WO2007134440A1 - Dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil opéré par déplacement d'un organe d'actionnement - Google Patents

Dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil opéré par déplacement d'un organe d'actionnement Download PDF

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WO2007134440A1
WO2007134440A1 PCT/CA2007/000882 CA2007000882W WO2007134440A1 WO 2007134440 A1 WO2007134440 A1 WO 2007134440A1 CA 2007000882 W CA2007000882 W CA 2007000882W WO 2007134440 A1 WO2007134440 A1 WO 2007134440A1
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WO
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self
pneumatic device
contained
valve
rigid body
Prior art date
Application number
PCT/CA2007/000882
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English (en)
Inventor
Stéphan GENDRON
Stéphane REIHER
Camplain Landry
Samuel Lavoie
Benjamin Lemelin-Auger
Louis Lepine
Original Assignee
Hydro-Quebec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydro-Quebec filed Critical Hydro-Quebec
Publication of WO2007134440A1 publication Critical patent/WO2007134440A1/fr

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G3/00—Cutting implements specially adapted for horticultural purposes; Delimbing standing trees
    • A01G3/02—Secateurs; Flower or fruit shears
    • A01G3/025—Secateurs; Flower or fruit shears having elongated or extended handles
    • A01G3/0255—Tree pruners, i.e. pruning shears carried at the end of a pole

Definitions

  • the invention relates to an autonomous pneumatic device for actuating a tool operated by moving an actuating member in opposite directions of operation.
  • the self-contained pneumatic device is particularly suitable for operating a pruning-type tool disposed at the end of a pole, but may very well be suitable for operating other types of tools or devices operating by applying a certain force on their organ actuating.
  • An object of the present invention is to provide a self-contained pneumatic device for actuating a tool operated by moving an actuating member that better meets the needs compared to current pneumatic devices.
  • Another object of the present invention is to provide an autonomous pneumatic device for operating a tool, having a reduced consumption of compressed gas.
  • Another object of the present invention is to provide a self-contained pneumatic device for operating a tool, which is entirely portable and usable even in hard to reach places.
  • Another object of the present invention is to provide a self-contained pneumatic device for operating a tool, which can be constructed in such a way as to reduce the risks when using the tool near a line or an electrical source. .
  • an autonomous pneumatic device for operating a tool operated by moving an actuating member in opposite directions of operation, comprising: a rigid body having opposing first and second ends the second end having a shape adapted for mounting the tool on the rigid body; a portable compressed gas reservoir removably attached to the first end of the rigid body; a conduit having a first opening for receiving compressed gas from the reservoir, and a second opening; a valve arranged to control a flow of compressed gas into the conduit, the valve having a control member operable to selectively open and close the valve; a pneumatic cylinder fixed to the rigid body and communicating with the second opening of the duct, the jack having a movable member movable from a first to a second position under the effect of a gas pressure released by the valve; a pressure regulator arranged to regulate a pressure of the compressed gas conveyed to the pneu
  • the tool may be a pruner opening and closing selectively depending on whether the actuating member is moved by the connecting means in one or other of the opposite directions of operation.
  • the rigid body can form a pole at the end of which the tool is mounted.
  • the connecting means and a corresponding section of the rigid body may be of electrically insulating material - A - when the tool is intended to be used near a line or electrical source.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the self-contained pneumatic device for a pole shears.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a pneumatic cylinder of a self-contained pneumatic device.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a piston of a pneumatic cylinder.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a piston halfway of a pneumatic cylinder.
  • FIG. 5 is a pneumatic diagram of an autonomous pneumatic device.
  • the self-contained pneumatic device is used to actuate a tool, in the illustrated case a secateur 10 operated by displacement of an actuating rod 12 in opposite directions of operation as represented by the arrow 72.
  • the device has a rigid body 2 having first and second opposite ends. Rigid means that the body 2 has a degree of rigidity acceptable for the intended use of the tool. The body can therefore be flexible, and even have a certain degree of elasticity if desired.
  • the second end of the body 2 has a shape adapted to the mounting of the tool 10 on the rigid body 2.
  • a portable compressed gas reservoir 6 removably attaches to the first end of the rigid body 2.
  • a conduit 4 has a first opening for receiving compressed gas from the reservoir 6, and a second opening.
  • the rigid body 2 forms a hollow or tubular pole.
  • a valve 16 is arranged to control a flow of the compressed gas in the conduit 4.
  • the valve 16 has a controller, for example a lever 18, operable to selectively open and close the valve 16.
  • a pneumatic jack 20 is fixed to the rigid body 2 and communicates with the second opening of the duct 4.
  • the jack has a movable member 22 movable from a first to a second position under the effect of a gas pressure released by the valve 16.
  • a pressure regulator 14 is arranged to regulate a pressure of the compressed gas conveyed to the pneumatic cylinder 20 via the duct 4.
  • the valve 16 and the pressure regulator 14 are arranged along the duct 4, with the valve 16 downstream of the pressure regulator 14. But the valve 16 could be upstream of the pressure regulator 14 if desired.
  • the valve 16 could also be at the mouth of the conduit 4, or even integrated in the reservoir 6 if desired.
  • the pressure regulator 14 could be fully or partially integrated with the reservoir 6 if desired.
