Ensemble outil et porte-outil pour machine de creusement de tunnels et galeries

Abstract

 L'invention a pour objet un ensemble outil et porte-outil pour machines de creusement de tunnels et galeries.
Pour réduire les coûts de fabrication, en supprimant tout usinage, et permettre un montage et un démontage rapides et aisés de l'outil, le porte-outil (10) comporte une embase (24) destinée à être fixée sur un organe de coupe (28) et deux ailes (26) espacées l'une de l'autre sur l'embase, l'outil a la forme d'un T et comporte une queue (16) venant se loger entre les ailes et s'appliquer contre l'embase du porte-outil et une tête (14) munie de deux oreilles (20) en forme de coin venant se loger dans deux encoches (32) de forme complémentaire ménagées dans le bord des ailes du porte-outil, et une clavette (38) sert à bloquer l'outil sur le porte-outil.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un ensemble outil et porte-outil destiné à être utilisé sur des machines de creusement de tunnels et de galeries.

[0002] Sur ces machines, qui sont généralement équipées de plusieurs outils de coupe, les porte-outils sont fixés par soudage sur l'organe de coupe et chaque outil est monté sur le porte-outil de façon à pouvoir être démonté et remplacé lorsqu'il est usé. Le montage de l'outil sur le porte-outil doit permettre un remplacement facile et rapide des outils, pour éviter une trop longue immobilisation de la machine. Cela est particulièrement important dans le cas d'un tunnelier à confinement (pression de terre, d'air ou de boue) où le personnel d'entretien chargé du remplacement des outils doit travailler à l'intérieur de la chambre arrière du disque de coupe qui est maintenue sous pression d'air comprimé, ce qui oblige à l'application stricte, après intervention, des procédures de décompression dans le sas d'accès à la chambre dont la durée est fonction des temps de travail et de la pression à laquelle le personnel a été soumis.

[0003] La solution classique consiste à fixer l'outil sur le porte-outil au moyen d'un boulon. Cette solution nécessite un usinage précis des surfaces coopérantes de l'outil et du porte-outil, pour éviter tout jeu qui provoquerait une détérioration rapide de ces surfaces et nécessiterait un remplacement non seulement des outils mais aussi des porte-outils, et est de ce fait relativement onéreuse. De plus, le démontage des boulons de fixation après une période d'utilisation correspondant à la durée de vie des outils n'est pas toujours facile.

[0004] L'ensemble outil et porte-outil objet de la présente invention a été conçu dans le but de réduire les coûts de fabrication, en supprimant tout usinage, et de permettre un montage et un démontage rapides et aisés de l'outil sur le porte-outil.

[0005] L'ensemble objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué par un porte-outil comportant une embase destinée à être fixée sur un organe de coupe et au moins une aile perpendiculaire à ladite embase, par un outil en forme de T comportant une tête munie d'au moins une oreille en forme de coin venant se loger dans une encoche de forme complémentaire ménagée dans le bord adjacent de l'aile du porte-outil et une queue s'étendant dans la même direction que l'oreille, et par des moyens pour enfoncer l'oreille dans l'encoche et plaquer l'outil sur l'embase du porte-outil.

[0006] Suivant une forme de réalisation particulière, le porte-outil comporte deux ailes parallèles et espacées l'une de l'autre sur l'embase, la tête de l'outil est munie de deux oreilles en forme de coin venant se loger dans deux encoches de forme complémentaire ménagées dans le bord des ailes du porte-outil et la queue de l'outil vient se placer entre les deux ailes.

[0007] Avantageusement, la face arrière des encoches sera située dans le plan de la face avant de l'embase et la face arrière de l'outil sera profilée de façon qu'elle vienne en contact avec la face avant de l'embase le long d'une génératrice lorsque l'outil sera bloqué sur le porte-outil, un léger jeu subsistant alors entre la face arrière des oreilles et l'embase.

