EP1508665A1 - Equipement de travail des sols pour des travaux de forage et de plantation - Google Patents

Equipement de travail des sols pour des travaux de forage et de plantation Download PDF

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EP1508665A1
EP1508665A1 EP04292034A EP04292034A EP1508665A1 EP 1508665 A1 EP1508665 A1 EP 1508665A1 EP 04292034 A EP04292034 A EP 04292034A EP 04292034 A EP04292034 A EP 04292034A EP 1508665 A1 EP1508665 A1 EP 1508665A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mast
auger
base
sled
rails
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04292034A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bernard Coeuret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1508665A1 publication Critical patent/EP1508665A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/023—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting the mast being foldable or telescopically retractable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/22—Rods or pipes with helical structure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/024—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting having means for adapting to inclined terrain; having means for stabilizing the vehicle while drilling

Definitions

  • the present invention relates to a working equipment of the ground for drilling or planting work, intended to be installed on a transport vehicle such as a tractor.
  • Such screws are generally used for work foundation.
  • the present invention aims to achieve equipment working soil to perform drilling or planting in a simple and effective way with equipment allowing multiple applications.
  • This equipment makes it possible to carry out drilling or planting, that is to say, especially precisely oriented holes whatever the inclination of the soil.
  • This orientation can be vertical as is often the case. But it is also possible to achieve work on a different axis.
  • This work axis can be set from automatically or by the operator.
  • This equipment offers a great flexibility of use because of the simplicity and robustness of its structure.
  • This structure simple allows the equipment to be used in difficult conditions, example in areas of difficult access. Because of this simplicity, the equipment is very easily controllable and the driver of the equipment can work precisely so as to position the location of the work, ie the tool at the precise location that to control the evolution of work. The positioning of the tool is done precise way even in irregular terrain since the driver can not only to orient the mast but also once the vehicle stopped near the work site, move the tool holder by the moving frame transversely.
  • the equipment may be mounted on a vehicle such as a tractor, in particular an agricultural tractor, on its coupling in three points, either at the front or at the back. It is however preferable for make the work easier that the tool is perfectly visible from driving position and that the vehicle equipped with the equipment is a vehicle particular, either wheeled or chain.
  • This equipment can also be installed on a platform rotation carried by the vehicle and in this case the flexibility of use is even greater because the driver will not only have the translation of the mobile frame relative to the mast to position the tool but it can also combine this possibility with a pivoting.
  • the mast may consist of a single piece telescopic for some applications, it is interesting to have a greater working height than that offered by a single mast whose height is necessarily reduced to comply with the regulations or to facilitate the movement of the vehicle on not necessarily cleared at the top, so it is interesting that the mast is a telescopic mast.
  • This realization of the frame is particularly simple and robust since it is limited to the functional elements. This robustness also makes it possible to effectively absorb the forces transmitted by the tool to the tool holder.
  • the toolholder comprises an engine hydraulic axis rotation parallel to the axis of movement of the sled along the mast.
  • This hydraulic motor is powered by the hydraulic system of the vehicle.
  • the liftable and adjustable equipment in translation and, where appropriate, even pivoting if the equipment is carried by a platform rotating of the vehicle, allows a very efficient use of the auger to carry out plantations.
  • the auger it is possible to make planting holes with excellent conditions of implantation since the earth of the hole is evacuated not as measured by the rotation of the auger but in the form of a plug which is ripped off. Indeed, thanks to these special features and freedom of movement given to the auger by the toolholder and the movable carriage along the mast, the auger does not dig a hole by loosening the earth she works and by chilling the outline of the cylindrical hole but, at contrary, this auger is screwed into the ground to the required depth. AT this moment the auger and the plug of earth in which is screwed, can be torn off by the lift of the truck.
  • the earthen stopper can then be dropped next to the hole where at an appropriate place downhill again the auger and laying it on the ground.
  • the evacuation of the land of the auger is done simply and naturally and if the earth is agglutinated, especially if it is a wet or clayey earth, a reverse rotation of the auger supported on the ground allows to evacuate the earth.
  • the universal joint connecting the body of the auger to the tool holder offers a great flexibility of use both during screwing the auger in the ground, in case it encounters an obstacle passenger on its way, the auger could slightly deflect.
  • the universal joint allows to support the auger loaded, on the ground, so as to tilt it and evacuate more naturally the earthen plug.
  • the wall of the hole is not icy or compacted but remains in its natural state.
  • the roots will progress naturally in this wall without being prevented by the surface iced and compacted as is the case with the usual augers turn in the hole they make and do not screw themselves talk in the ground.
  • the invention relates to a device tillage for excavation or planting work.
  • This equipment is intended to be installed on a transport vehicle for example on the three-point hitch of a tractor or preferably on a vehicle designed for this purpose so that the driver can see the equipment for the execution of the works.
  • This equipment is equipped with a tool holder for a tool drilling such as a drill or auger to make holes in the soil and extract the load.
