EP3009570B1 - Porte-outil pour engin de chantier ou de travaux publics - Google Patents

Porte-outil pour engin de chantier ou de travaux publics Download PDF

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EP3009570B1
EP3009570B1 EP15188105.9A EP15188105A EP3009570B1 EP 3009570 B1 EP3009570 B1 EP 3009570B1 EP 15188105 A EP15188105 A EP 15188105A EP 3009570 B1 EP3009570 B1 EP 3009570B1
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EP
European Patent Office
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tool
tool holder
gripping
locking cylinder
gripping pins
Prior art date
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EP15188105.9A
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English (en)
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Henri Marchetta
Maxime Boni
Nicolas PUTOD
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Groupe Mecalac SAS
Original Assignee
Groupe Mecalac SAS
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Publication date
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    • E02F3/3636—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat using two or four movable transversal pins

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of public works machinery. It relates to a tool carrier for construction machinery used for example on urban construction sites, railway works, service and maintenance sites.
  • the invention relates more particularly to a tool holder for construction machinery, allowing the driver of the machinery to pick up and automatically assemble a work tool.
  • Construction or public works machines of the handling machine, loader or elevator type, of the loader-excavator type earth-moving machine or the like comprise work equipment in the form of an articulated arm, at the end of which is installed a work tool.
  • the work tools generally consist of either a bucket, a shovel, a loading bucket, or a hydraulic tool (for example, rock breaker, auger, brush cutter, etc.) or others still, depending on the type of use.
  • a hydraulic tool for example, rock breaker, auger, brush cutter, etc.
  • changing and assembling these work tools proves to be a long and difficult operation, taking into account on the one hand, the mass of each of them, and on the other hand, the conditions under which this change takes place, most generally on site, that is to say on construction sites.
  • the Applicant has described a construction machine comprising an arm at the end of which is fixed a tool holder allowing the automatic handling of a tool.
  • the assembly of the tool on the tool holder is carried out by means of several sets of frustoconical pins present on the tool holder and corresponding housings carried by the tool.
  • the driver wishes to attach a tool to the tool holder, he must simultaneously insert the pairs of nipples into the housings. To do this, the driver must position the construction machine in relation to the tool so that the nipples are strictly aligned with the female housings.
  • This alignment step requires a certain amount of dexterity on the part of the driver because he must first correctly position the construction machine in relation to the tool so that the pins are aligned with the housings then, secondly, control the articulated arm so that the nipples fit into the female housings.
  • the Applicant subsequently proposed in the document FR 2 708 679 A1 a tool holder comprising housings in a lower part and a horizontal axis in an upper part.
  • the horizontal axis makes it easier to insert the pins present at a lower part of the tool into the housings of the tool holder.
  • the tool comprises at an upper part a set of legs having lights, intended to serve as a guide to the horizontal axis of the tool holder.
  • the horizontal axis is engaged and progresses through said slots, the tool tilts until the sockets automatically engage in the female housings.
  • the document DE 41 09 783 offers a fixing device between a tool and a tool holder by means of a movable cylinder ensuring locking of the tool on the tool holder.
  • the tool comprises a front anchor point and a rear anchor point intended to receive two axes of the tool holder.
  • Each anchor point comprises two C-shaped pieces intended to surround a part corresponding substantially to 50% of the perimeter of the axis of the tool holder.
  • the cylinder adjusts the distance between the C-shaped parts so as to lock the tool holder axes in the C-shaped parts to lock the tool on the tool holder.
  • the C-shaped parts do not allow the tool to be retained on the tool holder, particularly in the event of a large amplitude tilting movement.
  • the object of the present invention therefore aims to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a new tool holder for construction equipment, allowing a driver of the machine to grasp a tool with greater freedom in the positioning of the machine relative to the tool.
  • Another objective of the invention is to provide a solution which makes it possible to eliminate, or at least reduce to a minimum, the risk of the tool falling during assembly operations.
  • the pick-up of the tool by the construction machine is quick and easy, and the operator of the machine has perfect visibility of the parts that he must mutually engage.
  • Centering of the tool on the tool holder is done automatically, by tilting the tool on the gripping axes when it is lifted. Thanks to the gripping fingers, the tool cannot fall from the tool holder, even in the event of accidental unlocking.
  • the receiving parts are in the form of hooks or semi-circular notches whose internal diameter is slightly greater than the external diameter of the gripping axes which they are able to receive.
  • These hooks allow you to hold the tool safely, quickly and easily. They also allow the tool to be mounted in one direction or the other, which can be useful particularly for buckets, which can be used as a loader or as an excavator, i.e. upside down if necessary, because the tool holder is reversible.
  • the fixed part of the locking cylinder comprises a mounting axis on each of its lateral faces which is held on the fork by a chamfered retaining ring.
  • the movable part of the locking cylinder comprises a mounting axis on each of its faces lateral which is held at the end of the assembly of connecting rods and cylinders by a chamfered retaining ring.
  • the tool holder can thus take the tool at a small angle, thanks to the gripping chamfers.
  • the locking cylinder is a hydraulic cylinder.
  • the locking cylinder is equipped with a non-return valve which blocks the fluid in the large chamber when the locking cylinder is subjected to external forces.
  • This non-return valve can be placed in the stem as close as possible to the chamber to be protected. It helps prevent the gripping axes from accidentally coming together in order to prevent the tool from being unlocked unintentionally.
  • the locking cylinder has an overtravel provided so that the extended locking position of the locking cylinder does not correspond to the end of its stroke.
  • the tool holder is provided with play compensation to compensate for wear.
  • the different axes of the tool holder undergo a surface treatment aimed at increasing their resistance to wear and they are removable so that they can be easily replaced without having to completely disassemble the tool holder or replace it entirely.
  • the locking cylinder is equipped with means for detecting the position of the rod so as to ensure proper locking of the tool by the tool holder.
  • the tool can include receiving means on several of its faces to be taken by the tool holder in several locations and positions.
