DISPOSITIF PORTE-OUTIL POUR LA MANUTENTION D'UN OUTIL DE TRAITEMENT DE SURFACE Domaine technique : La présente invention concerne un dispositif porte-outil pour la manutention d'un outil de traitement de surface comportant au moins un châssis, un support porte-outil mobile par rapport audit châssis et un porte-outil porté par ledit support porte-outil et agencé pour recevoir ledit outil. Technique antérieure : On connaît la pénibilité des travaux de traitement de surface, tels que ponçage, surfaçage, meulage, peinture, ou similaire, de parois telles que plafonds, murs, sols, 15 dans le domaine du bâtiment, compte tenu du temps nécessaire à la réalisation de ce type de travaux, du poids des outils portés à bout de bras et du travail en hauteur. Si ces travaux sont réalisés dans des ambiances nocives par exemple en présence d'amiante ou de produits chimiques, une aspiration doit obligatoirement être prévue pour évacuer les poussières et protéger l'opérateur. 20 La publication FR 2 928 571 décrit une solution permettant de réduire cette pénibilité en proposant de porter l'outil de traitement de surface au bout d'un bras articulé sur un châssis roulant au sol permettant à un opérateur de manoeuvrer l'outil depuis le sol pour traiter les murs et le plafond d'un local sans échafaudage, ni échelle. Ce dispositif 25 comporte une première colonne sur laquelle est articulé un premier bras porte-outil pour traiter le plafond et une seconde colonne parallèle à la première sur laquelle est articulé un second bras porte-outil pour traiter les murs, ce second bras étant mobile verticalement le long de la seconde colonne par une motorisation. Il nécessite par conséquent deux outils à manipuler en fonction de l'orientation des surfaces à traiter. 10 Pour déplacer et orienter les outils par rapport aux surfaces à traiter, l'opérateur doit manoeuvrer les deux bras porte-outils en faisant des efforts suffisants pour contrer le poids de l'outil, du porte-outil à l'opposé des bras et des bras porte-outils eux-mêmes. Par ailleurs, cette configuration, qui ne comporte qu'un axe d'articulation entre le châssis et le bras porte-outil limite considérablement l'amplitude de déplacement des outils, ne permet pas des déplacements à 360° sans déplacer l'ensemble du châssis ou démonter l'outil. Ce dispositif ne permet pas non plus le travail au sol pour les mêmes raisons d'amplitude limitée. Enfin, ce dispositif ne peut pas être simplement dépollué à l'eau si les travaux sont effectués dans des milieux nocifs, à cause de la présence du bloc moteur. Cette solution n'est donc pas satisfaisante. Exposé de l'invention : La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif porte- outil qui apporte à l'opérateur plus de libertés de manoeuvre lui permettant de manipuler et d'orienter son outil de traitement de surface depuis le sol, sans échaudage, ni échelle, dans toutes les directions à l'intérieur d'un rayon d'action délimité par ledit dispositif, sans obstacle, ni effort important, afin de pouvoir traiter toutes les surfaces d'un local sans restriction, à savoir aussi bien un plafond qu'un sol, une paroi verticale qu'une paroi inclinée, améliorant ainsi considérablement l'ergonomie et le confort de travail de l'opérateur, ce dispositif présentant une construction simple, sans motorisation, permettant un nettoyage et une décontamination à l'eau, ce dispositif étant également polyvalent et évolutif pouvant être facilement complété ou combiné à un dispositif d'aspiration des poussières, de traitement de l'air, de pulvérisation de liquide, etc. en fonction des besoins. De plus, ce dispositif peut être réalisé dans des matériaux légers et conçu de manière démontable pour pouvoir être facilement déplacé d'un chantier à l'autre sans pénibilité.