  • a tool drilling such as a drill or auger
  • the axis of the drilling / hole is vertical but it can also be inclined; the rotary tool rotates about this axis along which he must also perform a translational motion for to sink and to extract the earth.
  • the equipment consists of a mast 1 carried by a base 2 connected to the vehicle not shown.
  • the mast 1 tilting door carries a carriage 3 provided with a rotary tool holder 4 whose axis of ZZ rotation is parallel to the axis of movement of the carriage 3 along the mast 1.
  • the carriage 3 is formed of a sled 31 movable along the mast and of a frame 32 with a frame 33 movable transversely to the movement of the sled 31.
  • the various angle settings of the mast 1 and translation of the frame 33 make it possible to place the axis of the tool (or the axis of the tool holder ZZ) according to the work to be performed, the carriage 3 moving on the mast according to the progress of the work.
  • the telescopic mast 1, carried by the base 2 installed on the vehicle not shown, is formed of a fixed lower portion 11 and a top part 12 deployable.
  • the lower part 11 is completed by a double clevis 11-1 which overlaps a cross member 21 of the base 2 while being connected thereto by an axis 22.
  • the orientation movement of the mast 1 is preferably controlled by a single joystick, mobile around a kneecap and control the combined movement of the three cylinders for the orientation of the mast, another joystick controls the extension or retraction movement of the mast.
  • the adjustment of the orientation of the mast can also be done automatically by servoing on a direction of instruction especially the vertical direction.
  • the different means driving the cylinders mast adjustment can be controlled by a microprocessor.
  • the mast 1 pivots around the axis XX relative at the base 2, and with the base 2, around the axis YY relative to the vehicle, the carriage 3 moving along the axis ZZ, along the mast 1.
  • the carriage 3 is movable along the mast 1 in particular along of its extensible portion 12 via its slider 31 sliding / rolling on the mast by being restrained by cables passing over a pulley 14 at the top end of the mast 1.
  • the other end of the cables is connected to an unrepresented jack housed inside the mast and whose the extension / retraction controls the lowering / raising of the sling 31 that is to say, the carriage 3.
  • the sled 31 comprises guiding means 31-1 on the mast and it is provided with receiving members 31-2, 31-3 receiving the frame 32 by its fasteners 32-2; 32-3.
  • Figure 3 shows a front view of the equipment of which the base 2 is horizontal and the mast 1 vertical.
  • Figure 4 shows a situation analogous except that the vehicle is in a slope and so the base 2 is inclined. In this case we control the tilt cylinders to put the mast 1 in the vertical position or give it the desired inclination.
  • the base 2 carrying the mast 1 is formed of a main cross member 21 on which is articulated the mast 1, two triangular flanges 23 at the end of cross-member 21 and a cross-member 24 bearing the bearings 25, 26 for the lateral cylinders 5, 6.
  • the base 2 comprises two coupling members 27, 28 for the vehicle. These bodies are formed by the base of the flanges 23 and a respective tab 27-1, 28-1, connected to the cross member, carrying two aligned axes 27-2, 28-2 on the YY direction allowing the pivoting movement referred to above around the YY axis.
  • the main cross member 21 is provided with a bearing orifice 22 for the passage of the axis provided at the lower end of the mast 1.
  • the axis XX of this orifice 22 is situated in the longitudinal plane of the equipment and consequently that of the vehicle while the two axes of connection and articulation 27-2, 28-2 of the base 2 in the vehicle bearings are transversely oriented (YY) according to the orientation convention chosen here.
  • the flanges 23 of the base connected at the top by the upper crossbar 24 are reinforced by two side gussets 29 connecting the main cross member 21 to the flanges 23 and the lower cross member 21 to form a rigid frame.
  • the upper crossbar 24 comprises each end a bearing formed of two legs and a hinge axis to each receive the lower end of one of the lateral cylinders of tilt adjustment.
  • the tab 13 of the mast to which is connected the upper end 5-2, 6-2 of the two lateral cylinders 5, 6 and the crossbar 24 of the base are offset relative to the mast 1 so that the side cylinders 5, 6 do not interfere with the movement of the carriage 3 and the passage from his rear roller 31-1.
  • Cylinders 5, 6 and their joints end are preferably located in a plane parallel to the mast 1.
  • Figures 6 and 7 show the structure of the carriage 3 without the 31.
  • the trolley 3 consists of a trolley provided with receiving means for receiving the frame 32.
  • the frame 32 has two upper hooks 32-2 and two hooks lower 32-3.
  • the upper brackets 31-1 simply come engage over the upper edge 31-2 of the sling 31 and the two lower hooks 32-3, cover a bar or lower tab 31-1 of the 31.
  • the locking of the chassis 32 to the sling 31 is done by a pin 32-4 blocked by a pin in each of the lower hooks 32-3.
  • the frame 32 has two lateral supports 32-5, 32-6 carrying the fasteners 32-2, 32-3. These two lateral supports are connected by two 32-7 transverse guide rails and one 32-5 of them carries actuator 32-8 cylinder-shaped parallel to guide rails 32-7.
  • the rails receive the movable frame 33.