  • This architecture also allows a weight saving compared to known solutions.
  • the tool holder (1) as shown in isolation on the figure 1 is intended to equip the free end of the working arm (2) with a construction machine, for example of the excavator type, as shown in the figure 2 .
  • the working arm (2) comprises a balance wheel (3) ending in a fork (4) and equipped with a set of connecting rods and cylinders (5) intended to manipulate the tool (6) mounted on its free end.
  • This set of connecting rods and cylinders (5) is known to those skilled in the art and will not be detailed here.
  • the tool holder (1) comprises a locking cylinder (7) comprising a fixed part (8) mounted at the free end of the balance (3), and a movable part (9) connected to the fixed part (8) by a rod (10) and mounted at the end of the assembly of connecting rods and cylinders (5).
  • the locking cylinder (7) is a hydraulic cylinder.
  • the fixed part (8) of the cylinder locking (7) has a mounting pin (13, 14) tiltably mounted between the flanges (15, 16) of the fork (4).
  • the mounting pins (13, 14) are mounted on the flanges (15, 16) and held laterally by the retaining rings (17, 18).
  • the movable part (9) of the locking cylinder (7) has a mounting axis (21, 22) mounted tilting at the end of the assembly connecting rods and cylinders (5), this assembly being locked laterally by retaining rings (23, 24).
  • the tool holder (1) is thus mounted tilting at the level of the free end of the balance (3) so as to be able to pivot in a vertical plane by the movements of the set of connecting rods and cylinders (5).
  • Each of the mounting axes (13, 14, 21, 22) extends beyond the retaining rings (17, 18, 23, 24) by a gripping axis (25, 26, 27, 28).
  • first gripping axes 25, 26
  • second gripping axes 27, 28
  • the different axes (13, 14, 21, 22, 25, 26, 27, 28) of the tool holder (1) are the only parts likely to wear out by friction with the other parts in contact. Consequently, these axes (13, 14, 21, 22, 25, 26, 27, 28) preferentially undergo a surface treatment aimed at increasing their resistance to wear, and they are removable so as to be able to be replaced easily without having to completely disassemble the tool holder (1), nor replace it entirely.
  • the tool holder (1) makes it possible to assemble a tool (6) in a reversible manner, thus allowing, for example, to mount a bucket in the excavation position (cf. Figure 3 ) or in loading position (see Figure 4 ).
  • tool (6) is shown by way of example in the form of a bucket, it is understood that the invention is intended for all types of work tools such as those mentioned above .
  • the tool (6) comprises at least two receiving assemblies (29, 30) designed to cooperate with the gripping axes (25, 26, 27, 28) of the tool holder (1).
  • These receiving assemblies (29, 30) can be provided on the rear face of the tool (6), that is to say on its face directed towards the tool holder (1) when it is mounted on that -this. They can also be provided on the front face of the tool (6), particularly in the case where it can be used on one side or the other.
  • the sets of reception (29, 30) can be provided in one direction or the other.
  • these receiving assemblies (29, 30) must always be provided in pairs for receiving the gripping axes (25, 26, 27, 28), a receiving assembly (29 , 30) which can be common to two adjacent pairs.
  • Each receiving assembly (29, 30) has two receiving parts (31, 32, 33, 34) whose openings are opposite each other and each intended to receive one of the gripping axes (25, 26, 27, 28 ).
  • These receiving parts (31, 32, 33, 34) are preferably in the form of hooks or semi-circular notches whose internal diameter is slightly greater than the external diameter of the gripping axes (25, 26, 27, 28) which they get.
  • the first receiving parts (31, 33) each have a gripping finger (35, 36) partially covering their opening, while the second receiving parts (32, 34) do not. .
  • gripping fingers 35, 36
  • These gripping fingers facilitate and secure the gripping of a tool (6) by the tool holder (1) as described below.
  • the operator moves the working arm (2) so as to approach the tool holder (1) at the level of the receiving assemblies (29, 30) and to introduce the first gripping axes (25, 26) into the first receiving parts (31, 33) under the gripping fingers (35, 36).
  • This step does not present any particular difficulty for the operator who has a clear view of the tool holder (1) and the receiving assemblies (29, 30) of the tool (6).
  • the retaining rings (17, 18) and (23, 24) are preferably chamfered to guide and facilitate the gripping of the tool (6) by the gripping axes (25, 26, 27, 28) of the tool holder (1).
  • the operator then raises the working arm (2) (cf. Figure 6 ) so as to lift the tool (6) at the level of the first receiving parts (31, 33) by the first gripping axes (25, 26).
  • the first gripping axes (25, 26) come to rest at the bottom of the first receiving parts (31, 33) and the tool (6) is centered on it -even on the tool holder (1).
  • the tool (6) is then suspended by the first gripping axes (25, 26) in a tilting manner around the receiving assemblies (29, 30). Thanks to the fingers of gripping (35, 36), the tool is not likely to become detached from the first gripping axes (25, 26), even in the event of a large amplitude rocking movement.
  • the locking cylinder (7) is then retracted (see figure 7 ), so as to bring the first gripping axes (25, 26) as close as possible to the second gripping axes (27, 28).
  • the operator then activates the set of connecting rods and cylinders (5) of the working arm (2) (cf. figure 8 ) so as to introduce the second gripping axes (27, 28) into the receiving assemblies (29, 30).
  • the cylinder being in the retracted position, the second gripping axes (27, 28) can thus penetrate into the receiving assemblies (29, 30) and find themselves facing the second receiving parts (32, 34).
  • the locking cylinder (7) is then extended (see Figure 10 ), so as to distance the first gripping axes (25, 26) from the second gripping axes (27, 28). These gripping axes (25, 26, 27, 28) then find themselves engaged at the bottom of each of their associated receiving part (31, 33, 34, 35), which blocks the tool (6) in position.
  • the tool (6) is then locked on the tool holder (1) and can be used in a conventional manner (see Figure 11 ).