Dans ce but, l'invention concerne un dispositif porte-outil du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte un support intermédiaire s'étendant entre ledit châssis et ledit support porte-outil, et en ce que le support intermédiaire est articulé sur ledit châssis, le support porte-outil est articulé sur ledit support intermédiaire et le porte-outil est articulé sur ledit support porte-outil et couplé à une perche de commande accessible par un opérateur au sol. Le support intermédiaire peut comporter des premiers moyens d'équilibrage disposés à l'opposé dudit support porte-outil. De même, le support porte-outil peut comporter des seconds moyens d'équilibrage disposés à l'opposé dudit porte-outil. En fonction des variantes de réalisation dudit dispositif, au moins une partie des articulations prévues respectivement entre le châssis et le support intermédiaire, le support intermédiaire et le support porte-outil, le support porte-outil et le porte-outil peuvent être réalisées par des liaisons sphériques ou par deux liaisons pivot perpendiculaires. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le châssis comporte au moins une embase pourvue de moyens de roulement et une colonne définissant un premier axe de rotation longitudinal. Le support intermédiaire peut comporter un bras d'équilibrage prolongé par un bras porteur, ledit bras d'équilibrage pouvant être couplé à ladite colonne par un premier axe de rotation transversal perpendiculaire au premier axe de rotation longitudinal et ledit bras porteur pouvant définir un deuxième axe de rotation longitudinal. Le support porte-outil peut également comporter un bras d'équilibrage prolongé par un bras porteur, ledit bras d'équilibrage pouvant être couplé au bras support dudit support intermédiaire par un deuxième axe de rotation transversal perpendiculaire au deuxième axe de rotation longitudinal, et ledit bras porteur pouvant définir un troisième axe de rotation longitudinal. Le porte-outil peut être couplé au bras support dudit support porte-outil par un troisième axe de rotation transversal perpendiculaire au troisième axe de rotation longitudinal. Il comporte avantageusement une cage de montage agencée pour recevoir ledit outil, ladite cage de montage pouvant être couplée audit porte-outil par un quatrième axe de rotation transversal perpendiculaire au troisième axe de rotation transversal.
La perche de commande est de préférence couplée audit porte-outil et à ladite cage de montage par ledit quatrième axe de rotation transversal, et ledit quatrième axe de rotation transversal peut être couplé à des moyens de rappel agencés pour ramener ladite cage de montage dans une position centrale entre deux positions angulaires extrêmes. Ledit porte-outil peut être complété par une cloche disposée autour de l'outil et pourvue de buses d'aspiration et/ou de pulvérisation couplées à un équipement choisi dans le groupe comprenant une unité d'aspiration et de séparation des poussières, une unité de filtration de l'air, une unité de pulvérisation de liquide. Description sommaire des dessins : La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif porte-outil selon l'invention montrant sa cinématique, - la figure 2 est une vue de face du dispositif porte-outil de la figure 1 en position verticale, - la figure 3 est une vue de côté du dispositif porte-outil de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe axiale des détails IV du dispositif de la figure 2, - la figure 5 est une vue en coupe axiale du détail V du dispositif de la figure 2, - la figure 6 est vue de face agrandie du détail VI du dispositif de la figure 2 sans la cloche d'aspiration, - la figure 7 est une vue en coupe axiale selon le plan de coupe VII-VII du dispositif de la figure 6, et - la figure 8 est une vue en coupe axiale du détail VII du dispositif de la figure 3. Illustrations de l'invention et meilleure manière de la réaliser : En référence aux figures, le dispositif porte-outil 1 permet la manutention dans l'espace d'un outil 2 pour le traitement de surface, tel qu'une ponceuse, raboteuse, surfaceuse, projeteuse, rogneuse, scie, rainureuse, disqueuse, buse de sablage, buse à jet d'eau sous pression, ou similaire, par un opérateur depuis le sol, sans échafaudage, ni échelle, et sans fournir d'effort important. A cet effet, il comporte un châssis 3, sur lequel est articulé un support intermédiaire 5, sur lequel est articulé un support porte-outil 7, et sur lequel est enfin articulé un porte-outil 9 agencé pour recevoir l'outil 2 et couplé à une perche de commande 10 accessible par un opérateur (non représenté) au sol. Ce dispositif porte-outil 1 dispose ainsi de tous ses degrés de liberté en rotation lui permettant d'évoluer dans l'espace dans toutes les directions dans la limite de son amplitude. En référence aux figures 1 à 4, le châssis 3 comporte une embase 30 portée par des moyens de roulement tels que des roulettes 31 pour être déplaçable au sol, et une colonne 32 montée mobile en rotation sur l'embase 30 autour de son axe central définissant un premier axe de rotation longitudinal Li qui est vertical et autorise une rotation à 360°. L'embase 30 comporte quatre branches au bout desquelles sont prévus les roulettes 31, complétées ou non d'un système de blocage ou de freinage, mais peut avoir une configuration différente, par exemple en forme de plateau plein ou ajouré, de pied à trois ou plus de quatre branches, ou toute autre forme adéquate selon les accessoires et/ou le poids du dispositif qu'elle doit supporter. La colonne 32 est entourée d'un tube de protection 33 fixé sur l'embase 30 par une semelle 34 et des organes de vissage 35. Cette colonne 32 est guidée en rotation dans deux paliers 36, 37, dont un premier palier 36 solidaire de l'embase 30 et un second palier 37 solidaire d'un capot 38 fermant la partie supérieure du tube de protection 33. Le châssis 3 comporte en outre un bloc de guidage 39 fixé à l'extrémité supérieure de la colonne 32 par un organe de vissage 40 et traversé par un pivot 41 définissant un premier axe de rotation transversal Ti qui est horizontal, perpendiculaire au premier axe de rotation longitudinal Li, et autorise une rotation à 360°. Le pivot 41 est guidé en rotation dans deux paliers 42, 43 prévus aux extrémités du bloc de guidage 39 et comporte à ses extrémités deux alésages taraudés 44. Le châssis 3 comporte une bride 45 agencée pour recevoir dans son alésage central 46 un conduit technique. Cette bride 45 est constituée de deux demi-coquille 45a, 45b assemblées entre elles et au bloc de guidage 39 par deux organes de vissage 47. Une deuxième bride 45 est également disposée latéralement à la base du tube de protection 33. Les paliers de guidage 36, 37, 41, 42 peuvent être constitués de manchons réalisés en matière synthétique à très faible coefficient de frottement, de roulements à billes ou à aiguilles, ou de tout autre moyen équivalent.