  • the movable frame 33 is connected to the actuator 32-8 to move along the rails, that is to say transversely to the mast 1.
  • the vertical movement of the sled 31 combined with the movement transversal mobile frame 33 allows to position exactly the ZZ axis of the motorized tool holder 4.
  • the mobile frame 33 comprises a high sleeve 33-3and a bottom sleeve 33-4 connected to the sides 33-1, 33-2 of the frame and sliding on the respective rail 32-7.
  • the rails are tubes of round section of the same than the sleeves.
  • the bottom 33-5 of the frame is extended forward beyond sleeves 33-3, 33-4 and is connected by gussets 33-6 to the sides 33-1, 33-2 of the frame. This creates a location for the tool holder 4.
  • Actuator cylinder 32-8 is connected to one of the supports 32-5 of the chassis 32 by a hinge 32-9 offset to the outside, on the side of the chassis.
  • the 32-8 cylinder also crosses the side opposite 33-1 of the frame 33.
  • the motorized tool holder 4 equipping the mobile frame 33 is preferably constituted by a hydraulically powered motor controlled by the hydraulic circuit of the vehicle.
  • the output shaft 41 of the tool holder 4 is a spline shaft straight on which a coupling sleeve is locked in rotation of complementary shape belonging to the tool.
  • Figures 8, 9A, 9B show the equipment combined with a auger 5.
  • the auger 15 is composed of a tubular body 151 carrying a helical thread 152.
  • the upper end of the body comprises an organ in the form of a sleeve 153 internally corrugated with grooves parallel to the axis (ZZ), complementary to those of the tip 41 of the output shaft of the tool holder 4.
  • the sleeve 153 comprises also one or two orifices 153-1 for passing a needle or pin for locking in translation, the sleeve 153 on the output shaft of the tool holder. This pin is put in place once the sleeve 153 engaged on the output shaft 41of the tool holder 4.
  • the tubular body 151 of the auger is connected to the sleeve coupling with a universal joint 154.
  • the lower end of the tubular body carries a tip reinforced perforation 155 optionally provided with treated wafers, like a drill bit of puncher to attack the hard parts of the ground and in particular the possible pieces of rock encountered.
  • the leading edge 152-1 of the net that enters the ground is a reinforced edge preferably lined with 152-2 teeth to promote penetration and protect the edge of the net against wear.
  • the number of turns of the helical thread 152 of the auger 15 depends in particular on the use of the auger and the depth of the hole to achieve as well as the nature of the soil.
  • the equipment of Figure 8 with the auger 15 is used to preferably under the following conditions:
  • the articulation of the universal joint 154 makes it possible to absorb the possible slight deviations of trajectory of the auger 15 meeting an obstacle in the ground.
  • the auger 15 When the auger 15 is at the desired depth, it raises the carriage 3 with the auger 15 without moving the mast 1 to extract the earth plug held between the turns 152 of the auger.
  • the tearing of the earth plug with the auger is very interesting for plantations, because the auger has simply screwed in the ground without shearing the wall of the hole, the earth will be torn off and the wall will not be icy, significantly promoting recovery and development plantations made in this hole.

Landscapes

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Abstract

Equipement installé sur un véhicule de transport tel qu'un tracteur comprenant un mât (1, 11) porté par une embase (2) se montant sur le véhicule, le mât, réglable en inclinaison ainsi qu'en longueur, recevant un chariot (3) mobile sur sa longueur. Le chariot (3) se compose d'un traîneau coulissant sur le mât et muni d'organes de réception, d'un châssis monté sur le traîneau ayant des rails transversaux et un actionneur, ainsi que d'un cadre mobile (33) monté sur les rails transversaux, relié à l'actionneur et muni d'un porte-outil motorisé (4) pour recevoir une tarière (15) destinée à travailler parallèlement à l'axe de déplacement du traîneau le long du mât (1). Le diamètre (D) du filet hélicoïdal de la tarière (15) est lié à son pas (P) par la relation D = Π•P. <IMAGE>

Description

Domaine de l'invention
La présente invention concerne un équipement de travail du sol pour des travaux de forage ou de plantation, destiné à être installé sur un véhicule de transport tel qu'un tracteur.
Etat de la technique
Il existe de multiples formes d'équipements pour le travail du sol.
Il existe en particulier des engins munis d'une tarière pour réaliser des piles de béton dans le sol. Dans le cas de ces engins, la tarière est une vis d'Archimède remontant directement le sol au fur et à mesure de sa progression. Une telle vis tourne dans le trou et produit son vissage.
De telles vis sont généralement utilisées pour des travaux de fondation.
Il existe également des tarières manuelles.
But de l'invention
La présente invention a pour but de réaliser un équipement de travail du sol permettant de réaliser des travaux de forage ou de plantation d'une manière simple et efficace avec un équipement permettant des applications multiples.