  • the first gripping axes (25, 26) are then introduced into the receiving assemblies (29, 30), and are found opposite the second parts receptors (32, 34) (cf. Figure 15 ). The operator then continues the movement of the set of connecting rods and cylinders (5) until the tool (6) tilts around the second gripping axes (27, 28).
  • the tool (6) is then locked on the tool holder (1) and can be used in a conventional manner (see Figure 17 ).
  • the sequences described above are substantially similar.
  • the tool holder (1) advantageously allows a tool (6) to be taken and locked in both directions.
  • the cylinder is in the extended position and the gripping axes (25, 26, 27, 28) are wedged into abutment at the bottom of each of their associated receiving part (31, 33, 34, 35).
  • the tool (6) is held and cannot be released.
  • the locking cylinder (7) is preferably equipped with a non-return valve which blocks the fluid in the large chamber when the cylinder locking (7) is subjected to external forces, for example induced by digging.
  • This non-return valve is preferably placed in the rod (10) as close as possible to the chamber to be protected, to avoid possible leaks between the chamber and the valve, if the latter were offset and connected to the chamber by flexible hoses. or the like.
  • the extended locking position of the locking cylinder (7) does not correspond to the end of stroke of this, which makes it possible to continue to use the same locking cylinder (7) for the tool holder (1) in the event of play originating for example from a problem of wear or deformation of the parts.
  • the extended locking position of the locking cylinder (7) requires a stroke greater than that previously necessary for locking, a greater stroke is available for the locking cylinder (7).
  • the locking cylinder (7) then comprises a means for detecting the position of the rod (10) so as to ensure proper locking of the tool (6) by the tool holder (1).
  • the invention as defined by the claims can be adapted to any type of tool, and the tools can comprise several receiving assemblies (29, 30) provided in pairs, for example on their front and rear faces in order to be able to freely mount them in one direction or the other on the tool holder (1).
  • a transport bucket allowing several tools to be transported with the one mounted on the machine for traveling on construction sites is shown on the Figure 20 , comprising several receiving assemblies (29, 30) provided in pairs.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne le domaine technique des engins de travaux publics. Elle a trait à un porte-outil pour des engins de construction utilisés par exemple dans le cadre de chantiers urbains, de travaux ferroviaires, de chantier de service et de maintenance.
  • L'invention concerne plus particulièrement un porte-outil pour engin de chantier, permettant au conducteur de l'engin la prise et l'assemblage automatique d'un outil de travail.
    • Etat de la technique
  • Les engins de chantier ou de travaux publics du type engin de manutention, chargeur ou élévateur, du type engin de terrassement chargeur-excavateur ou analogue comprennent un équipement de travail sous la forme d'un bras articulé, à l'extrémité duquel est installé un outil de travail.
  • Les outils de travail sont généralement constitués soit d'un godet, soit d'une pelle, soit d'une benne chargeuse, soit d'un outil hydraulique (par exemple, brise roche, tarière, débroussailleuse, ...) ou d'autres encore, en fonction du type d'utilisation. D'une manière générale, le changement et l'assemblage de ces outils de travail s'avère une opération longue et difficile, compte-tenu d'une part, de la masse de chacun d'eux, et d'autre part, des conditions dans lesquelles s'effectue ce changement, le plus généralement sur site, c'est à dire sur les chantiers.
  • En moyenne, lors d'une journée de travail, le conducteur d'un engin de chantier peut être amené à changer d'outil plusieurs dizaines de fois par jour. Ces étapes de montage et de démontage nécessitent à chaque fois l'immobilisation de l'engin pendant quelques minutes. Ces temps d'immobilisation cumulés représentent une perte de productivité non négligeable.
  • Il existe donc un besoin de simplifier l'utilisation d'un dispositif d'attache d'un outil à un engin de chantier, pour permettre au conducteur de l'engin d'effectuer ces changements plus rapidement.
  • Dans le document FR 2 475 160 A1 , le Demandeur a décrit un engin de chantier comprenant un bras à l'extrémité duquel est fixé un porte-outil permettant la prise automatique d'un outil. L'assemblage de l'outil sur le porte-outil est réalisé au moyen de plusieurs jeux de tétons tronconiques présents sur le porte-outil et de logements correspondants portés par l'outil. Lorsque le conducteur souhaite attacher un outil sur le porte-outil, il lui est nécessaire d'insérer simultanément les paires de tétons dans les logements. Pour cela, le conducteur doit positionner l'engin de chantier par rapport à l'outil de sorte que les tétons soient rigoureusement alignés avec les logements femelles. Cette étape d'alignement nécessite de la part du conducteur une certaine dextérité car il doit dans un premier temps positionner correctement l'engin de chantier par rapport à l'outil pour que les tétons soient alignés avec les logements puis, dans un second temps, commander le bras articulé de sorte que les tétons s'insèrent dans les logements femelles.
  • Compte tenu des dimensions relativement petites des logements sur l'outil, il peut être nécessaire au conducteur de réaliser plusieurs essais avant de réussir cet assemblage. Ces essais successifs représentent une perte de temps et un facteur de stress pour le conducteur.
  • Pour faciliter cet assemblage, le Demandeur a par la suite proposé dans le document FR 2 708 679 A1 un porte-outil comprenant des logements dans une partie inférieure et un axe horizontal dans une partie supérieure. De façon avantageuse, l'axe horizontal permet de faciliter l'insertion des tétons présents au niveau d'une partie inférieure de l'outil dans les logements du porte-outil. Pour cela, l'outil comporte au niveau d'une partie supérieure un jeu de pattes présentant des lumières, destinées à servir de guide à l'axe horizontal du porte-outil. Lorsque l'axe horizontal est engagé et progresse dans lesdites lumières, l'outil bascule jusqu'à ce que les prises s'engagent automatiquement dans les logements femelles. Cette solution permet au conducteur de saisir l'outil plus facilement car, l'inclinaison du porte-outil par rapport à l'outil a alors peu d'influence.