En référence aux figures 1 à 3 et 5, le support intermédiaire 5 comporte un bras d'équilibrage 50 prolongé par un bras porteur Si. Le bras d'équilibrage 50 présente une forme en U définie par deux profilés 52 parallèles, assemblés par une traverse 53. Il est monté mobile en rotation sur la colonne 32 autour du premier axe de rotation transversal Ti. Il est de ce fait assemblé au pivot 41 par deux organes de vissage 54 vissés dans les alésages taraudés 44 (fig. 4) au travers des profilés 52. Le bras porteur 51 est fixé rigidement au centre de la traverse 53 par des bagues de fixation 55 ou similaire. Le support intermédiaire 5 comporte en outre un bloc de guidage 56 monté mobile en rotation à l'extrémité supérieure de ce bras porteur 51 autour son axe central définissant un deuxième axe de rotation longitudinal L2, prolongeant le premier axe de rotation longitudinal Li, et autorisant une rotation à 360°. Il est guidé en rotation par un palier 57 fixé à l'extrémité du bras porteur 51 par un organe de vissage 58. Ce bloc de guidage 56 est traversé par un pivot 59 définissant un deuxième axe de rotation transversal T2, perpendiculaire au deuxième axe de rotation longitudinal L2, et autorisant une rotation à 360°. Ce pivot 59 est guidé en rotation dans deux paliers 60, 61 prévus aux extrémités du bloc de guidage 56 et comporte à ses extrémités deux alésages taraudés 62. Les paliers de guidage 57, 60 et 61 peuvent être constitués de manchons réalisés en matière synthétique à très faible coefficient de frottement, de roulements à billes ou à aiguilles, ou de tout autre moyen équivalent. Le support intermédiaire 5 peut être complété par des premiers moyens d'équilibrage, tels que des contrepoids 63 ou similaires, montés aux extrémités libres des profilés 52 du bras d'équilibrage 50. La position des contrepoids 63 sur le bras d'équilibrage 50 ainsi que la valeur des contrepoids 63 sont ajustables. Le choix de mettre ou non des contrepoids dépendra de l'application visée par le dispositif porte-outil 1, de son propre poids et de son envergure ainsi que du poids des outils 2 à porter. En référence aux figures 1 à 3, 6 et 7, le support porte-outil 7 a une construction similaire à celle du support intermédiaire 5. Il comporte un bras d'équilibrage 70 prolongé par un bras porteur 71. Le bras d'équilibrage 70 présente une forme en U définie par deux profilés 72 parallèles, assemblés par une traverse 73. Il est monté mobile en rotation sur le bras porteur 51 du support intermédiaire 5 autour du deuxième axe de rotation transversal T2. Il est de ce fait assemblé au pivot 59 par deux organes de vissage 74 vissés dans les alésages taraudés 62 (fig. 5) au travers des profilés 72. Le bras porteur 71 est fixé rigidement au centre de la traverse 73 par des bagues de fixation 75 ou similaire. Le support porte-outil 7 comporte en outre un bloc de guidage 76 monté mobile en rotation à l'extrémité supérieure du bras porteur 71 autour de l'axe central de ce bras porteur 71 qui définit un troisième axe de rotation longitudinal L3, prolongeant le deuxième axe de rotation longitudinal L2, et autorisant une rotation à 360°. Ce bloc de guidage 76 est guidé en rotation par un palier 77 fixé à l'extrémité du bras porteur 71 par un organe de vissage 78. Ce bloc de guidage 76 présente une forme en U dont les branches sont traversées par un pivot 79 définissant un troisième axe de rotation transversal T3, perpendiculaire au troisième axe de rotation longitudinal L3. Ce pivot 79 est guidé en rotation dans un palier 80 traversant le bloc de guidage 76 et maintenu par des organes de vissage 81. Le bloc de guidage 76 porte, sur l'une de ses faces, une butée 82 dont la fonction est de limiter, en cas de besoin, le débattement angulaire du porte-outil 9 autour de ce troisième axe de rotation transversal T3 à environ ± 30°, comme expliqué plus loin.