Exposé et avantages de l'invention
A cet effet, l'invention concerne un équipement du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend :
  • un mât porté par une embase se montant sur le véhicule, ce mât, réglable en inclinaison (AV-AR et G-D) ainsi qu'en longueur, recevant un chariot mobile sur sa longueur,
  • ce chariot comprenant
    • un traíneau coulissant sur le mât et muni d'organes de réception,
    • un châssis monté sur le traíneau ayant
      • des rails transversaux,
      • un actionneur,
    • un cadre mobile monté sur les rails transversaux, relié à l'actionneur et muni d'un porte-outil motorisé pour recevoir un outil destiné à travailler parallèlement à l'axe de déplacement du traíneau le long du mât.
Cet équipement permet de réaliser des travaux de forage ou de plantation, c'est-à-dire surtout des trous orientés de manière précise quelle que soit l'inclinaison du sol. Cette orientation peut être verticale comme cela est souvent le cas. Mais il est également possible de réaliser des travaux suivant un axe différent. Cet axe de travail peut être réglé de manière automatique ou par l'opérateur.
Cet équipement offre une très grande souplesse d'utilisation du fait de la simplicité et de la robustesse de sa structure. Cette structure simple permet d'utiliser l'équipement dans des conditions difficiles, par exemple dans des zones d'accès difficiles. Du fait de cette simplicité, l'équipement est très facilement contrôlable et le conducteur de l'équipement peut travailler de manière précise tant pour positionner l'emplacement du travail, c'est-à-dire l'outil à l'emplacement précis que pour contrôler l'évolution du travail. Le positionnement de l'outil se fait de manière précise même en terrain irrégulier puisque le conducteur peut non seulement orienter le mât mais également une fois le véhicule arrêté près de l'emplacement du travail, déplacer le porte-outil par le cadre mobile transversalement.
L'équipement peut être monté sur un véhicule tel qu'un tracteur, notamment un tracteur à usage agricole, sur son attelage en trois points, soit à l'avant, soit à l'arrière. Il est toutefois préférable pour faciliter la conduite des travaux que l'outil soit parfaitement visible du poste de conduite et que le véhicule muni de l'équipement soit un véhicule particulier, soit à roues, soit à chaíne.
Cet équipement peut également être installé sur une plate-forme tournante portée par le véhicule et dans ce cas la souplesse d'utilisation est encore plus grande car le conducteur disposera non seulement de la translation du cadre mobile par rapport au mât pour positionner l'outil mais il pourra également combiner cette possibilité à un pivotement.
De façon avantageuse :
  • le mât comprend une embase en forme de traverse munie de moyens d'attelage à un véhicule portant le pied du mât par une liaison articulée,
  • le mât formé d'au moins deux tubes télescopiques est réglé en longueur et en inclinaison par deux vérins latéraux reliés à l'embase et par un vérin médian relié à l'engin, l'embase avec le mât est inclinable par rapport à l'engin.
Bien que le mât puisse être constitué d'une seule pièce non télescopique pour certaines applications, il est intéressant de disposer d'une hauteur de travail plus importante que celle offerte par un seul mât dont la hauteur est nécessairement réduite pour respecter la réglementation routière ou pour faciliter les déplacements du véhicule sur des terrains non nécessairement dégagés en partie haute, il est donc intéressant que le mât soit un mât télescopique.
De façon avantageuse, le châssis comprend :
  • des supports latéraux montés sur les organes de réception du traíneau par des moyens de fixation et portant des rails formés par deux tubes reliés aux supports par leurs extrémités,
  • un actionneur en forme de vérin parallèle aux rails.
La séparation du chariot en un traíneau installé de manière définitive sur le mât et d'un châssis portant le cadre de translation ainsi que le porte-outil offre une souplesse d'utilisation de l'équipement. En démontant le châssis, on peut installer d'autres outils ou accessoires sur le traíneau tels qu'une fourche pour lever et transporter des charges.
De façon avantageuse, le cadre mobile comprend :
  • des manchons de coulissement montés sur les rails,
  • un point d'articulation pour l'extrémité du vérin,
  • une plaque de base et des goussets de renforcement pour le porte-outil motorisé.
Cette réalisation du cadre est particulièrement simple et robuste puisqu'elle se limite aux éléments fonctionnels. Cette robustesse permet également d'absorber efficacement les efforts transmis par l'outil au porte-outil.
De façon avantageuse, le porte-outil comporte un moteur hydraulique d'axe de rotation parallèle à l'axe de déplacement du traíneau le long du mât.
Ce moteur hydraulique est alimenté par le circuit hydraulique du véhicule.
De façon très avantageuse, l'outil est une tarière ayant :
  • un élément de raccordement (manchon) pour une liaison amovible avec le porte-outil,
  • un corps tubulaire muni d'un joint de cardan relié à l'élément de raccordement, le corps tubulaire portant un filet hélicoïdal terminé par une tête de forage.
L'équipement relevable et réglable en translation et, le cas échéant, même en pivotement si l'équipement est porté par une plate-forme tournante du véhicule, permet une utilisation très efficace de la tarière pour réaliser des plantations.