  • a connecting device in the illustrated case an elongated rod 50, connects the movable member 22 to the actuating rod 12 of the pruner 10 so that the actuating rod 12 of the pruner 10 moves in one of the operating directions 72 during a movement of the movable member 22 to the second position, and in the other operating directions 72 during a return of the movable member 22 to the first position.
  • a return device in the illustrated case a compression spring 56, exerts a force which seeks to bring the mobile member 22 back to the first position.
  • the reservoir 6 may take the form of a cylinder which is screwed to the rigid body 2 and which is able to store air or a compressed gas, for example at a pressure of 4500 psi.
  • the tank 6 can be composite to reduce the total weight of the tool. Higher or lower pressures may be used depending on the capacity of the reservoir 6 and the necessary force required to operate the tool.
  • the tank 6 assembles and disassembles quickly rigid body 2 so that it can be replaced in the field if necessary.
  • a protective envelope 26 can be assembled around the reservoir 6 so as to protect it against shocks.
  • the reservoir 6 can be fixed to the body 2 otherwise than by screwing, for example by means of a clamp or latch device, insofar as the device allows a safe mounting of the reservoir 6.
  • the pressure regulator 14 may be formed of two regulator members 28, 30 in series to lower the high pressure from the reservoir 6 to the desired operating pressure. For example, for a 4500 psi high pressure tank 6, the high pressure can be first lowered to about 800 psi by the first regulator element 28. This intermediate pressure can then be lowered to the operating pressure of about 400 psi by the second regulator element 30. This arrangement with two regulating elements 28, 30 in series makes it possible to obtain an almost constant pressure over a wide pressure range of the reservoir 6.
  • the regulators are preferably arranged at the base of the rigid body 2, near the tank 6.
  • the pressure regulator 14 may be formed of a single regulator element if desired, depending on the model used and the operating parameters of the tool to be encountered.
  • valve 16 can be actuated using the lever 18 or any other appropriate control member according to the type of valve 16, for example a pusher, a wheel, etc.
  • the valve 16 is preferably close to the pneumatic jack 20, so as to reduce the consumption of compressed gas.
  • the valve 16 can take two positions, a closed position and an open position.
  • the valve 16 has an outlet 34 (as shown in FIG 5) outside the rigid body 2.
  • In the closed position compressed gas supply to the pneumatic jack 20 is blocked and the pneumatic jack 20 is in communication with the atmospheric pressure via the outlet 34. No work is performed by the cylinder 20.
  • the open position the supply to the pneumatic jack 20 is activated and the compressed air circulates in the tool since the pneumatic cylinder 20 is in communication with the pressure regulator 14 (shown in FIG 1).
  • a safety device may be disposed under the lever 18 of the valve 16, to prevent the valve 16 from being actuated accidentally.
  • the device may be such that the operator must move the device sufficiently to release the lever 18 and allow it to be maneuvered.
  • the device will automatically be relocated under the lever 18 when the operator releases it.
  • a simple spring-loaded sliding mechanism mounted under the lever 18 may be suitable. Any other automatic mechanism or not can also be used to the extent that it provides the desired degree of security.
  • the function of the pneumatic cylinder 20 is to convert the pneumatic energy into mechanical energy.
  • several pistons 36 can be assembled on a central shaft 38 which provides the movable member 22.
  • four (4) pistons 36 are connected in series and are free to slide in respective cylindrical chambers 40 separated by fixed walls 74.
  • the supply of air or gas at the outlet of the valve 16 is conveyed to the chambers 40 via a passage 42 to the interior of the central shaft 38.
  • Each chamber 40 is fed with radial holes 44 through the shaft 38 (see FIG 3).
  • the pressure of the air or gas between the fixed walls 74 and the pistons 36 then causes their displacement as shown in FIG. 4. It is possible to modulate the rate at which each chamber 40 is pressurized using radial holes 44 of different diameters. This technique makes it possible to feed a first chamber 40 very quickly and to develop an adequate force for small branch cutting while minimizing the consumption of air or gas.
  • the valve 16 is activated longer and the maximum force developed by the cylinder 20 is reached gradually as the chambers 40 are pressurized.
  • the supply of the chambers 40 can also be done by means of passages (not shown) in the part of the rigid body 2 serving as a cylinder for the pneumatic cylinder 20, rather than by holes 44 in the central shaft 38.
  • Radial holes 46 are made through the portion of the rigid body 2 serving as a cylinder to the pneumatic cylinder so as to allow air to flow into the chambers 40 of the low pressure side of the pistons 36 during their displacement.
  • the return device 24 may be formed by means of a compression spring 56 wedged between a first stop 58 formed by a connecting section of the rigid body 2 and a second stop 60 formed on a coupling piece 62 to which the shaft 38 is fixed.
  • the central shaft 38 is driven by the force exerted by the pressure on the pistons 36 and moves, in the illustrated case, towards the valve 16 as represented by the arrow 48.
  • the shaft 38 is connected to the actuator rod 12 of the shears 10 by a mechanical transmission, for example a rod 50 having one end coupled to the shaft 38 and an opposite end coupled to the actuating rod 12.
  • a pull on the rod actuator 12 by the rod 50 rotates the knife 52 secateur 20 to a counter knife 54, thus closing the pruner 10 on the branch to cut (not shown).