[0008] Cette conception permet de réaliser un blocage sans jeu de l'outil dans le porte-outil par appui de la face avant des oreilles sur la face avant des encoches et d'une génératrice de l'outil sur l'embase sans qu'il soit nécessaire de réaliser un usinage précis de ces surfaces, et rend possible l'utilisation des pièces brutes de fonderie.

[0009] Pour assurer ce blocage, il faut qu'un jeu subsiste, après montage de l'outil sur le porte-outil, d'une part entre la tête de l'outil et le bord adjacent des ailes du porte-outil et d'autre part entre le fond des encoches et l'extrémité adjacente des oreilles. Les oreilles et les encoches devront donc être dimensionnées en conséquence.

[0010] Les moyens pour enfoncer les oreilles dans les encoches et plaquer l'outil sur l'embase du porte-outil seront avantageusement constitués par une clavette en forme de coin logée dans une fente percée dans l'extrémité libre de la queue et coincée entre la paroi de cette fente et le bord des ailes adjacent à cette extrémité de la queue. De préférence, l'axe longitudinal de cette fente sera incliné par rapport à la génératrice de la face arrière de la queue et les ailes comporteront un appendice dont le bord sera incliné par rapport au plan de la face avant de l'embase d'un angle égal à l'inclinaison de l'axe de la fente par rapport à la génératrice de la face arrière de la queue, la position relative de ce bord et de la fente et leur inclinaison étant telles que la clavette, lorsqu'elle sera enfoncée dans la fente, exercera sur la queue de l'outil un effort comportant une composante parallèle au plan de la face avant de l'embase et qui tendra à enfoncer les oreilles dans les encoches et une composante perpendiculaire à ce plan et qui plaquera la queue de l'outil sur l'embase.

[0011] Une pièce en caoutchouc collée dans la fente de la queue de l'outil permettra, par adhérence sur le chant de la clavette, sous les efforts de déformation élastique qu'elle subit, un freinage de la clavette et interdira son démontage intempestif sous l'action de vibrations par exemple.

[0012] La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, une forme de réalisation de l'invention et sur lesquels :

[0013] La figure 1 est une vue en élévation d'un ensemble outil et porte-outil conforme à l'invention monté sur le disque de coupe d'un tunnelier.

[0014] La figure 2 est une vue de dessus de cet ensemble;

[0015] La figure 3 est une vue de dos de l'ensemble; pour clarifier la figure, le disque de coupe sur lequel est soudé le porte-outil n'est pas représenté.

[0016] La figure 4 est une vue en élévation de l'outil;

[0017] La figure 5 est une vue en élévation du porte-outil; et

[0018] La figure 6 est une vue de dessus du porte-outil.

[0019] Sur ces dessins, les numéros de référence 10 et 12 désignent, respectivement, l'outil et le porte-outil. L'outil, représenté sur la figure 4, a la forme d'un T et comprend une tête 14 et une queue 16. la tête 14 est munie, sur sa face inférieure et à l'arrière de celle-ci, c'est-à-dire à l'opposé de l'arête de coupe 18, de deux oreilles 20 en forme de coin disposées de part et d'autre de la queue et s'étendant dans la même direction que celle-ci. Une fente 22 est percée dans l'extrémité libre de la queue 16; l'axe longitudinal de cette fente est incliné par rapport à la génératrice de la face arrière de la queue.

[0020] Le porte-outil 12, représenté sur les figures 5 et 6, est constitué d'une embase 24 et de deux ailes 26 perpendiculaires à l'embase, parallèles entre elles et espacées l'un de l'autre. L'embase est destinée à être fixée sur un support, tel que le disque de coupe 28 d'un tunnelier, par un cordon de soudure 30. Dans l'un des bords de chaque aile, qui est le bord supérieur lorsque le porte-outil se trouve dans la position représentée sur les dessins, est ménagée une encoche 32 dont la forme est complémentaire de celle des oreilles 20 de l'outil; la face arrière de ces encoches se situe dans le plan de la face avant de l'embase. Sur le bord opposé, chaque aile comporte un appendice 34 dont la face arrière est inclinée par rapport au plan de la face avant de l'embase d'un angle égal à l'inclinaison de l'axe longitudinal de la fente 22, par rapport à la génératrice de la face arrière de la queue 16 de l'outil. La partie 36 du bord inférieur de chaque aile adjacente à la face arrière de l'appendice est perpendiculaire à cette face.