Les paliers de guidage 77, 80 peuvent être constitués de manchons réalisés en matière synthétique à très faible coefficient de frottement, de roulements à billes ou à aiguilles, ou de tout autre moyen équivalent. Le support porte-outil 7 peut être complété par des seconds moyens d'équilibrage, tels que des contrepoids 83 ou similaires, montés aux extrémités libres des profilés 72 du bras d'équilibrage 70. Comme pour le support intermédiaire 5, la position des contrepoids 83 sur le bras d'équilibrage 70 ainsi que la valeur des contrepoids 83 sont ajustables. Le choix de mettre ou non des contrepoids dépendra de l'application visée par le dispositif porte-outil 1, de son propre poids et de son envergure ainsi que du poids des outils 2 à porter.
En référence aux figures 1 à 3, 6 et 7, le porte-outil 9 comporte une chape 90 en forme de U définie par deux profilés 91 parallèles assemblés par une cage de montage 92 agencée pour recevoir un outil 2 de traitement de surface. Ce porte-outil 9 est monté mobile en rotation sur le bras porteur 71 du support porte-outil 7 autour du troisième axe de rotation transversal T3. Il comporte de ce fait une plaque de montage 93 logée entre les branches du bloc de guidage 76 et traversé par le pivot 79 et le palier 80. La plaque de montage 93 est fixée aux profilés 91 par des organes de vissage 94. Elle comporte également une bride 45 et des alésages 95 pour le passage de conduits techniques. Le débattement angulaire du porte-outil 9 peut être limité par la butée 82 qui vient en appui contre la chape 90. Cette butée 82 est démontable si l'opérateur souhaite travailler au plafond et disposer d'une amplitude angulaire plus grande. La cage de montage 92 permet de recevoir un outil 2 portatif ou non, interchangeable ou à demeure, comportant notamment un corps d'outil 20 sur lequel est fixée la cage de montage 92 par des organes de vissage 96, une tête de traitement 21 par exemple sous la forme d'un disque de ponçage comme illustré, et un bloc moteur 22 logé dans l'espace libre délimité par la chape 90. Le bloc moteur 22 est alimenté en énergie par des conduits techniques circulant le long du dispositif porte-outil 1 grâce aux différentes brides 45 et alésages répartis du porte-outil 9 au châssis 3. De ce fait, le bloc moteur 22 peut être dissocié de l'outil 2, déporté sur le châssis 3 et relié à la tête de traitement 21 par un flexible longeant le dispositif porte-outil 1 dans un conduit technique à travers les différentes brides 45 prévues à cet effet. Cette possibilité permet de réduire sensiblement le poids du porte-outil 9 facilitant d'autant le travail de l'opérateur. En référence aux figures 1 à 3 et 6, la perche de commande 10 assure la liaison entre l'opérateur et le porte-outil 9. Il comporte à cet effet un manche 11 télescopique, réglable en longueur par une manette de blocage 12 et deux poignées 13, 14, dont une poignée axiale 13 à l'extrémité libre du manche 11 et une poignée radiale 14 à distance de la poignée axiale 13 sur le manche 11. L'orientation et la position des poignées 13, 14 sont réglables pour permettre à l'utilisateur d'adapter ce dispositif à sa morphologie, qu'il soit droitier ou gaucher. La perche de commande 10 permet à l'opérateur de travailler une surface verticale, un plafond ou un sol en travaillant debout au sol, sans utiliser d'échelle ou d'escabeau et en maintenant ses bras en-dessous de ses épaules. L'opérateur peut aussi par l'intermédiaire d'un boîtier de commande (non représenté) prévu sur la perche commander la mise en route et l'arrêt de l'outil 2. La perche de commande 10 est couplée au porte-outil 9 par un quatrième axe de rotation transversal T4, perpendiculaire au troisième axe de rotation transversal T3, pour pouvoir orienter l'outil 2. A cet effet, la perche de commande 10 comporte une chape 15 en forme de U définie par deux profilés 16 parallèles assemblés par une traverse 17 fixée à l'extrémité du manche 11. La chape 15 est fixée à la cage de montage 92 et à la chape 90 par des tourillons 