  • the lever 18 of the valve is released, the air in the chambers 40 is evacuated by the outlet of the valve 16 and the compression spring 56 returns the mobile member 22 to the first position which was its initial position before cutting .
  • the rod 50 may be fiberglass or other dielectric material, in order to electrically isolate the pruner 10 from the pneumatic cylinder 20.
  • the rigid body 2 may form a pole which splits into sections that couple to one another.
  • Two sections 64, 66 may in particular be fiberglass or other dielectric material.
  • the section 64 is located between the reservoir 6 and the pneumatic cylinder 20.
  • the length of the section 64 can be chosen so as to fix the relative position of the lever 18 of the valve 16 relative to the reservoir 6 and allow manipulation of the two-handed tool. In order to minimize the total mass of the tool, the section 64 may be made of a lighter composite material.
  • the length of the section 66 can be chosen according to the desired range of the tool.
  • the section 66 houses the mechanical transmission, in the illustrated case formed by the rod 50.
  • the section 66 will isolate the operator against electric shocks. Also, to prevent contamination within the pole, the ends of the section 66 may be provided with seals 68, 70 (see also FIG.2). It is also possible to pressurize the inside of the boom with an inert gas, dry air or any other gas with adequate dielectric properties, so as to prevent the ingress of moisture into section 66. Section 66 is thus likely to protect the operator from electrification if the pruner 10 comes into contact, for example with a conductor or other electrical element under tension.
  • the pressurization can be carried out by introducing the gas through a valve 76 provided for this purpose.
  • a visual indicator (not shown) installed on the pole will verify the condition of the pressurization inside the pole.
  • a visual indicator may be formed of a simple bending membrane under the effect of a positive pressure in the pole.
  • the counter knife 54 may have a hook shape that allows to hang the tool on the branch to be cut.
  • the assembly of the pivoting knife 52 on the counter knife 54 multiplies the cutting force by leveraging.
  • the simple and compact geometry of pruner 10 allows increased mobility of the tool through branches.
  • the autonomous pneumatic device makes it possible, when used in particular with a pole 2 and a pruner 10, to carry out an intensive pruning of tree branches from the ground, in a ladder, in a nacelle or directly in a tree.
  • the power source is integrated, the worker has increased mobility to perform his work in hard to reach places where the tools used are often manual.
  • the use of the device allows more cutting at the same time and requires much less physical effort, which can help reduce the incidence of musculoskeletal diseases associated with pruning work, such as bursitis and tendonitis.
  • it may allow pruning near power distribution lines.
  • pruner 10 may be replaced by any tool having an actuator to move to operate.
  • the rigid body 2 can be short compared to a pole, and as short as desired to the extent that it is suitable for the desired application.
  • the conduit 4 may be completely or partially outside the rigid body 2 if desired.
  • the pneumatic cylinder 20 can be configured to produce a thrust force on the rod 50 rather than a drawing force if the pruner 10 or the tool as it operates by pushing on the actuating member 12.
  • the pneumatic cylinder 20 may have a different orientation relative to the tubular body 2 if desired, depending on the type of mechanical transmission used.
  • the pneumatic cylinder 20 can take other forms.
  • the movable member may be constituted by a cylinder housing the piston or pistons rather than the shaft 38.
  • the rod 50 may be composed of articulated sections.
  • the return device may also be formed of a torsion spring, tension, or any other element able to exert pressure on the movable member to bring it back to the first position.
  • the return device can be realized by using a multi-position valve (not shown) instead of the illustrated valve 16, combined with a system of suitable passages (not shown) with the pneumatic cylinder 20 so as to be able to reverse the flow.
  • the pneumatic cylinder 20 could include a system of valves and passages (not shown) for momentarily transferring pressure from one side to the other of the pistons 36 to bring them back to their original position.
  • the return device may also be of the manual type if desired, although an automatic device is preferred.
  • the self-contained pneumatic device can also be mounted at the end of a pole near the tool if its body is short.
  • the tool may have an actuator that is pivoted by the rod 50 rather than pushed or pulled.
  • the device connecting the movable member 22 to the actuator member of the tool may be formed of a single coupling member if the distance between the movable member and the actuating member does not require an elongated rod.

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Abstract

Dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil, tel un sécateur, opéré par déplacement d'un organe d'actionnement dans des directions opposées d'opération. Le dispositif a un corps rigide, tel une perche, recevant l'outil à un bout et un réservoir de gaz comprimé portatif à un autre bout. Le réservoir alimente un vérin pneumatique via un conduit. L'alimentation est contrôlée par un régulateur de pression et une valve dotée d'un organe de commande. Le vérin pneumatique est relié à l'organe d'actionnement de l'outil pour le déplacer sous l'effet d'une pression exercée par le gaz comprimé à l'ouverture de la valve et ainsi opérer l'outil. Un élément de rappel ramène le vérin à sa position initiale à la fermeture de la valve. L'utilisation de matériaux électriquement isolant pour certaines parties du dispositif permet de l'utiliser à proximité de sources électriques.

