représentée au dessin, le dispositif 25 destiné au maintien des boulons comprend encore un vérin de bridage 29, dont le corps 30 est porté par la poutre 2 et situé au niveau de la pièce de centrage 26. Il s'agit d'un vérin du type rotatif et linéaire, dont la tige 31 est à la fois coulissante et pivotante suivant l'axe 32 du corps 30. L'extrémité extérieure de la tige 31

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porte un poussoir en forme de bras radial 33, lui-même pourvu à son extrémité libre d'un téton 34 tourné vers l'arrière.

Le dispositif de réception et de maintien des boulons comprend encore des organes portés par le magasin à boulons 12 qui, dans la forme de réalisation représentée, comprend un bâti 35 fixé au cais-son-support 3 de la tourelle 1 et portant au moins deux chaînes sans fin 36 situées dans des plans parallèles, chaque chaîne 36 étant munie de paires de griffes 37 pour la retenue des boulons 11, et passant sur deux pignons 38 et 39, l'un d'entraînement et l'autre de renvoi (voir fig. 4 et 5). Les organes complémentaires portés par le magasin 12 sont constitués par au moins deux mâchoires 40, montées pivotantes suivant un axe 41 qui est confondu avec l'axe de rotation des pignons de renvoi 39 des chaînes sans fin 36. Plus particulièrement, comme le montre la fig. 5, chaque mâchoire 40 possède une forme d'étrier s'articulant sur l'axe 41 de part et d'autre du pignon voisin 39.

Un ressort de rappel hélicoïdal 42 relie chaque mâchoire pivotante 40 à un doigt 43 porté par une tige 44 solidaire du bâti 35 du magasin à boulons 12. Le pivotement de la mâchoire 40, à l'encontre de la force de rappel du ressort 42, est limité par une vis de butée 45, la position de repos de la mâchoire 40 étant celle indiquée en traits mixtes sur la fig. 4.

Le fonctionnement de la tourelle de foration et de boulonnage 1, équipée du dispositif selon l'invention pour la réception des boulons 11 et leur maintien en cours de pose, est le suivant:

La tourelle 1 est initialement ancrée au rocher par sa pointe 46 située à l'extrémité antérieure de l'axe de pivotement 4 de la poutre 2, et elle est d'abord placée au moyen du vérin 13 dans sa position de foration représentée en traits continus sur la fig. 2, position pour laquelle l'axe de la mèche 9 coïncide avec l'axe du trou à forer. Par coulissement le long de l'axe 4, la poutre 2 est en outre avancée jusqu'à ce que le pot de captage des poussières 10 vienne en contact avec le rocher. Le premier chariot 7 est mis en action pour forer le trou à l'aide de la mèche 9.

Puis le premier boulon présenté par le magasin 12 est pris en charge par la tourelle 1, l'axe du second chariot 8, constituant visseuse, se situant à proximité de l'extrémité avant du magasin 12. Le premier boulon 11 est amené dans l'axe du second chariot 8 par le mécanisme connu d'entraînement des chaînes 36 du magasin 12. A l'approche de cet axe, le premier boulon 11 décrit une trajectoire en arc de cercle, en entraînant avec lui les mâchoires 40 qui pivotent autour de l'axe 41 en comprimant les ressorts de rappel 42, jusqu'à la position d'arrêt imposée par les vis de butée 45 (voir fig. 2 et 4). En même temps, la tige du boulon 11 s'introduit latéralement dans l'ouverture 28 de la pièce de centrage 26. Le boulon 11 considéré, ainsi amené exactement dans l'axe du second chariot 8, y est initialement maintenu par pinçage entre les mâchoires 40 et les griffes 37 située en regard.

Le vérin de bridage 29 déplace alors le poussoir 33, initialement escamoté sur le côté de la pièce de centrage 26, en le faisant pivoter vers une position utile dans laquelle ce poussoir 33 est placé en regard de la pièce de centrage 26, son téton 34 faisant face à la plaque d'appui circulaire 47 du boulon 11. Ensuite le vérin 29 est alimenté de manière à rapprocher le poussoir 33 de la pièce de centrage 26; le téton 34 s'applique sur la plaque 47 du boulon 11 de manière à la pousser jusqu'au fond du logement cylindrique 27 de la pièce 26. La commande du vérin de bridage 29 intervenant à ce moment est assurée soit manuellement par ordre de l'opérateur, par tout organe de contrôle classique (hydraulique ou électro-hydraulique), soit automatiquement par tout système à capteur de présence (par pression, par contact mécanique, par détection de proximité, etc.) conjugué au magasin à boulons 12.

Enfin, le second chariot 8 est avancé de manière que sa clé de vissage 48 (voir fig. 1) vienne entourer l'extrémité arrière du boulon 11. Ce boulon 11 se trouve donc finalement retenu et centré, à l'avant, par sa plaque d'appui 47 appuyée au fond du logement cylindrique 27 de la pièce 26 et, à l'arrière, par la clé de vissage -i8.

La poutre 2 de la tourelle 1 peut alors pivoter autour de l'axe 4, sous la commande du vérin 13, jusqu'à ce que le boulon 11, pris en charge comme décrit ci-dessus, soit amené dans l'axe du trou précédemment foré. Au cours de ce déplacement, la force du vérin 13 extrait le boulon 11 des mâchoires 40, qui se trouvent ainsi elles-mêmes libérées et reviennent à leur position de repos, sous l'effet des ressorts de rappel 42, pour être prêtes à recevoir un nouveau boulon à prélever.