  • Néanmoins, il est toujours nécessaire au conducteur de positionner parfaitement l'engin par rapport à l'outil, de sorte que l'axe horizontal puisse s'insérer simultanément dans les lumières formées par le jeu de pattes du porte-outil. Autrement dit, si l'axe de la barre horizontal n'est pas parfaitement aligné avec un axe reliant les lumières, le conducteur risque de saisir de travers l'outil en engageant l'axe horizontal dans une seule des lumières.
  • Or, il peut s'avérer délicat de positionner correctement l'engin par rapport à l'outil en raison du caractère accidenté du chantier. Le conducteur peut ainsi perdre du temps à positionner correctement l'engin sur le chantier par rapport à l'outil. Ce problème de positionnement est d'autant plus critique lorsque l'engin de chantier se déplace sur des rails. Un mauvais positionnement de l'outil le long de la voie peut alors empêcher son saisissement par le conducteur.
  • Le document DE 41 09 783 propose un dispositif de fixation entre un outil et un porte-outil au moyen d'un vérin mobile assurant un verrouillage de l'outil sur le porte-outil. A cet effet, l'outil comporte un point d'ancrage avant et un point d'ancrage arrière destinés à recevoir deux axes du porte-outil. Chaque point d'ancrage comporte deux pièces en forme de C destinées à entourer une partie correspondant sensiblement à 50% du périmètre de l'axe du porte-outil. Le vérin permet de régler la distance entre les pièces en forme de C de sorte à bloquer les axes du porte-outil dans les pièces en forme de C pour verrouiller l'outil sur le porte-outil. Cependant, si le vérin présente une défaillance, les pièces en forme de C ne permettent pas de retenir l'outil sur le porte-outil, notamment en cas de mouvement de bascule de grande amplitude.
    • Description de l'invention
  • L'objet de la présente invention vise par conséquent à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un nouveau porte-outil pour engin de chantier, permettant à un conducteur de l'engin de saisir un outil avec une plus grande liberté dans le positionnement de l'engin par rapport à l'outil. Un autre objectif de l'invention est de fournir une solution qui permette d'éliminer, ou à tout le moins de réduire au minimum les risques de chute de l'outil lors des opérations d'assemblage.
  • Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un ensemble formé d'un outil et d'un porte-outil prévu pour permettre l'assemblage rapide et réversible d'un outil sur l'extrémité libre du bras de travail d'un engin de chantier ou de travaux publics, le bras de travail comprenant un balancier terminé par une fourche et équipé d'un ensemble de bielles et de vérins prévus pour manipuler l'outil lorsqu'il est monté sur son extrémité libre, caractérisé en ce que :
    • le porte-outil comprend un vérin de verrouillage comportant une partie fixe montée à rotation sur l'extrémité libre du balancier, et une partie mobile reliée à la partie fixe par une tige et montée pivotante sur l'extrémité de l'ensemble de bielles et de vérins ;
    • le porte-outil comprend deux premiers axes de préhension se prolongeant latéralement de chaque côté de la partie fixe et deux seconds axes de préhension se prolongeant latéralement de chaque côté de la partie mobile du vérin de verrouillage ;
    • l'outil comprend au moins deux ensembles de réception aptes à coopérer avec les axes de préhension du porte-outil ;
    • chaque ensemble de réception comportant deux doigts de préhension formant une première partie réceptrice et une seconde partie réceptrice dont les ouvertures sont en vis-à-vis et prévues chacune pour recevoir un des premiers axes de préhension et un des seconds axes de préhension pour maintenir l'outil sur le porte-outil ;
    • l'outil est apte à être verrouillé et déverrouillé sur le porte-outil au moyen du vérin de verrouillage en faisant varier de façon réversible la distance séparant la partie mobile de la partie fixe de celui-ci, entre une position sortie du vérin de verrouillage dans laquelle chacun des premiers axes de préhension est en butée au fond de sa partie réceptrice associée et chacun des seconds axes de préhension est en butée au fond de sa partie réceptrice associée, et une position entrée du vérin de verrouillage dans laquelle les axes de préhension peuvent être extraits des ensembles de réception ;
    • la forme des doigts de préhension étant adaptée pour que l'outil ne se décroche pas des premiers axes de préhension en cas de mouvement de bascule de grande amplitude pendant le montage de l'outil, et les premières
    parties réceptrices présentent chacune un doigt de préhension recouvrant partiellement leur ouverture, tandis que les secondes parties réceptrices en sont dépourvues, de sorte que le montage de l'outil comporte les étapes dans lesquelles ;
    • l'opérateur déplace le bras de travail de manière à approcher le porte-outil au niveau des ensembles de réception et à introduire les premiers axes de préhension dans les premières parties réceptrices sous les doigts de préhension;
    • l'opérateur remonte le bras de travail de manière à soulever l'outil au niveau des premières parties réceptrices par les premiers axes de préhension. Ce faisant, par le propre poids de l'outil, les premiers axes de préhension viennent se caler au fond des premières parties réceptrices et l'outil se centre de lui-même sur le porte-outil,
    • le vérin de verrouillage est rentré, de manière à rapprocher au maximum les premiers axes de préhension des seconds axes de préhension;
    • l'opérateur actionne alors l'ensemble de bielles et de vérins du bras de travail de manière à introduire les seconds axes de préhension dans les ensembles de réception, et de manière faire venir les seconds axes de préhension en butée dans le fond des ensembles de réception et à y exercer une poussée qui provoque le basculement de l'outil autour des premiers axes de préhension;
    • le vérin de verrouillage est alors sorti, de manière à éloigner les premiers axes de préhension des seconds axes de préhension.
  • Ainsi, la prise de l'outil par l'engin de chantier est rapide et aisée, et l'opérateur de l'engin a une parfaite visibilité des pièces qu'il doit mutuellement engager. Le centrage de l'outil sur le porte-outil se fait automatiquement, par basculement de l'outil sur les axes de préhension lors de son soulèvement. Grâce aux doigts de préhension, l'outil ne peut pas chuter du porte-outil, même en cas de déverrouillage intempestif.
  • Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, les parties réceptrices sont en forme de crochets ou d'encoche semi-circulaire dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe des axes de préhension qu'ils sont aptes à recevoir. Ces crochets permettent une prise de l'outil à la fois sûre, rapide et aisée. Ils permettent également à l'outil d'être monté dans un sens ou dans l'autre, ce qui peut être utile en particulier pour les godets, qui peuvent être employés en chargeur ou en excavateur, à savoir tête en bas si nécessaire, car le porte-outil est réversible.
  • Selon un exemple de mise en oeuvre supplémentaire de l'invention, la partie fixe du vérin de verrouillage comprend un axe de montage sur chacune de ses faces latérales qui est maintenu sur la fourche par une bague de maintien chanfreinée.
  • Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, la partie mobile du vérin de verrouillage comprend un axe de montage sur chacune de ses faces latérales qui est maintenu au niveau de l'extrémité de l'ensemble de bielles et de vérins par une bague de maintien chanfreinée.
  • Le porte outil peut ainsi prendre l'outil avec un petit angle, grâce aux chanfreins de préhension.
  • Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le vérin de verrouillage est un vérin hydraulique.
  • Selon un exemple supplémentaire de mise en oeuvre de l'invention, le vérin de verrouillage est équipé d'un clapet anti-retour qui bloque le fluide dans la grande chambre lorsque le vérin de verrouillage est soumis à des efforts externes. Ce clapet anti-retour peut être placé dans la tige au plus près de la chambre à protéger. Il permet d'éviter le rapprochement inopiné accidentel des axes de préhension afin d'éviter le déverrouillage intempestif de l'outil.
  • Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, vérin de verrouillage présente une sur-course prévue pour que la position sortie de verrouillage du vérin de verrouillage ne corresponde pas à la fin de course de celui-ci. Ainsi, le porte-outil est prévu avec un rattrapage de jeu pour pallier l'usure.
  • De même, les différents axes du porte-outil subissent un traitement de surface visant à augmenter leur résistance à l'usure et ils sont démontables de manière à pouvoir être remplacés facilement sans avoir à entièrement démonter le porte-outil ni à le remplacer entièrement.
  • Selon un exemple supplémentaire de mise en oeuvre de l'invention, le vérin de verrouillage est équipé d'un moyen de détection de la position de la tige de sorte de s'assurer du bon verrouillage de l'outil par le porte-outil.
  • Enfin parmi les nombreux autres avantages de l'invention, l'outil peut comporter des moyens récepteurs sur plusieurs de ses faces pour être pris par le porte-outil selon plusieurs emplacements et positions.
  • Cette architecture permet également un gain de poids par rapport aux solutions connues.
    • Brève description des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un porte-outil selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en perspective du bras de travail d'un engin de chantier équipé d'un porte-outil selon l'invention ;
    • la figure 3 est une vue en perspective du bras de travail de la figure 1 avec un outil de type godet excavateur monté sur le porte-outil selon l'invention, dans laquelle le bras de travail et le porte-outil sont en fantôme ;
    • la figure 4 est une vue en perspective du bras de travail de la figure 1 avec un outil de type godet chargeur monté sur le porte-outil selon l'invention, dans laquelle le bras de travail et le porte-outil sont en fantôme ;
    • les figures 5 à 11 sont des vues de profil illustrant les séquences de préhension et de verrouillage d'un outil de type godet excavateur par un bras de travail équipé d'un porte-outil selon l'invention ;
    • les figures 12 à 17 sont des vues de profil illustrant les séquences de préhension et de verrouillage d'un outil de type godet rétro pris en chargeur par un bras de travail équipé d'un porte-outil selon l'invention ;
    • la figure 18 est vue de profil de détail d'un porte-outil selon l'invention en position de verrouillage d'un outil ;
    • la figure 19 est vue de profil de détail d'un porte-outil selon l'invention en position de déverrouillage d'un outil ; et
    • la figure 20 est une vue en perspective d'un godet de transport pour pelleteuse comprenant plusieurs prises adaptées pour permettre à un porte-outil selon l'invention de le saisir.
    Mode(s) de réalisation de l'invention
  • Les éléments structurellement et fonctionnellement identiques présents sur plusieurs figures distinctes, sont affectés d'une même référence numérique ou alphanumérique.
  • Le porte-outil (1) selon l'invention tel que représenté de manière isolée sur la figure 1 est prévu pour équiper l'extrémité libre du bras de travail (2) d'un engin de chantier, par exemple de type pelleteuse, comme cela est représenté sur la figure 2. Le bras de travail (2) comprend un balancier (3) terminé par une fourche (4) et équipé d'un ensemble de bielles et de vérins (5) prévus pour manipuler l'outil (6) monté sur son extrémité libre. Cet ensemble de bielles et de vérins (5) est connu de l'homme du métier et ne sera pas détaillé ici.
  • Le porte-outil (1) comprend un vérin de verrouillage (7) comportant une partie fixe (8) montée à l'extrémité libre du balancier (3), et une partie mobile (9) reliée à la partie fixe (8) par une tige (10) et montée à l'extrémité de l'ensemble de bielles et de vérins (5).
  • Le vérin de verrouillage (7) est un vérin hydraulique.
  • Sur chacune de ses faces latérales (11, 12) la partie fixe (8) du vérin de verrouillage (7) présente un axe de montage (13, 14) monté basculant entre les flasques (15, 16) de la fourche (4). Les axes de montage (13, 14) sont montés sur les flasques (15, 16) et maintenus latéralement par les bagues de maintien (17, 18).
  • De manière similaire, sur chacune de ses faces latérales (19, 20) la partie mobile (9) du vérin de verrouillage (7) présente un axe de montage (21, 22) monté basculant au niveau de l'extrémité de l'ensemble de bielles et de vérins (5), ce montage étant verrouillé latéralement par des bagues de maintien (23, 24).