Description

DISPOSITIF PNEUMATIQUE AUTONOME POUR ACTIONNER UN OUTIL OPÉRÉ PAR DÉPLACEMENT D1UN ORGANE D'ACTIONNEMENT
CHAMP DE L'INVENTION
L'invention porte sur un dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil opéré par déplacement d'un organe d'actionnement dans des directions opposées d'opération. Le dispositif pneumatique autonome est particulièrement adapté pour opérer un outil de type sécateur disposé au bout d'une perche, mais peut très bien convenir pour opérer d'autres types d'outils ou de dispositifs opérant par application d'une certaine force sur leur organe d'actionnement.
ÉTAT DE L'ART
II existe de nombreux modèles de sécateurs montés sur perche. Un des modèles conventionnels fait appel à une corde qui doit être tirée afin d'actionner le sécateur fixé au bout de la perche. L'opérateur ne peut donc pas tenir la perche à deux mains puisqu'il doit également pouvoir tirer sur la corde.
II existe des sécateurs pneumatiques montés sur perche qui se raccordent au moyen d'un boyau à une source d'air comprimé telle un compresseur ou un réservoir externe à l'outil. Le brevet US 6,901 ,665 (Sun et al.) fournit un exemple d'un tel sécateur pneumatique. L'opérateur actionne le sécateur au moyen d'un levier disposé sur le manche de la perche. Le levier ouvre alors une valve qui laisse l'air comprimé exercer une pression sur un piston. Un déplacement du piston sous l'effet de la pression de l'air comprimé est transmis à un bras articulé qui fait alors pivoter une des lames du sécateur vers l'autre, causant ainsi la fermeture du sécateur. Ce type de sécateur pneumatique permet de tenir la perche à deux mains lors de la coupe.
II existe des sécateurs hydrauliques dont le principe de fonctionnement est similaire. Il existe également d'autres types d'outils pneumatiques, par exemple des cloueuses, des cisailles, etc. Les sources pneumatiques ou hydrauliques de même que les boyaux nécessaires au fonctionnement des outils sont susceptibles d'encombrer l'opérateur durant l'usage et l'empêcher de manœuvrer l'outil comme il le veut ou encore atteindre des endroits difficiles, ce qui limite donc les champs d'action et d'application des outils. Aussi, la coupe de branches près de lignes électriques à l'aide d'un sécateur monté sur perche peut présenter des risques important pour l'opérateur.
SOMMAIRE
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil opéré par déplacement d'un organe d'actionnement qui répond mieux aux besoins par rapport aux dispositifs pneumatiques actuels.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil, ayant une consommation réduite en gaz comprimé.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil, qui est entièrement portable et utilisable même dans des endroits difficiles d'accès.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil, qui peut être construit de manière à réduire les risques lors de l'utilisation de l'outil à proximité d'une ligne ou d'une source électrique.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif pneumatique autonome convenant particulièrement à un sécateur monté sur perche ou un outil analogue. Conformément à un aspect de l'invention, il est prévu un dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil opéré par déplacement d'un organe d'actionnement dans des directions opposées d'opération, comprenant: un corps rigide ayant des première et deuxième extrémités opposées, la deuxième extrémité ayant une forme adaptée au montage de l'outil sur le corps rigide; un réservoir de gaz comprimé portatif se fixant de manière amovible à la première extrémité du corps rigide; un conduit ayant une première ouverture pour recevoir le gaz comprimé du réservoir, et une deuxième ouverture; une valve disposée de manière à contrôler un écoulement du gaz comprimé dans le conduit, la valve ayant un organe de commande opérable pour sélectivement ouvrir et fermer la valve; un vérin pneumatique fixé au corps rigide et communiquant avec la deuxième ouverture du conduit, le vérin ayant un membre mobile déplaçable d'une première à une deuxième position sous l'effet d'une pression de gaz libérée par la valve; un régulateur de pression disposé de manière à réguler une pression du gaz comprimé acheminé au vérin pneumatique par le conduit; un moyen de liaison pour relier le membre mobile à l'organe d'actionnement de l'outil de manière à ce que l'organe d'actionnement de l'outil se déplace dans l'une des directions d'opération lors d'un déplacement du membre mobile vers la deuxième position, et dans l'autre des directions d'opération lors d'un retour du membre mobile vers la première position; et un moyen de rappel pour ramener le membre mobile à la première position.
L'outil peut être un sécateur s'ouvrant et se fermant sélectivement selon que l'organe d'actionnement est déplacé par le moyen de liaison dans l'une ou l'autre des directions opposées d'opération. Le corps rigide peut former une perche au bout de laquelle l'outil est monté. Le moyen de liaison et une section correspondante du corps rigide peuvent être en matériau électriquement isolant - A - lorsque l'outil est destiné à être utilisé à proximité d'une ligne ou source électrique.
DESCRIPTION BRÈVE DES DESSINS
Une description détaillée des réalisations préférées de l'invention sera donnée ci-après en référence avec les dessins suivants, dans lesquels les mêmes numéros font référence à des éléments identiques ou similaires:
FIG. 1 est un diagramme schématique du dispositif pneumatique autonome pour un sécateur sur perche.
FIG. 2 est une vue de coupe schématique d'un vérin pneumatique d'un dispositif pneumatique autonome.
FIG. 3 est une vue agrandie d'un piston d'un vérin pneumatique.
FIG. 4 est une vue agrandie d'un piston à mi-course d'un vérin pneumatique.