Cette tarière est notamment caractérisée en ce que l'outil a un diamètre du filet hélicoïdal lié à son pas par la relation : D = Π • P (Π=3,14...).
Grâce à cette structure très particulière de la tarière, il est possible de réaliser des trous de plantation offrant d'excellentes conditions d'implantation puisque la terre du trou est évacuée non pas au fur et à mesure par la rotation de la tarière mais sous la forme d'un bouchon qui est arraché. En effet, grâce à ces caractéristiques particulières et à la liberté de mouvement donnée à la tarière par le porte-outil et le chariot mobile le long du mât, la tarière ne creuse pas de trou en ameublissant la terre qu'elle travaille et en glaçant le contour du trou cylindrique mais, au contraire, cette tarière se visse dans le sol jusqu'à la profondeur requise. A ce moment la tarière et le bouchon de terre dans lequel est s'est vissée, peuvent être arrachés par la remontée du chariot. Le bouchon de terre peut ensuite être déposé à côté du trou où à un endroit approprié en descendant de nouveau la tarière et en la déposant sur le sol. L'évacuation de la terre de la tarière se fait simplement et de manière naturelle et si la terre est agglutinée, notamment s'il s'agit d'une terre mouillée ou argileuse, un mouvement de rotation inverse de la tarière appuyée sur le sol permet d'évacuer la terre.
Le joint de cardan reliant le corps de la tarière au porte-outil (par l'intermédiaire de l'élément de raccordement de la tarière au porte-outil) offre une très grande souplesse d'utilisation tant lors du vissage de la tarière dans le sol, au cas où celle-ci rencontrerait un obstacle passager sur son trajet, la tarière pourrait légèrement dévier. De même, pour évacuer la tarière, le joint de cardan permet d'appuyer la tarière chargée, sur le sol, de façon à l'incliner et à évacuer plus naturellement le bouchon de terre.
Dans cette position, grâce au joint de cardan il est même possible de faire tourner la tarière et son bouchon, soit dans le sens du vissage, soit dans le sens du dévissage de manière à évacuer le bouchon.
Enfin, comme le bouchon de terre est arraché, la paroi du trou n'est pas glacée ou compactée mais reste dans son état naturel. Lorsqu'une plantation est faite dans un tel trou, les racines pourront progresser naturellement dans cette paroi sans être empêchées par la surface glacée et compactée comme cela est le cas des tarières habituelles qui tournent dans le trou qu'elles réalisent et ne se vissent pas à proprement parler dans le sol.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en perspective d'un équipement selon l'invention avec son porte-outil mais sans l'outil,
  • la figure 2 est une vue de côté de l'équipement de la figure 1,
  • la figure 3 est une vue de face de l'équipement de la figure 1, le véhicule étant en position horizontale,
  • la figure 4 est une vue de face de l'équipement de la figure 1, le véhicule étant installé dans une pente,
  • la figure 5 est une vue en perspective de l'embase du mât,
  • la figure 6 est une vue en perspective du châssis et du cadre du chariot,
  • la figure 7 est une vue de côté du chariot,
  • la figure 8 montre l'équipement selon la figure 1 muni d'un outil en forme de tarière selon l'invention,
  • les figures 9A, 9B sont des vues de côté de deux tarières,
Description de modes de réalisation
Selon les figures 1 à 7, l'invention concerne un équipement de travail du sol pour des travaux de fouille ou de plantation. Cet équipement est destiné à être installé sur un véhicule de transport par exemple sur l'attelage en trois points d'un tracteur ou de préférence sur un véhicule conçu à cet effet pour que le conducteur puisse voir l'équipement pour l'exécution des travaux.
Cet équipement est muni d'un porte-outil pour un outil de forage tel qu'un foret ou une tarière permettant de réaliser des trous dans le sol et d'en extraire la charge.
En général l'axe du forage/trou est vertical mais il peut également être incliné ; l'outil rotatif tourne autour de cet axe le long duquel il doit également exécuter un mouvement de translation pour s'enfoncer et pour extraire la terre.
Selon les figures 1 et 2, l'équipement se compose d'un mât 1 porté par une embase 2 reliée au véhicule non représenté. Le mât 1 inclinable porte un chariot 3 muni d'un porte-outil rotatif 4 dont l'axe de rotation ZZ est parallèle à l'axe de déplacement du chariot 3 le long du mât 1. Le chariot 3 est formé d'un traíneau 31 mobile le long du mât et d'un châssis 32 avec un cadre 33 mobile transversalement par rapport au déplacement du traíneau 31. Les différents réglages d'angle du mât 1 et de translation du cadre 33 permettent de placer l'axe de l'outil (ou l'axe du porte-outil ZZ) en fonction du travail à réaliser, le chariot 3 se déplaçant sur le mât en fonction de la progression du travail.
Le mât télescopique 1, porté par l'embase 2 installée sur le véhicule non représenté, est formé d'une partie inférieure fixe 11 et d'une partie supérieure 12 déployable.
La partie inférieure 11 est terminée par une double chape 11-1 qui chevauche une traverse 21 de l'embase 2 en y étant relié par un axe 22.