[0021] Pour monter l'outil sur le porte-outil on engage la queue 16 entre les ailes 26 et on enfonce les oreilles 20 dans les encoches 32. A cause de la forme des oreilles et des encoches, la tête de l'outil se coince entre l'embase et la face avant des encoches.

[0022] Pour que ce coincement soit possible, les oreilles et les encoches doivent être dimensionnées de telle sorte que, compte tenu des tolérances de fabrication, les oreilles ne viennent pas buter sur le fond des encoches et la face inférieure de la tête de l'outil ne vienne pas en contact avec le bord supérieur des ailes du porte-outil. Comme on le voit sur la figure 2, la face arrière de la queue et de la tête de l'outil est arrondie de telle sorte qu'elle est en contact avec l'embase le long d'une génératrice; au lieu d'être arrondie, cette face pourrait être constituée par un dièdre à arête saillante. Par ailleurs, un léger jeu subsiste entre l'embase et les oreilles. Cette construction permet d'assurer le montage sans jeu de l'outil sur le porte-outil même si les tolérances de fabrication sur ces pièces sont élevées, ce qui rend possible l'utilisation de pièces brutes de fonderie, sans aucun usinage.

[0023] Pour bloquer l'outil sur le porte-outil, on utilise une clavette pentée 38 introduite à force, au moyen d'un marteau, dans la fente 22 de la queue de l'outil. En prenant appui sur la face arrière de l'appendice 34 et sur la partie 36 du bord inférieur des ailes, la clavette exerce sur l'outil un effort comprenant une composante parallèle au plan de l'embase et qui tend à enfoncer les oreilles 20 dans les encoches 32 et une composante perpendiculaire à ce plan qui plaque la queue de l'outil sur l'embase. La composante verticale permet de bien assujettir l'outil dans le porte-outil, sans jeu, et la composante horizontale interdit par arc-boutement tout pivotement de l'outil sous les efforts appliqués en cours de travail sur l'arête de coupe de l'outil dans le sens de la Flèche F.

[0024] Des moyens autres qu'une clavette (came, vis, etc ...) pourraient être utilisés pour bloquer l'outil sur le porte-outil en prenant appui sur les ailes du porte-outil et en exerçant sur la queue de l'outil un effort orienté comme défini ci-dessus.

[0025] Un cordon de caoutchouc 40 collé dans la fente 22, à son extrémité supérieure, permet par adhérence sur le chant de la clavette, sous les efforts de déformation élastique auxquels il est soumis, un freinage de la clavette et interdit son démontage intempestif.

[0026] Le porte-outil pourra être réalisé en acier moulé facilement soudable avec un mode opératoire simple sur le disque de coupe. L'outil pourra être en fonte blanche fortement alliée au chrome et manganèse. Comme on l'a déjà indiqué aucun usinage de ces pièces n'est nécessaire.

[0027] La forme de ces pièces permet un montage rapide, un blocage sans jeu de l'outil dans le porte-outil grâce à un appui en trois points : face avant des deux oreilles et génératrice arrière de l'outil, un fixation rapide et simple au moyen de la clavette, ne nécessitant comme outillage qu'un marteau, et un démontage aisé à l'aide d'un outillage simple (marteau et chasse goupille). On peut noter, en outre, que le démontage ne nécessite qu'une faible course de pénétration de l'outil dans le terrain en appui sur la face avant du disque de coupe. Or, pour effectuer le démontage d'un outil sur un tunnelier enterré, il faut dégager un volume de terre suffisant devant l'outil pour rendre cette opération possible. En diminuant ce volume, l'invention permet de faciliter et réduire encore la durée de l'opération.