FIG. 5 est un schéma pneumatique d'un dispositif pneumatique autonome.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence à la FIG. 1 , le dispositif pneumatique autonome est utilisé pour actionner un outil, dans le cas illustré un sécateur 10 opéré par déplacement d'une tige d'actionnement 12 dans des directions opposées d'opération tel que représentées par la flèche 72. Le dispositif a un corps rigide 2 ayant des première et deuxième extrémités opposées. On entend par rigide que le corps 2 présente un degré de rigidité acceptable pour l'utilisation prévue de l'outil. Le corps peut donc être flexible, et même présenter un certain degré d'élasticité si voulu. La deuxième extrémité du corps 2 a une forme adaptée au montage de l'outil 10 sur le corps rigide 2. Un réservoir de gaz comprimé portatif 6 se fixe de manière amovible à la première extrémité du corps rigide 2. Un conduit 4 a une première ouverture pour recevoir le gaz comprimé du réservoir 6, et une deuxième ouverture. Dans le cas illustré, le corps rigide 2 forme une perche creuse ou tubulaire.
Une valve 16 est disposée de manière à contrôler un écoulement du gaz comprimé dans le conduit 4. La valve 16 a un organe de commande, par exemple un levier 18, opérable pour sélectivement ouvrir et fermer la valve 16.
Un vérin pneumatique 20 est fixé au corps rigide 2 et communique avec la deuxième ouverture du conduit 4. Le vérin a un membre mobile 22 déplaçable d'une première à une deuxième position sous l'effet d'une pression de gaz libérée par la valve 16.
Un régulateur de pression 14 est disposé de manière à réguler une pression du gaz comprimé acheminé au vérin pneumatique 20 par le conduit 4. Dans le cas illustré, la valve 16 et le régulateur de pression 14 sont disposés le long du conduit 4, avec la valve 16 en aval du régulateur de pression 14. Mais la valve 16 pourrait être en amont du régulateur de pression 14 si voulu. La valve 16 pourrait aussi être à l'embouchure du conduit 4, ou même intégrée au réservoir 6 si voulu. De même, le régulateur de pression 14 pourrait en totalité ou en partie être intégré au réservoir 6 si voulu.
Un dispositif de liaison, dans le cas illustré une tige allongée 50, relie le membre mobile 22 à la tige d'actionnement 12 du sécateur 10 de manière à ce que la tige d'actionnement 12 du sécateur 10 se déplace dans l'une des directions d'opération 72 lors d'un déplacement du membre mobile 22 vers la deuxième position, et dans l'autre des directions d'opération 72 lors d'un retour du membre mobile 22 vers la première position.
Un dispositif de rappel, dans le cas illustré un ressort de compression 56, exerce un effort qui cherche à ramener le membre mobile 22 à la première position. Le réservoir 6 peut prendre la forme d'un cylindre qui se visse au corps rigide 2 et qui est apte à emmagasiner de l'air ou un gaz comprimé, par exemple à une pression de 4500 psi. Le réservoir 6 peut être en composite afin de réduire la masse totale de l'outil. Des pressions plus ou moins élevées peuvent être utilisées selon la capacité du réservoir 6 et la force nécessaire requise pour actionner l'outil. Le réservoir 6 s'assemble et se démonte ainsi rapidement du corps rigide 2 de manière à pouvoir être remplacé sur le terrain au besoin. Une enveloppe protectrice 26 peut être assemblée autour du réservoir 6 de manière à le protéger contre les chocs. Le réservoir 6 peut se fixer au corps 2 autrement que par vissage, par exemple au moyen d'un dispositif à pince ou à loquet, dans la mesure où le dispositif permet un montage sécuritaire du réservoir 6.
Le régulateur de pression 14 peut être formé de deux éléments régulateurs 28, 30 en série afin d'abaisser la haute pression provenant du réservoir 6 à la pression d'opération voulue. Par exemple, pour un réservoir 6 à haute pression de 4500 psi, la haute pression peut être d'abord abaissée à environ 800 psi par le premier élément régulateur 28. Cette pression intermédiaire peut ensuite être abaissée à la pression d'opération d'environ 400 psi par le second élément régulateur 30. Cet arrangement à deux éléments régulateurs 28, 30 en série permet d'obtenir une pression quasi constante sur une large plage de pression du réservoir 6. Les régulateurs sont de préférence disposés à la base du corps rigide 2, près du réservoir 6. Le régulateur de pression 14 peut être formé d'un seul élément régulateur si voulu, selon le modèle utilisé et les paramètres d'opération de l'outil à rencontrer.
En référence à la FIG. 2 la valve 16 peut être actionnée à l'aide du levier 18 ou tout autre organe de commande approprié selon le type de valve 16, par exemple un poussoir, une molette, etc. La valve 16 est de préférence près du vérin pneumatique 20, de manière à réduire la consommation de gaz comprimé. Dans le cas illustré, la valve 16 peut prendre deux positions, soit une position fermée et une position ouverte. La valve 16 comporte une sortie 34 (tel qu'illustré à la FIG. 5) à l'extérieur du corps rigide 2. En position fermée, ralimentation en gaz comprimé au vérin pneumatique 20 est bloquée et le vérin pneumatique 20 est en communication avec la pression atmosphérique via la sortie 34. Aucun travail n'est effectué par le vérin 20. En position ouverte, l'alimentation au vérin pneumatique 20 est activée et l'air comprimé circule dans l'outil puisque le vérin pneumatique 20 est en communication avec le régulateur de pression 14 (illustré à la FIG. 1).