La partie supérieure 12 du mât est engagée sur la partie inférieure 11 et porte près de son extrémité supérieure une patte 13 pour recevoir l'extrémité de vérins de réglage 5, 6, 7,
  • deux vérins latéraux 5, 6 reliés d'une part à la patte 13 et d'autre part à chaque côté de l'embase 2 pour pivoter le mât 1 vers la droite ou vers la gauche (D-G) suivant leur extension/rétraction combinée et
  • un vérin médian 7 dont une extrémité 7-1 est reliée au véhicule portant l'équipement, l'autre 7-2 est relié à la patte. Ce vérin 7 dont la longueur est choisie notamment en fonction de son point d'articulation 7-1 sur le véhicule, commande l'inclinaison d'avant AV vers l'arrière AR du plan contenant le mât 1 et l'ensemble de l'équipage avec l'embase 2.
La combinaison des mouvements des trois vérins de réglage 5, 6, 7 permet d'allonger/rétracter le mât 1 et de l'incliner suivant une orientation quelconque par rapport au véhicule, vers le côté gauche-droite (G-D) et d'avant en arrière (AV-AR).
On peut ainsi régler l'axe ZZ du porte-outil 4 et de son outil suivant une orientation déterminée. En général il s'agira de la direction verticale.
Le mouvement d'orientation du mât 1 est de préférence commandé par une manette unique, mobile autour d'une rotule et commande le mouvement combiné des trois vérins pour l'orientation du mât, une autre manette commande le mouvement d'extension ou de rétraction du mât.
Le réglage de l'orientation du mât peut également se faire de manière automatique par asservissement sur une direction de consigne notamment la direction verticale. Les différents moyens pilotant les vérins de réglage du mât peuvent être commandés par un microprocesseur.
Ces moyens de commande et de réglage ne sont pas représentés.
Ainsi en résumé le mât 1 pivote autour de l'axe XX par rapport à l'embase 2, et avec l'embase 2, autour de l'axe YY par rapport au véhicule, le chariot 3 se déplaçant suivant l'axe ZZ, le long du mât 1.
Le chariot 3 est mobile le long du mât 1 notamment le long de sa partie extensible 12 par l'intermédiaire de son traíneau 31 coulissant/roulant sur le mât en étant retenu par des câbles passant sur une poulie 14 à l'extrémité supérieure du mât 1. L'autre extrémité des câbles est reliée à un vérin non représenté logé à l'intérieur du mât et dont l'extension/rétraction commande l'abaissement/relevage du traíneau 31 c'est-à-dire du chariot 3.
Le traíneau 31 comporte des moyens de guidage 31-1 sur le mât et il est muni d'organes de réception 31-2, 31-3 recevant le châssis 32 par ses organes de fixation 32-2 ; 32-3.
La figure 3 montre une vue de face de l'équipement dont l'embase 2 est horizontale et le mât 1 vertical. La figure 4 montre une situation analogue sauf que le véhicule est dans une pente et ainsi l'embase 2 est inclinée. Dans ce cas on commande les vérins d'inclinaison pour mettre le mât 1 en position verticale ou lui donner l'inclinaison voulue.
Selon les figures 1, 2 et 5, l'embase 2 portant le mât 1 est formée d'une traverse principale 21 sur laquelle est articulé le mât 1, deux flasques 23 triangulaires en bout de traverse 21 et une traverse haute 24 portant les paliers 25, 26 pour les vérins latéraux 5, 6.
Au niveau de la traverse principale 21 et derrière celle-ci, l'embase 2 comporte deux organes d'attelage 27, 28 pour le véhicule. Ces organes sont formés par la base des flasques 23 et une patte respective 27-1, 28-1, reliée à la traverse, portant deux axes 27-2, 28-2 alignés sur la direction YY permettant le mouvement de pivotement évoqué ci-dessus autour de l'axe YY.
La traverse principale 21 est munie d'un orifice formant palier 22 pour le passage de l'axe prévu à l'extrémité inférieure du mât 1. L'axe XX de cet orifice 22 est situé dans le plan longitudinal de l'équipement et par suite, de celui du véhicule alors que les deux axes de liaison et d'articulation 27-2, 28-2 de l'embase 2 dans les paliers du véhicule sont dirigés transversalement (YY) selon la convention d'orientation choisie ici.
Les flasques 23 de l'embase reliés en partie haute par la traverse supérieure 24 sont renforcés par deux goussets latéraux 29 reliant la traverse principale 21 aux flasques 23 et à la traverse inférieure 21 pour former une ossature rigide. La traverse supérieure 24 comporte à chaque extrémité un palier formé de deux pattes et d'un axe d'articulation pour recevoir chacune l'extrémité inférieure d'un des vérins latéraux de réglage de l'inclinaison.