  • Le porte-outil (1) est ainsi monté basculant au niveau de l'extrémité libre du balancier (3) de manière à pouvoir pivoter dans un plan vertical par les mouvements de l'ensemble de bielles et de vérins (5).
  • Chacun des axes de montage (13, 14, 21, 22) se prolonge au-delà des bagues de maintien (17, 18, 23, 24) par un axe de préhension (25, 26, 27, 28).
  • On distingue ainsi deux premiers axes de préhension (25, 26) se prolongeant latéralement au niveau de la partie fixe (8) du vérin de verrouillage (7), et deux seconds axes de préhension (27, 28) se prolongeant latéralement au niveau de la partie mobile (9) du vérin de verrouillage (7).
  • Les différents axes (13, 14, 21, 22, 25, 26, 27, 28) du porte-outil (1) sont les seules pièces susceptibles de s'user par frottement avec les autres pièces en contact. Par conséquent, ces axes (13, 14, 21, 22, 25, 26, 27, 28) subissent préférentiellement un traitement de surface visant à augmenter leur résistance à l'usure, et ils sont démontables de manière à pouvoir être remplacé facilement sans avoir à entièrement démonter le porte-outil (1), ni à le remplacer entièrement.
  • Tel qu'illustré sur les figures 3 et 4, le porte-outil (1) permet d'assembler un outil (6) de manière réversible, permettant ainsi, à titre d'exemple de monter un godet en position d'excavation (cf. figure 3) ou en position de chargement (cf. figure 4).
  • Bien que sur les différentes figures l'outil (6) soit représenté à titre d'exemple sous la forme d'un godet, il est entendu que l'invention est prévue pour tout type d'outils de travail tels que ceux évoqués plus haut.
  • Dans ce but, l'outil (6) comporte au moins deux ensembles de réception (29, 30) prévus pour coopérer avec les axes de préhension (25, 26, 27, 28) du porte-outil (1). Ces ensembles de réception (29, 30) peuvent être prévus sur la face arrière de l'outil (6), c'est-à-dire sur sa face dirigée vers le porte-outil (1) lorsqu'il est monté sur celui-ci. Ils peuvent également être prévus sur la face avant de l'outil (6), notamment dans le cas où celui-ci peut être utilisé d'un côté ou de l'autre. De même, puisque le porte-outil (1) est réversible, les ensembles de réception (29, 30) peuvent être prévus dans un sens ou dans l'autre.
  • Néanmoins, quel que soit l'outil (6), ces ensembles de réception (29, 30) doivent toujours être prévus par paires pour la réception des axes de préhension (25, 26, 27, 28), un ensemble de réception (29, 30) pouvant être commun à deux paires adjacentes.
  • Chaque ensemble de réception (29, 30) présente deux parties réceptrices (31, 32, 33, 34) dont les ouvertures sont en vis-à-vis et prévues chacune pour recevoir un des axes de préhension (25, 26, 27, 28).
  • Ces parties réceptrices (31, 32, 33, 34) sont préférentiellement en forme de crochets ou d'encoche semi-circulaire dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe des axes de préhension (25, 26, 27, 28) qu'ils reçoivent.
  • Pour chaque ensemble de réception (29, 30), les premières parties réceptrices (31, 33) présentent chacune un doigt de préhension (35, 36) recouvrant partiellement leur ouverture, tandis que les secondes parties réceptrices (32, 34) en sont dépourvues.
  • Ces doigts de préhension (35, 36) facilitent et sécurisent la préhension d'un outil (6) par le porte-outil (1) comme cela est décrit ci-après.
  • En se référant maintenant aux figures 5 à 11, à titre d'exemple, nous allons décrire les séquences de préhension et de verrouillage d'un outil (6) de type godet excavateur par un bras de travail équipé d'un porte-outil (1).
  • Alors que l'outil (6) est au sol (cf. figure 5), l'opérateur déplace le bras de travail (2) de manière à approcher le porte-outil (1) au niveau des ensembles de réception (29, 30) et à introduire les premiers axes de préhension (25, 26) dans les premières parties réceptrices (31, 33) sous les doigts de préhension (35, 36). Cette étape ne présente aucune difficulté particulière pour l'opérateur qui a une vue dégagée sur le porte-outil (1) et les ensembles de réception (29, 30) de l'outil (6).
  • Comme cela est notamment visible sur la figure 1, les bagues de maintien (17, 18) et (23, 24) sont préférentiellement chanfreinées pour guider et faciliter la prise de l'outil (6) par les axes de préhension (25, 26, 27, 28) du porte-outil (1).
  • L'opérateur remonte alors le bras de travail (2) (cf. figure 6) de manière à soulever l'outil (6) au niveau des premières parties réceptrices (31, 33) par les premiers axes de préhension (25, 26). Ce faisant, par le propre poids de l'outil (6), les premiers axes de préhension (25, 26) viennent se caler au fond des premières parties réceptrices (31, 33) et l'outil (6) se centre de lui-même sur le porte-outil (1). L'outil (6) est alors suspendu par les premiers axes de préhension (25, 26) en bascule autour des ensembles de réception (29, 30). Grâce aux doigts de préhension (35, 36), l'outil n'est pas susceptible de se décrocher des premiers axes de préhension (25, 26), même en cas de mouvement de bascule de grande amplitude.
  • Le vérin de verrouillage (7) est alors rentré (cf. figure 7), de manière à rapprocher au maximum les premiers axes de préhension (25, 26) des seconds axes de préhension (27, 28).
  • L'opérateur actionne alors l'ensemble de bielles et de vérins (5) du bras de travail (2) (cf. figure 8) de manière à introduire les seconds axes de préhension (27, 28) dans les ensembles de réception (29, 30). Le vérin étant en position rentrée, les seconds axes de préhension (27, 28) peuvent ainsi pénétrer dans les ensembles de réception (29, 30) et se retrouver en face des secondes parties réceptrices (32, 34).