Un dispositif de sécurité (non illustré) peut être disposé sous le levier 18 de la valve 16, afin d'empêcher la valve 16 d'être actionnée accidentellement. Le dispositif peut être de telle sorte que l'opérateur doive déplacer suffisamment le dispositif pour libérer le levier 18 et permettre de le manœuvrer. De préférence, le dispositif se replacera automatiquement sous le levier 18 lorsque l'opérateur le relâche. Un simple mécanisme coulissant à ressort monté sous le levier 18 peut convenir. Tout autre mécanisme automatique ou non peut aussi être utilisé dans la mesure où il fournit le degré de sécurité voulu.
En référence aux FIGS. 2, 3 et 4, la fonction du vérin pneumatique 20 est de convertir l'énergie pneumatique en énergie mécanique. Afin de développer une force adéquate et de conserver un diamètre externe du vérin 20 de proportion similaire au corps rigide 2, plusieurs pistons 36 peuvent être assemblés sur un arbre central 38 qui procure le membre mobile 22. Dans le cas illustré, quatre (4) pistons 36 sont assemblés en série et sont libres de coulisser dans des chambres cylindriques 40 respectives séparées par des parois fixes 74. L'alimentation d'air ou de gaz à la sortie de la valve 16 est acheminée aux chambres 40 via un passage 42 à l'intérieur de l'arbre central 38. Chaque chambre 40 est alimentée par des trous radiaux 44 à travers l'arbre 38 (voir FIG. 3). La pression de l'air ou du gaz entre les parois fixes 74 et les pistons 36 provoque alors leur déplacement tel qu'illustré à la FIG. 4. Il est possible de moduler la rapidité à laquelle chaque chambre 40 est pressurisée en utilisant des trous radiaux 44 de différents diamètres. Cette technique permet d'alimenter une première chambre 40 très rapidement et de développer une force adéquate pour la coupe de petite branche tout en minimisant la consommation d'air ou de gaz. Lors de la coupe de branches plus grosses, la valve 16 est activée plus longuement et la force maximale développée par le vérin 20 est atteinte progressivement à mesure que les chambres 40 sont pressurisées. L'alimentation des chambres 40 peut également se faire au moyen de passages (non illustrés) dans la partie du corps rigide 2 servant de cylindre au vérin pneumatique 20, plutôt que par des trous 44 dans l'arbre central 38.
Des trous radiaux 46 sont pratiqués à travers la partie du corps rigide 2 servant de cylindre au vérin pneumatique de manière à permettre une circulation d'air dans les chambres 40 du côté basse pression des pistons 36 lors de leur déplacement.
Le dispositif de rappel 24 peut être formé au moyen d'un ressort de compression 56 coincé entre une première butée 58 formée par une section de raccord du corps rigide 2 et une deuxième butée 60 formée sur une pièce de couplage 62 à laquelle l'arbre 38 est fixé.
En référence à nouveau à la FIG. 1 , en mode coupe, l'arbre central 38 est entraîné par la force exercée par la pression sur les pistons 36 et se déplace, dans le cas illustré, en direction de la valve 16 tel que représenté par la flèche 48. L'arbre 38 est relié à la tige d'actionnement 12 du sécateur 10 par une transmission mécanique, par exemple une tige 50 ayant une extrémité couplée à l'arbre 38 et une extrémité opposée couplée à la tige d'actionnement 12. Un tirage sur la tige d'actionnement 12 par la tige 50 fait pivoter le couteau 52 du sécateur 20 vers un contre-couteau 54, fermant ainsi le sécateur 10 sur la branche à couper (non illustrée). Lorsque le levier 18 de la valve est relâché, l'air dans les chambres 40 s'évacue par la sortie de la valve 16 et le ressort de compression 56 ramène le membre mobile 22 à la première position qui était sa position initiale avant la coupe.
La tige 50 peut être en fibre de verre ou autre matériau diélectrique, afin d'isoler électriquement le sécateur 10 du vérin pneumatique 20. Le corps rigide 2 peut former une perche qui se divise en sections se couplant les unes aux autres. Deux sections 64, 66 peuvent notamment être en fibre de verre ou autre matériau diélectrique. La section 64 se situe entre le réservoir 6 et le vérin pneumatique 20. La longueur de la section 64 peut être choisie de manière à fixer la position relative du levier 18 de la valve 16 par rapport au réservoir 6 et permettre une manipulation de l'outil à deux mains. Afin de minimiser la masse totale de l'outil, la section 64 pourra être réalisée avec un matériau composite plus léger. La longueur de la section 66 peut être choisie en fonction de la portée voulue de l'outil. La section 66 loge la transmission mécanique, dans le cas illustré formée par la tige 50. Dans le cas où la transmission mécanique est également diélectrique, la section 66 permettra d'isoler l'opérateur contre des chocs électriques. Aussi, afin de prévenir une contamination à l'intérieur de la perche, les extrémités de la section 66 peuvent être munies de joints d'étanchéités 68, 70 (voir aussi la FIG. 2). Il est aussi possible de pressuriser l'intérieur de la perche avec un gaz inerte, de l'air sec ou tout autre gaz aux propriétés diélectriques adéquates, de manière à prévenir l'infiltration d'humidité dans la section 66. La section 66 est ainsi susceptible de protéger l'opérateur d'une électrisation advenant que le sécateur 10 vienne en contact par exemple avec un conducteur ou autre élément électrique sous tension. La pressurisation peut être réalisée en introduisant le gaz par une valve 76 prévue à cet effet. De préférence, un indicateur visuel (non illustré) installé sur la perche permettra de vérifier l'état de la pressurisation à l'intérieur de la perche. Un tel indicateur visuel peut être formé d'une simple membrane fléchissant sous l'effet d'une pression positive dans la perche.