Selon la figure 2, la patte 13 du mât à laquelle est reliée l'extrémité supérieure 5-2, 6-2 des deux vérins latéraux 5, 6 et la traverse supérieure 24 de l'embase sont décalés par rapport au mât 1 pour que les vérins latéraux 5, 6 ne gênent pas le mouvement du chariot 3 et le passage de son galet arrière 31-1. Les vérins 5, 6 et leurs articulations d'extrémité sont de préférence situés dans un plan parallèle au mât 1.
Les figures 6 et 7 montrent la structure du chariot 3 sans le traíneau 31. Comme déjà indiqué le chariot 3 se compose d'un traíneau muni de moyens de réception pour recevoir le châssis 32. Dans cet exemple le châssis 32 comporte deux crochets supérieurs 32-2 et deux crochets inférieurs 32-3. Les crochets supérieurs 31-1 viennent simplement s'engager par-dessus le bord supérieur 31-2 du traíneau 31 et les deux crochets inférieurs 32-3, coiffent une barre ou patte inférieure 31-1 du traíneau 31. Le verrouillage du châssis 32 au traíneau 31 se fait par un axe 32-4 bloqué par une goupille dans chacun des crochets infé rieurs 32-3.
Le châssis 32 comporte deux supports latéraux 32-5, 32-6 portant les organes de fixation 32-2, 32-3. Ces deux supports latéraux sont reliés par deux rails transversaux 32-7 de guidage et l'un 32-5 d'eux porte un actionneur 32-8 en forme de vérin parallèle aux rails de guidage 32-7. Les rails reçoivent le cadre mobile 33. Le cadre mobile 33 est relié à l'actionneur 32-8 pour se déplacer le long des rails, c'est-à-dire transversalement par rapport au mât 1.
Le mouvement vertical du traíneau 31 combiné au mouvement transversal du cadre mobile 33 permet de positionner exactement l'axe ZZ du porte-outil motorisé 4.
Le cadre mobile 33 comporte un manchon haut 33-3et un manchon bas 33-4 reliés aux côtés 33-1, 33-2 du cadre et coulissant sur le rail respectif 32-7. Les rails sont des tubes de section ronde de même que les manchons. Le fond 33-5 du cadre est prolongé vers l'avant au-delà des manchons 33-3, 33-4 et il est relié par des goussets 33-6 aux côtés 33-1, 33-2 du cadre. On forme ainsi un emplacement pour le porte-outil 4.
Le vérin de l'actionneur 32-8 est relié à l'un des supports 32-5 du châssis 32 par une articulation 32-9 déportée à l'extérieur, sur le côté du châssis. Deux chapes 32-10, dont l'une est renforcée par un gousset 32-11, portent cette articulation 32-9. Il traverse le côté 32-5 avec du jeu. L'extrémité de la tige 32-12 du vérin est articulée au côté 33-2 du cadre situé près de l'autre support 32-6 du châssis 32, de manière à disposer d'une course de vérin suffisante pour déplacer le cadre sur toute la longueur des rails 32-7. Pour cela, le vérin 32-8 traverse également le côté opposé 33-1 du cadre 33.
Le porte-outil motorisé 4 équipant le cadre mobile 33 est constitué de préférence par un moteur hydraulique alimenté de façon commandée par le circuit hydraulique du véhicule.
L'arbre de sortie 41 du porte-outil 4 est un arbre à cannelures droites sur lequel on bloque en rotation un manchon d'accouplement de forme complémentaire appartenant à l'outil.
Les différentes conduites hydrauliques du moteur et du vérin de l'actionneur ainsi que des vérins de réglage d'orientation du mât et les moyens de commande ne sont pas représentés.
Les figures 8, 9A, 9B montrent l'équipement combiné à une tarière 5.
La tarière 15 se compose d'un corps tubulaire 151 portant un filet hélicoïdal 152. L'extrémité supérieure du corps comporte un organe d'accouplement en forme de manchon 153 intérieurement cannelé avec des cannelures parallèles à l'axe (ZZ), complémentaires de celles de l'embout 41 de l'arbre de sortie du porte-outil 4. Le manchon 153 comporte également un ou deux orifices 153-1 de passage d'une aiguille ou goupille permettant de verrouiller en translation, le manchon 153 sur l'arbre de sortie du porte-outil. Cette goupille se met en place une fois le manchon 153 engagé sur l'arbre de sortie 41du porte-outil 4.
Le corps tubulaire 151 de la tarière est relié au manchon d'accouplement par un joint de cardan 154.
L'extrémité inférieure du corps tubulaire porte une pointe de perforation renforcée 155 munie le cas échéant de plaquettes traitées, comme un foret de perforateur pour attaquer les parties dures du sol et notamment les éventuels morceaux de roche rencontrés.
Le filet 152 de la tarière présente des dimensions particulières : son pas P est lié au diamètre D (diamètre extérieur) par la relation suivante : (figure 9A) D = Π • P (Π=3,14...).
Le bord d'attaque 152-1 du filet qui pénètre dans le sol est un bord renforcé de préférence garni de dents 152-2 pour favoriser la pénétration et protéger le bord du filet contre l'usure.