  • L'opérateur continue ensuite le mouvement de l'ensemble de bielles et de vérins (5) du bras de travail (2) (cf. figure 9) de manière faire venir les seconds axes de préhension (27, 28) en butée dans le fond des ensembles de réception (29, 30) et à y exercer une poussée qui provoque le basculement de l'outil (6) autour des premiers axes de préhension (25, 26).
  • Lorsque l'opérateur constate le basculement de l'outil (6), il sait que celui-ci est bien en prise sur le porte-outil (1) et qu'il peut par conséquent le verrouiller.
  • Pour cela, le vérin de verrouillage (7) est alors sorti (cf. figure 10), de manière à éloigner les premiers axes de préhension (25, 26) des seconds axes de préhension (27, 28). Ces axes de préhension (25, 26, 27, 28) se retrouvent alors engagées au fond de chacune de leur partie réceptrice (31, 33, 34, 35) associée, ce qui bloque l'outil (6) en position.
  • En bloquant le vérin de verrouillage (7) dans cette position, l'outil (6) est alors verrouillé sur le porte-outil (1) et peut être utilisé de manière classique (cf. figure 11).
  • En se référant maintenant aux figures 12 à 17, à titre d'exemple, on peut comprendre les séquences de préhension et de verrouillage d'un outil (6) de type godet rétro pris en chargeur par un bras de travail équipé d'un porte-outil (1).
  • Alors que l'outil (6) est au sol (cf. figure 12), ce sont les seconds axes de préhension (27, 28) qui sont introduits dans les premières parties réceptrices (31, 33) sous les doigts de préhension (35, 36).
  • L'opérateur remonte alors le bras de travail (2) (cf. figure 13), puis le vérin de verrouillage (7) est rentré (cf. figure 14).
  • Les premiers axes de préhension (25, 26) sont alors introduits dans les ensembles de réception (29, 30), et se retrouvent en face des secondes parties réceptrices (32, 34) (cf. figure 15). L'opérateur continue ensuite le mouvement de l'ensemble de bielles et de vérins (5) jusqu'au basculement de l'outil (6) autour des seconds axes de préhension (27, 28).
  • L'opérateur actionne alors le vérin de verrouillage (7) en position sortie (cf. figure 16) pour bloquer l'outil (6) en position.
  • L'outil (6) est alors verrouillé sur le porte-outil (1) et peut être utilisé de manière classique (cf. figure 17).
  • On notera que les séquences décrites ci-dessus sont sensiblement similaires. Pour des raisons évidentes de sécurité, quel que soit l'outil (6) à monter sur le bras de travail (2), on commence toujours par introduire les axes de préhension adaptés dans les premières parties réceptrices (31, 33) sous les doigts de préhension (35, 36). Par sa réversibilité, le porte-outil (1) permet avantageusement de prendre et de verrouiller un outil (6) dans les deux sens.
  • Le principe de verrouillage l'outil (6) par le porte-outil (1) est représenté sur les figures 18 et 19.
  • Sur la figure 18, le vérin est en position sortie et les axes de préhension (25, 26, 27, 28) sont calés en butée au fond de chacune de leur partie réceptrice (31, 33, 34, 35) associée. L'outil (6) est maintenu et ne peut se décrocher. En cas de défaillance du vérin de verrouillage (7), ou si celui-ci est forcé de manière à extraire les axes de préhension (25, 26, 27, 28) hors de leur partie réceptrice (31, 33, 34, 35), seuls les axes de préhension (25, 26, 27, 28) situés dans les secondes parties réceptrices (32, 34) pourront s'extraire des ensembles de réception (29, 30), tandis que les autres axes de préhension (25, 26, 27, 28) resteront retenus dans les premières parties réceptrices (31, 33) en raison de la présence des doigts de préhension (35, 36). L'outil partiellement déverrouillé bascule alors autour de ces axes de préhension (25, 26, 27, 28) mais ne se décroche pas totalement du porte-outil (1) et ne peut pas chuter, ce qui est particulièrement sécuritaire.
  • Afin d'éviter le rapprochement accidentel des axes de préhension (25, 26, 27, 28), le vérin de verrouillage (7) est préférentiellement équipé d'un clapet anti-retour qui bloque le fluide dans la grande chambre lorsque le vérin de verrouillage (7) est soumis à des efforts externes, par exemple induits par le creusement. Ce clapet anti-retour est préférentiellement placé dans la tige (10) au plus près de la chambre à protéger, pour s'affranchir des fuites possibles entre la chambre et le clapet, si ce dernier était déporté et relié à la chambre par des flexibles ou analogues.
  • Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la position sortie de verrouillage du vérin de verrouillage (7) ne correspond pas à la fin de course de celui-ci, ce qui permet de continuer à utiliser le même vérin de verrouillage (7) pour le porte-outil (1) en cas de jeu provenant par exemple d'un problème d'usure ou de déformation des pièces. Ainsi, si la position sortie de verrouillage du vérin de verrouillage (7) nécessite une course supérieure à celle précédemment nécessaire pour le verrouillage, une course supérieure est disponible pour le vérin de verrouillage (7). Selon ce mode de réalisation de l'invention, en raison de la sur-course qu'il présente, le vérin de verrouillage (7) comprend alors un moyen de détection de la position de la tige (10) de sorte de s'assurer du bon verrouillage de l'outil (6) par le porte-outil (1).
  • Il est évident que la présente description ne se limite pas aux exemples explicitement décrits, mais comprend également d'autres modes de réalisation et/ou de mise en oeuvre. Ainsi, une caractéristique technique décrite peut être remplacée par une caractéristique technique équivalente sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les revendications.
  • Ainsi, l'invention tel que défini par les revendications peut être adaptée à tout type d'outil, et les outils peuvent comporter plusieurs ensembles de réception (29, 30) prévus par paires, par exemple sur leurs face avant et arrière afin de pouvoir librement les monter dans un sens ou dans l'autre sur le porte-outil (1). A titre d'exemple, un godet de transport permettant de transporter plusieurs outils avec celui monté sur la machine pour les déplacements sur les chantiers est représenté sur la figure 20, comportant plusieurs ensembles de réception (29, 30) prévus par paires.