Le contre-couteau 54 peut avoir une forme de crochet qui permet d'accrocher l'outil sur la branche à couper. L'assemblage du couteau pivotant 52 sur le contre-couteau 54 multiplie la force de coupe par effet de levier. La géométrie simple et compacte du sécateur 10 permet une mobilité accrue de l'outil à travers des branches.
En référence à la FIG. 5, il est illustré un schéma pneumatique du dispositif pneumatique autonome. En référence à nouveau à la FIG. 1, le dispositif pneumatique autonome permet, lorsqu'il est utilisé notamment avec une perche 2 et un sécateur 10, d'effectuer un émondage intensif des branches d'arbres à partir du sol, dans une échelle, dans une nacelle ou directement dans un arbre. La source d'énergie étant intégrée, l'ouvrier a une mobilité accrue pour accomplir son travail dans des endroits difficilement accessibles où les outils employés sont souvent manuels. L'emploi du dispositif permet d'effectuer plus de coupe dans un même temps et requiert un effort physique beaucoup moindre, ce qui peut contribuer à diminuer l'incidence de maladies musculo-squelettiques associées au travail d'émondeur, telles que les bursites et les tendinites. Selon la construction du dispositif, il peut permettre de faire un émondage à proximité de lignes de distributions d'électricité.
Bien que des réalisations de l'invention aient été illustrées dans les dessins ci- joints et décrites ci-dessus en relation avec un sécateur 10, il apparaîtra évident pour les personnes versées dans l'art que des changements et des modifications peuvent être apportés à ces réalisations sans s'écarter de l'essence de l'invention. Par exemple, le sécateur 10 peut être remplacé par tout outil ayant un organe d'actionnement à déplacer pour opérer. Le corps rigide 2 peut être court comparativement à une perche, et en fait aussi court que voulu dans la mesure où il convient à l'application souhaitée. Le conduit 4 peut être complètement ou partiellement à l'extérieur du corps rigide 2 si voulu. Le vérin pneumatique 20 peut être configuré pour produire un effort de poussée sur la tige 50 plutôt qu'un effort de tirage si le sécateur 10 ou l'outil tel qu'il opère par une poussée sur l'organe d'actionnement 12. Le vérin pneumatique 20 peut avoir une orientation différente par rapport au corps tubulaire 2 si voulu, selon le type de transmission mécanique utilisé. Le vérin pneumatique 20 peut prendre d'autres formes. Par exemple, le membre mobile peut être constituée par un cylindre logeant le ou les pistons plutôt que l'arbre 38. La tige 50 peut être composé de sections articulées. Le dispositif de rappel peut aussi être formé d'un ressort de torsion, de tension, ou tout autre élément apte à exercer une pression sur le membre mobile pour le ramener à la première position. Par exemple, le dispositif de rappel peut être réalisé en utilisant une valve à positions multiples (non illustrée) au lieu de la valve 16 illustrée, combinée à un système de passages appropriés (non illustrés) avec le vérin pneumatique 20 de manière à pouvoir inverser l'application de la pression dans le vérin pneumatique 20 et ainsi ramener les pistons 36 à leur position d'origine. Aussi, le vérin pneumatique 20 pourrait comporter un système de valves et de passages (non illustrés) permettant de transférer momentanément d'un côté à l'autre des pistons 36 la pression de manière à les ramener à leur position d'origine. Le dispositif de rappel peut aussi être de type manuel si voulu, bien qu'un dispositif automatique soit préféré. Le dispositif pneumatique autonome peut également être monté au bout d'une perche près de l'outil si son corps est court. L'outil peut avoir un organe d'actionnement qui est pivoté par la tige 50 plutôt que poussé ou tiré. Le dispositif reliant le membre mobile 22 à l'organe d'actionnement de l'outil peut être formé d'un simple élément de couplage si la distance entre le membre mobile et l'organe d'actionnement ne nécessite pas de tige allongée.