97 définissant ledit quatrième axe de rotation transversal T4. Des moyens de rappel 100 peuvent être prévus pour ramener automatiquement l'outil 2 dans une position centrale entre deux positions angulaires extrêmes, mais ne sont pas obligatoires. Dans l'exemple représenté à la figure 6, ces moyens de rappel 100 comportent deux poulies 101 parallèles, intercalées entre la cage de montage 92 et la chape 90 du porte-outil 9, assujetties chacune à deux ressorts de rappel 102 opposés et fixés à des ergots 103 aux extrémités libres des profilés 91 de la chape 90. Les ressorts de rappel 102 d'une chaque paire sont reliés entre eux par un câble 104 passant autour des poulies 101. Ainsi le débattement angulaire que l'opérateur peut donner à l'outil 2 est d'environ ± 90° avec un retour automatique à la position centrale égale à 0°.
En référence aux figures 1 à 3 et 8, le dispositif porte-outil 1 peut comporter en outre une cloche 98 disposée autour de la tête 21 de l'outil 2 à la manière d'un carénage et fixée par exemple sur une bride 23 de l'outil 2, dans le but de canaliser et confiner les poussières et projections engendrées par le travail de l'outil 2. Tout autre moyen de fixation notamment directement sur le porte-outil 9 est envisageable. Cette cloche 98 peut assurer différentes fonctions telles qu'une pulvérisation de liquide à l'aide de buses de pulvérisation 99a pour agglomérer les fines poussières produites par le travail de l'outil 2, un confinement des poussières à l'aide de brosses (non représentées) en périphérie de la cloche, et une aspiration des poussières à l'aide d'une buse d'aspiration 99b vers une unité d'aspiration et de filtration. Les buses de pulvérisation 99a et d'aspiration 99b sont raccordées par des conduits techniques à un ou plusieurs équipements (non représentés) correspondants choisis parmi une unité d'aspiration et de séparation des poussières, une unité de filtration de l'air, une unité de pulvérisation de liquide. Ces unités peuvent être déportées et portées ou non par le châssis 3. Ce dispositif porte-outil 1 peut par exemple être raccordé à une unité d'épuration de l'air telle que celle décrite dans la publication FR 2 954 176 du même inventeur.
Possibilités d'application industrielle : Le dispositif porte-outil 1 selon l'invention est de préférence réalisé en matériaux légers et résistants à la corrosion pour faciliter sa manipulation et son nettoyage, tels que de l'aluminium, de l'acier inoxydable, des matières synthétiques, etc. Il est de préférence conçu en sous-ensembles pour faciliter son démontage et son transport. Il peut bien entendu être conçu pour être fixe au sol ou sur un engin mobile. Il peut également recevoir tous types d'outils portatifs ou non, interchangeables ou fixés à demeure sur le porte-outil 9, en fonction du traitement de surface à réaliser, tels qu'une ponceuse, raboteuse, surfaceuse, projeteuse, rogneuse, scie, rainureuse, disqueuse, buse de sablage, buse à jet d'eau sous pression, etc. La motorisation de ces outils 2 peut être facilement déportée sur l'embase 30 du châssis 3 permettant d'alléger la partie active du dispositif porte-outil 1 à savoir le porte-outil 9 et de réduire ses dimensions. Ce dispositif porte-outil 1 peut être dimensionné en fonction des applications visées pour optimiser son coût, son encombrement et son poids. Il peut également être automatisé par l'adjonction de servomoteurs commandés à distance par une télécommande. Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Notamment, les différentes articulations prévues respectivement entre le châssis 3 et le support intermédiaire 5, le support intermédiaire 5 et le support porte-outil 7, le support porte-outil 7 et le porte-outil 9 qui sont, dans l'exemple décrit et illustré, réalisées par deux liaisons pivot perpendiculaires, peuvent bien entendu être remplacées par des liaisons sphériques. De même, la construction et la géométrie des différentes pièces peuvent être différentes tout en permettant d'atteindre le même résultat.