Claims (8)

  1. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) prévu pour permettre l'assemblage rapide et réversible d'un outil (6) sur l'extrémité libre du bras de travail (2) d'un engin de chantier ou de travaux publics, le bras de travail (2) comprenant un balancier (3) terminé par une fourche (4) et équipé d'un ensemble de bielles et de vérins (5) prévus pour manipuler l'outil (6) lorsqu'il est monté sur son extrémité libre, dans lequel :
    • le porte-outil (1) comprend un vérin de verrouillage (7) comportant une partie fixe (8) montée à rotation sur l'extrémité libre du balancier (3), et une partie mobile (9) reliée à la partie fixe (8) par une tige (10) et montée pivotante sur l'extrémité de l'ensemble de bielles et de vérins (5) ;
    • le porte-outil (1) comprend deux premiers axes de préhension (25, 26) se prolongeant latéralement de chaque côté de la partie fixe (8) et deux seconds axes de préhension (27, 28) se prolongeant latéralement de chaque côté de la partie mobile (9) du vérin de verrouillage (7) ;
    • l'outil (6) comprend au moins deux ensembles de réception (29, 30) aptes à coopérer avec les axes de préhension (25, 26, 27, 28) du porte-outil (1) ;
    • chaque ensemble de réception (29, 30) comportant deux doigts de préhension (35, 36) formant une première partie réceptrice (31, 33) et une seconde partie réceptrice (32, 34) dont les ouvertures sont en vis-à-vis et prévues chacune pour recevoir un des premiers axes de préhension (25, 26) et un des seconds axes de préhension (27, 28) pour maintenir l'outil (6) sur le porte-outil (1) ;
    • l'outil (6) est apte à être verrouillé et déverrouillé sur le porte-outil (1) au moyen du vérin de verrouillage (7) en faisant varier de façon réversible la distance séparant la partie mobile (9) de la partie fixe (8) de celui-ci, entre une position sortie du vérin de verrouillage (7) dans laquelle chacun des premiers axes de préhension (25, 26) est en butée au fond de sa partie réceptrice (31, 33 ou 32, 34) associée et chacun des seconds axes de préhension (27, 28) est en butée au fond de sa partie réceptrice (32, 34 ou 31, 33) associée, et une position entrée du vérin de verrouillage (7) dans laquelle les axes de préhension peuvent être extraits des ensembles de réception (29, 30) ; caractérisé en ce que
    • la forme des doigts de préhension (35, 36) étant adaptée pour que l'outil (6) ne se décroche pas des premiers axes de préhension (25, 26) en cas de mouvement de bascule de grande amplitude pendant le montage de l'outil, et les premières parties réceptrices (31, 33) présentent chacune un doigt de préhension (35, 36) recouvrant partiellement leur ouverture, tandis que les secondes parties réceptrices (32, 34) en sont dépourvues,
    de sorte que le montage de l'outil (6) comporte les étapes dans lesquelles ;
    - l'opérateur déplace le bras de travail (2) de manière à approcher le porte-outil (1) au niveau des ensembles de réception (29, 30) et à introduire les premiers axes de préhension (25, 26) dans les premières parties réceptrices (31, 33) sous les doigts de préhension (35, 36) ;
    - l'opérateur remonte le bras de travail (2) de manière à soulever l'outil (6) au niveau des premières parties réceptrices (31, 33) par les premiers axes de préhension (25, 26). Ce faisant, par le propre poids de l'outil (6), les premiers axes de préhension (25, 26) viennent se caler au fond des premières parties réceptrices (31, 33) et l'outil (6) se centre de lui-même sur le porte-outil (1),
    - le vérin de verrouillage (7) est rentré, de manière à rapprocher au maximum les premiers axes de préhension (25, 26) des seconds axes de préhension (27, 28).
    - l'opérateur actionne alors l'ensemble de bielles et de vérins (5) du bras de travail (2) de manière à introduire les seconds axes de préhension (27, 28) dans les ensembles de réception (29, 30), et de manière faire venir les seconds axes de préhension (27, 28) en butée dans le fond des ensembles de réception (29, 30) et à y exercer une poussée qui provoque le basculement de l'outil (6) autour des premiers axes de préhension (25, 26)- le vérin de verrouillage (7) est alors sorti, de manière à éloigner les premiers axes de préhension (25, 26) des seconds axes de préhension (27, 28)
  2. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties réceptrices (31, 32, 33, 34) sont en forme de crochets ou d'encoche semi-circulaire dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe des axes de préhension (25, 26, 27, 28) qu'ils sont aptes à recevoir.
  3. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie fixe (8) du vérin de verrouillage (7) comprend un axe de montage (13, 14) sur chacune de ses faces latérales (11, 12) qui est maintenu sur la fourche (4) par une bague de maintien (17, 18) chanfreinée.
  4. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie mobile (9) du vérin de verrouillage (7) comprend un axe de montage (21, 22) sur chacune de ses faces latérales (19, 20) qui est maintenu au niveau de l'extrémité de l'ensemble de bielles et de vérins (5) par une bague de maintien (23, 24) chanfreinée.
  5. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vérin de verrouillage (7) est équipé d'un clapet anti-retour qui bloque le fluide dans la grande chambre lorsque le vérin de verrouillage (7) est soumis à des efforts externes.
  6. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le clapet anti-retour est placé dans la tige (10) au plus près de la chambre à protéger.
  7. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vérin de verrouillage (7) présente une sur-course prévue pour que la position sortie de verrouillage du vérin de verrouillage (7) ne corresponde pas à la fin de course de celui-ci.
  8. Ensemble formé d'un outil (6) et d'un porte-outil (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le vérin de verrouillage (7) est équipé d'un moyen de détection de la position de la tige (10) de sorte de s'assurer du bon verrouillage de l'outil (6) par le porte-outil (1).
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