Le nombre de spires du filet hélicoïdal 152 de la tarière 15 dépend notamment de l'utilisation de la tarière et de la profondeur du trou à réaliser ainsi que de la nature du sol.
L'équipement de la figure 8 avec la tarière 15 s'utilise de préférence dans les conditions suivantes :
Après avoir positionné la tarière 15 à l'endroit approprié par le déplacement du véhicule et la translation du châssis sur le chariot, et après avoir orienté l'axe de travail ZZ c'est-à-dire le mât 1, on fait tourner la tarière 15 qui se visse progressivement dans le sol, l'amorce du trou étant faite par la pointe renforcée 155 du corps tubulaire 151. Pour cette opération de vissage on laisse descendre le chariot 3 le long du mât 1. Le poids du chariot 3 avec celui du porte-outil 4 et de la tarière 15 s'appuient alors sur la pointe 155 puis sur le filet 152 lorsque celui-ci pénètre dans le sol.
L'articulation du joint de cardan 154 permet d'absorber les éventuelles légères déviations de trajectoire de la tarière 15 rencontrant un obstacle dans le sol.
Lorsque la tarière 15 est à la profondeur voulue, on soulève le chariot 3 avec la tarière 15 sans déplacer le mât 1 pour extraire ainsi le bouchon de terre tenu entre les spires 152 de la tarière.
Avec le véhicule, on peut alors transporter ce bouchon à l'endroit où doit être déposée la terre du trou. On peut également le cas échéant simplement commander un mouvement de translation du porte-outil 4 avec son cadre 33 par rapport au châssis 32 pour se placer à côté du trou. Ensuite on laisse descendre la tarière 15 pour que la pointe 155 s'appuie sur le sol. Elle peut ainsi s'incliner et faire tomber la terre retenue entre les spires du filet 152. On favorise ce dégagement en faisant tourner légèrement la tarière en sens inverse de celui du vissage.
L'arrachage du bouchon de terre avec la tarière est très intéressant pour les plantations, car la tarière s'étant simplement vissée dans le sol sans cisailler la paroi du trou, la terre sera arrachée et la paroi ne sera pas glacée, favorisant de manière importante la reprise et le développement des plantations faites dans ce trou.

Claims (7)

  1. Equipement de travail du sol pour des travaux de forage et de plantation, destiné à être installé sur un véhicule de transport tel qu'un tracteur,
    caractérisé en ce qu'
    il comprend
    un mât (1) porté par une embase (2) se montant sur le véhicule, le mât, réglable en inclinaison (AV-AR et G-D) ainsi qu'en longueur, recevant un chariot (3) mobile sur sa longueur (1),
    ce chariot (3) comprenant
    un traíneau (31) coulissant sur le mât et muni d'organes de réception,
    un châssis (32) monté sur le traíneau ayant
    des rails transversaux (32-7),
    un actionneur (32-8),
    un cadre mobile (33) monté sur les rails transversaux (32-7), relié à l'actionneur et muni d'un porte-outil motorisé pour recevoir un outil destiné à travailler parallèlement à l'axe de déplacement du traíneau le long du mât.
  2. Equipement selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que
    le mât (1) comprend une embase (2) en forme de traverse (21) munie de moyens d'attelage à un véhicule et portant le pied du mât (1) par une liaison articulée (22),
    le mât (1) formé d'au moins deux tubes télescopiques (11, 12) étant réglé en longueur et en inclinaison par deux vérins latéraux (5, 6) reliés à l'embase (2) et un vérin médian (7) relié à l'engin, l'embase (2) avec le mât (1) étant inclinable par rapport à l'engin.
  3. Equipement selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que
    le châssis (32) comprend
    des supports latéraux (32-5, 32-6) montés sur les organes de réception du traíneau (31) par des moyens de fixation (32-2, 32-4) et portant des rails (32-7) formés par deux tubes reliés aux supports par leurs extrémités,
    un actionneur (32-8) en forme de vérin parallèle aux rails (32-7),
  4. Equipement selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que
    le cadre mobile (33) comprend
    des manchons de coulissement (33-3, 33-4) montés sur les rails (32-7),
    un point d'articulation pour l'extrémité (32-12) du vérin (32-8),
    une plaque de base (33-5) et des goussets de renforcement (33-6) pour le porte-outil motorisé (4).
  5. Equipement selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que
    le porte-outil (4) comporte un moteur hydraulique d'axe de rotation (ZZ) parallèle à l'axe de déplacement du traíneau (31) le long du mât (1).
  6. Equipement selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que
    l'outil est une tarière (15) ayant
    un élément de raccordement (manchon) (153) pour une liaison amovible avec le porte-outil (4),
    un corps tubulaire (151) muni d'un joint de cardan (154) relié à l'élément de raccordement (153), le corps tubulaire portant un filet hélicoïdal (152) terminé par une tête de forage (155).
  7. Equipement selon la revendication 6,
    caractérisé en ce que
    le diamètre (D) du filet hélicoïdal (152) de la tarière est lié à son pas (P) par la relation D = Π • P (Π = 3,14...)
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