Claims

REVENDICATIONS:
1. Un dispositif pneumatique autonome pour actionner un outil opéré par déplacement d'un organe d'actionnement dans des directions opposées d'opération, comprenant: un corps rigide ayant des première et deuxième extrémités opposées, la deuxième extrémité ayant une forme adaptée au montage de l'outil sur le corps rigide; un réservoir de gaz comprimé portatif se fixant de manière amovible à la première extrémité du corps rigide; un conduit ayant une première ouverture pour recevoir le gaz comprimé du réservoir, et une deuxième ouverture; une valve disposée de manière à contrôler un écoulement du gaz comprimé dans le conduit, la valve ayant un organe de commande opérable pour sélectivement ouvrir et fermer la valve; un vérin pneumatique fixé au corps rigide et communiquant avec la deuxième ouverture du conduit, le vérin ayant un membre mobile déplaçable d'une première à une deuxième position sous l'effet d'une pression de gaz libérée par la valve; un régulateur de pression disposé de manière à réguler une pression du gaz comprimé acheminé au vérin pneumatique par le conduit; un moyen de liaison pour relier le membre mobile à l'organe d'actionnement de l'outil de manière à ce que l'organe d'actionnement de l'outil se déplace dans l'une des directions d'opération lors d'un déplacement du membre mobile vers la deuxième position, et dans l'autre des directions d'opération lors d'un retour du membre mobile vers la première position; et un moyen de rappel pour ramener le membre mobile à la première position.
2. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le conduit passe au moins partiellement dans le corps rigide.
3. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , comprenant de plus une enveloppe protectrice s'assemblant autour du réservoir et protégeant le réservoir contre des chocs.
4. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le réservoir est fait en matériau composite.
5. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le réservoir se fixe à la première extrémité du corps rigide par vissage.
6. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le régulateur de pression comprend deux éléments régulateurs en série abaissant successivement une pression fournie par le réservoir à une pression intermédiaire puis à une pression d'opération du vérin pneumatique.
7. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 6, dans lequel la pression d'opération fournie par le régulateur de pression est quasi constante sur une large plage de pression du réservoir.
8. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , comprenant de plus un moyen de sécurité pour empêcher une opération accidentelle de l'organe de commande.
9. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le vérin pneumatique comprend plusieurs chambres successives logeant des pistons fixés au membre mobile.
10. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 9, dans lequel les chambres ont des ouvertures d'alimentation en gaz comprimé ayant des diamètres différents.
11. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 10, dans lequel le membre mobile comprend un arbre central creux traversant les pistons et comportant les ouvertures d'alimentation communiquant avec les chambres, l'arbre central définissant un passage pour le gaz comprimé entre le conduit et les chambres.
12. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 9, dans lequel les chambres ont des ouvertures de circulation d'air déplacée par les pistons.
13. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel la valve comprend une sortie communiquant à l'air libre, la valve ayant une position fermée dans laquelle le vérin pneumatique est en communication avec la sortie, et une position ouverte dans laquelle le vérin pneumatique est en communication avec le régulateur de pression.
14. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de rappel comprend un ressort exerçant une poussée sur la partie mobile du vérin pneumatique en direction de la première position de la partie mobile.
15. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le régulateur de pression est disposé près de l'extrémité du corps rigide à laquelle le réservoir se fixe.
16. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel la valve est disposée près du vérin pneumatique.
17. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de liaison comprend une transmission mécanique reliant l'organe d'actionnement au membre mobile du vérin pneumatique.
18. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de rappel comprend un ressort entre une partie fixe du corps rigide et le membre mobile du vérin pneumatique.
19. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel l'outil comprend un sécateur s'ouvrant et se fermant sélectivement selon que l'organe d'actionnement est déplacé par le moyen de liaison dans l'une ou l'autre des directions opposées d'opération.
20. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 19, dans lequel le sécateur comprend un arrangement compact ayant un couteau pivotant vers un contre-couteau par tirage sur la tige d'actionnement, la partie mobile du vérin pneumatique se déplaçant de la première à la deuxième position en s'éloignant du sécateur, tirant ainsi sur la tige d'actionnement.
21. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 1 , dans lequel le corps rigide forme une perche.
22. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 21 , dans lequel le corps rigide a une forme tubulaire logeant le conduit, le régulateur de pression, la valve, le vérin pneumatique, le moyen de rappel et au moins une partie du moyen de liaison.
23. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 21 , dans lequel le corps rigide comprend des sections tubulaires se couplant les unes aux autres, le conduit, le régulateur de pression, la valve et le vérin pneumatique étant logés dans des sections tubulaires différentes de la perche, l'organe de commande étant monté sur la section tubulaire logeant la valve.
24. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 21 , dans lequel le corps rigide comprend une section tubulaire logeant au moins partiellement le moyen de liaison.
25. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 24, dans lequel le moyen de liaison et la section tubulaire sont en matériau électriquement isolant.
26. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 25, dans lequel la section tubulaire a des extrémités munies de joints d'étanchéité.
27. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 26, dans lequel la section tubulaire contient un gaz sous pression ayant des propriétés diélectriques.
28. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 25, dans lequel le moyen de liaison comprend une tige allongée rigide couplé entre l'organe d'actionnement et le membre mobile.
29. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 21 , dans lequel l'outil comprend un sécateur s'ouvrant et se fermant sélectivement selon que l'organe d'actionnement est déplacé par le moyen de liaison dans l'une ou l'autre des directions opposées d'opération.
30. Le dispositif pneumatique autonome selon la revendication 29, dans lequel le sécateur comprend un arrangement compact ayant un couteau pivotant vers un contre-couteau par tirage sur la tige d'actionnement, la partie mobile du vérin pneumatique se déplaçant de la première à la deuxième position en s'éloignant du sécateur, tirant ainsi sur la tige d'actionnement.
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