Au cours de l'avance du chariot 8 permettant l'introduction et le serrage du boulon 11 dans le trou précédemment foré, le vérin de bridage 39 est actionné de manière à ramener le poussoir 33 en position escamotée; en fin de vissage, la clé 48 peut ainsi traverser l'ouverture 28 de la pièce de centrage 26, la tête du boulon 11 entraînant avec elle la plaque 47 qui se trouve extraite du logement cylindrique 27 et amenée jusqu'au contact du rocher. L'escamotage du poussoir 33 peut être commandé automatiquement, comme son intervention précédente.

La description du fonctionnement donnée ci-dessus, valable si la tourelle 1 est associée à un magasin à boulons et pour une orientation quelconque de la tourelle 1, montre le rôle de tous les organes du dispositif qui interviennent dans ce cas de façon combinée: plaque de centrage 26, vérin de bridage 29 et mâchoires 40.

Dans le cas d'un boulonnage effectué verticalement, avec ou sans magasin à boulons 12, le vérin de bridage 29 peut ne pas intervenir, la plaque d'appui 47 du boulon s'introduisant dans le logement cylindrique 27 de la pièce de centrage 26, et s'y maintenant, par l'effet de la gravité. Dans ce cas notamment, le logement 27 peut posséder une entrée évasée 49 (voir fig. 3), facilitant l'introduction et le centrage de la plaque 47 dans ledit logement.

En l'absence de magasin à boulons, et dans le cas d'un boulonnage suivant une direction quelconque dans l'espace, les mâchoires 40 disparaissent évidemment, mais le vérin de bridage 29 intervient pratiquement de la même manière que décrit précédemment, la seule différence étant que le boulon 11 et sa plaque 47 sont introduits manuellement dans leurs logements respectifs de la clé 48 et de la pièce 26, au lieu d'être présentés dans l'axe du second chariot 8 par le magasin à boulons 12.

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1. Dispositif pour la réception des boulons et leur maintien en cours de pose, sur une tourelle de foration et de boulonnage (1) constituée par une poutre (2) montée pivotante autour d'un axe (4) à l'extrémité d'un bras-support (3) et comportant des moyens de guidage en coulissement (5, 6), suivant une direction parallèle à l'axe de pivotement de la poutre (2), de deux chariots (7, 8), l'un pour la foration d'un trou et l'autre pour l'introduction d'un boulon (11) dans le trou foré et pour son serrage, ainsi que des moyens de commande (17 à 24) des mouvements d'avance et de recul des deux chariots (7, 8), d'autres moyens de commande (13, 15) étant prévus pour le pivotement de la poutre (2) de manière à amener le second chariot (8) dans l'axe du trou foré précédemment par le premier chariot (7), et aussi pour le déplacement en translation de l'ensemble de la poutre (2) parallèlement à son axe de pivotement (4), caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de centrage (26) portée par la tourelle (1) dans sa partie antérieure et située dans l'axe du second chariot (8), ladite pièce de centrage (26) comportant une ouverture (28) débouchant latéralement, pour l'introduction latérale d'un boulon (11) et le passage axial de la clé de vissage (48) du second chariot (8), tandis que la plaque d'appui (47) du boulon (11) est retenue contre la partie (27) de la pièce de centrage (26) tournée vers l'avant de la tourelle (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, adapté notamment à des boulons (11) pourvus d'une plaque d'appui (47) de forme circulaire, caractérisé en ce que la pièce de centrage (26) comporte un logement cylindrique (27) dont le fond est tourné vers l'avant de la tourelle (1), ce logement (27) débouchant latéralement comme l'ouverture (28) qui le prolonge, et possédant un diamètre (D) supérieur à la largeur (L) de ladite ouverture (28).

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REVENDICATIONS

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le logement cylindrique (27) de la pièce de centrage (26) possède une entrée évasée (49).

4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'ouverture (28) de la pièce de centrage (26) possède un profil en U.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pièce de centrage (26) est portée par l'extrémité antérieure du rail (6) le long duquel coulisse le second chariot (8), et s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale dudit rail (6).

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un vérin de bridage (29) du type rotatif et linéaire, porté par la tourelle (1) dans sa partie antérieure, et déplaçant en translation et en rotation un poussoir (33) apte à être placé soit en regard de la pièce de centrage (26), soit sur le côté de la pièce de centrage, et apte à être rapproché de ladite pièce (26) de manière à serrer la plaque d'appui (47) d'un boulon (11) entre lui-même et cette pièce (26).

7. Dispositif selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que le poussoir (33), en forme de bras radial, animé par le vérin de bridage (29), est pourvu à son extrémité libre d'un téton (34) tourné vers l'arrière, par l'intermédiaire duquel ce poussoir (33) s'appuie sur la plaque (47) du boulon (11), en absorbant la profondeur du logement cylindrique (28) de la pièce de centrage (26).

8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, pour tourelle de foration et de boulonnage (1) associée à un magasin à boulons (12), caractérisé en ce qu'il comprend encore au moins deux mâchoires (40) montées pivotantes suivant un même axe (41), sur le magasin à boulons (12), à l'encontre de ressorts de rappel (42), et aptes à centrer le boulon (11) dans l'axe du second chariot (8) constituant visseuse et à retenir ce boulon (11) avant et pendant son transfert du magasin (12) à la tourelle (1).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que, dans le cas d'un magasin à boulons (12) comprenant au moins deux chaînes sans fin (36) munies de griffes (37) pour la retenue des boulons (11) et passant chacune sur deux pignons (38, 39), l'axe de pivotement (41) des mâchoires (40) est confondu avec l'axe de rotation de l'un de ces pignons (39).