[0028] Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et que de nombreuses modifications peuvent être apportées à celle-ci par l'emploi de moyens techniques équivalents. En particulier, on pourrait utiliser un porte-outil comportant une seule aile et dédoubler la queue de l'outil qui viendrait alors encadrer cette aile unique, l'outil ne comportant qu'une seule oreille en forme de coin venant se loger dans l'encoche formée dans l'aile et la face arrière de l'outil étant conformée de telle sorte qu'elle vienne s'appuyer sur l'embase, le long de deux génératrices ou deux surfaces d'appui situées de part et d'autre de l'aile, de façon à réaliser un appui en trois points; l'outil pourrait être bloqué sur le porte-outil par une clavette, comme dans la forme de réalisation décrite en se référant aux dessins.

Revendications

1. Ensemble outil et porte-outil pour machine de creusement de tunnels et galeries caractérisé en ce que le porte-outil (12) comporte une embase (24) destinée à être fixée sur un organe de coupe et au moins une aile (26) solidaire de l'embase et approximativement perpendiculaire à celle-ci, en ce que l'outil (10) a la forme d'un T et comporte une tête (14) munie d'au moins une oreille (20) en forme de coin venant se loger dans une encoche (32) de forme complémentaire ménagée dans le bord de l'aile (26) du porte-outil, de telle sorte qu'en enfonçant l'oreille dans l'encoche on applique la face arrière de l'outil sur l'embase, et une queue (16) s'étendant dans la même direction que l'oreille, et en ce qu'il comporte en outre des moyens (38) agissant sur la queue de l'outil et prenant appui sur l'aile du porte-outil pour enfoncer l'oreille dans l'encoche et bloquer l'outil sur le porte-outil.

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-outil (12) comporte deux ailes (26) parallèles et espacées l'une de l'autre sur l'embase (24), en ce que la tête (14) de l'outil est munie de deux oreilles (20) en forme de coin venant se loger dans deux encoches (32) de forme complémentaire ménagées dans le bord des ailes du porte-outil et en ce que la queue (16) de l'outil vient se placer entre les deux ailes.

3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un jeu est ménagé entre la face arrière des oreilles et la face arrière des encoches, et la face arrière de l'outil (10) est profilée de telle sorte que son contact avec l'embase soit linéaire, lorsque l'outil est bloqué sur le porte-outil.

4. Ensemble selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la face arrière des encoches (32) est située dans le plan de la face avant de l'embase (24).

5. Ensemble selon la revendication 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que les oreilles (20) sont situées sous la tête (14) de l'outil.

6. Ensemble selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens pour bloquer l'outil (14) sur le porte-outil (12) sont conçus pour plaquer la queue (16) de l'outil sur l'embase (24) du porte-outil.

7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le porte-outil est en une seule pièce moulée brute de fonderie.

8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'outil est en une seule pièce moulée brute de fonderie.

9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil est en fonte blanche fortement alliée au chrome et manganèse.

10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour bloquer l'outil sur le porte-outil sont constitués par une clavette (38) en forme de coin logée dans une fente (22) percée dans l'extrémité libre de la queue (16) de l'outil et coincée entre la paroi de cette fente et le bord de l'aile (26) adjacent à cette extrémité de la queue.

11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'axe longitudinal de ladite fente (22) est incliné par rapport à la génératrice de la face arrière de l'outil, et l'aile (26) comporte un appendice (34) dont le bord est incliné par rapport au plan de la face avant de l'embase (24) d'un angle égal à l'inclinaison de l'axe de la fente par rapport à la génératrice de la face arrière de l'outil, la position relative du bord de l'appendice et de la fente et leur inclinaison étant telles que la clavette, lorsqu'elle est enfoncée dans la fente, exerce sur la queue de l'outil un effort comprenant une composante parallèle au plan de la face avant de l'embase et qui tend à enfoncer l'oreille dans l'encoche et une composante perpendiculaire à cette face et qui plaque la queue de l'outil sur l'embase.

12. Ensemble selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'une pièce en caoutchouc (40) est fixée dans ladite fente (22) et comprimée entre la paroi de la fente et la clavette, lorsque cette dernière est coincée entre la paroi de la fente et le bord de l'aile (26).

Dessins