[0001] La présente invention concerne un outil de creusement pour un tunnelier, ainsi qu'un
tunnelier comprenant un tel outil de creusement.
[0002] Un tunnelier, autrement appelé machine de creusement d'un tunnel, comprend une enveloppe
tubulaire à l'avant de laquelle est prévu un bouclier dont le diamètre extérieur correspond
au diamètre du tunnel creusé. La partie antérieure du bouclier qui vient en contact
avec le front de taille pour creuser le terrain traversé par le tunnelier, comporte
une tête de coupe qui est entraînée en rotation sur elle-même autour d'un axe correspondant
à l'axe longitudinal central du tunnelier. L'abattage du terrain est obtenu par la
rotation de la tête de coupe et l'avance simultanée de celle-ci générée par une forte
poussée contre le front de taille. A l'arrière du bouclier frontal, l'enveloppe du
tunnelier est intérieurement équipée de moyens de déplacement du tunnelier vers l'avant,
d'un système d'évacuation des déblais résultant de l'abattage du terrain et d'un dispositif
de pose de voussoirs à l'intérieur du tunnel creusé afin de fabriquer progressivement
un tube garnissant l'intérieur du tunnel.
[0003] La tête de coupe comprend des bras radiaux qui supportent des outils de creusement
destinés à l'abattage du terrain. On distingue les outils, qui tournent librement
sur eux-mêmes sur un arbre solidaire de la tête de coupe et qui sont typiquement des
molettes roulant sur le front de taille pour le couper, des outils qui, en service,
sont prévus fixes sur la tête de coupe et qui attaquent le front de taille par raclage.
L'invention s'intéresse à ces derniers outils de creusement, qui, de manière classique,
comportent une dent d'attaque du terrain à creuser, parfois appelée pic, rabot ou
couteau. Cette dent est soumise, du fait de la nature géologique du terrain traversé,
à de fortes sollicitations mécaniques et à l'abrasion, si bien qu'elle s'use voire
se casse et qu'elle doit donc être remplacée périodiquement. Dans cette optique, la
dent est montée de manière interchangeable sur un support dédié, fixé à demeure, généralement
par soudage, sur les bras de la tête de coupe. En pratique, la dent est retenue sur
le support par des moyens de fixation amovibles, qui doivent permettre un démontage
de la dent usée et un remontage d'une dent neuve, à la fois, faciles, en utilisant
un outillage portatif et usuel, et rapides pour éviter une trop longue immobilisation
du tunnelier. Bien entendu, ces moyens de fixation doivent être adaptés aux conditions
d'exploitation de l'outil de creusement, notamment aux efforts et aux chocs que subit
l'outil, ainsi qu'à la présence de déblais et d'eau. De plus, en principe, ces moyens
de fixation doivent être prévus pour limiter les contraintes d'utilisation et minimiser
le poids de l'outillage à manipuler par les opérateurs ayant à réaliser les opérations
de maintenance de l'outil de creusement, notamment l'opération de remplacement de
sa dent : en effet, ces opérations sont réalisées dans des conditions difficiles pour
les opérateurs, à partir d'une chambre, souvent en surpression, entre la tête de coupe
et une cloison verticale fixe disposée derrière cette tête.
[0004] Une première solution, qui est la plus répandue, consiste à fixer la dent au support
par plusieurs vis, par exemple quatre vis voire davantage, qui traversent un alésage
lisse de la dent pour être vissées dans des taraudages complémentaires du support,
jusqu'à serrer la dent contre le support. Cette solution présente des inconvénients.
En effet, l'accessibilité des têtes de vis est délicate alors que ces vis doivent
être associées à des rondelles et idéalement serrées à la clé dynamométrique, ce qui
implique des manipulations longues et fastidieuses pour l'opérateur, avec le risque
d'échapper ou de perdre les vis. De plus, ces vis supportent directement l'essentiel
des efforts appliqués sur la dent. Par ailleurs, à la longue, les taraudages du support
tendent à être endommagés, du fait des efforts et de la corrosion.
[0005] Une deuxième solution consiste à caler la dent sur le support pour que, en service,
les efforts appliqués à la dent soient essentiellement repris directement par le support,
tout en prévoyant de pouvoir dégager la dent vis-à-vis du support dans au moins une
direction de dégagement prédéterminée. Pour empêcher ce dégagement tant qu'il n'est
pas souhaité, une vis traverse à la fois la dent et le support et les serre l'un contre
l'autre en rapportant un écrou de serrage à l'extrémité de la vis, opposée à sa tête.
Cette solution présente aussi des inconvénients. En effet, il est nécessaire, tant
au montage qu'au démontage, de manipuler à peu près en même temps la vis et son écrou
associé : dans les conditions de maintenance évoquées plus haut, et en tenant compte
du fait que, eu égard aux diverses orientations possibles de l'outil liées à la position
angulaire de la tête de coupe, la vis s'étend le plus souvent de manière inclinée
par rapport à l'horizontale, on comprend que ces manipulations requièrent deux opérateurs,
sauf à courir le risque élevé de perdre la vis et/ou l'écrou.
[0006] Par ailleurs, aussi bien pour l'une que pour l'autre de ces solutions, le dégagement
de la dent vis-à-vis du support nécessite que les vis soient totalement séparées de
la dent et du support, le cas échéant après avoir été libérées de leur écrou : on
comprend que les mouvements engagés dans les opérations correspondantes sont nombreux
et complexes, ce qui fait que, en pratique, ces opérations ne peuvent pas, dans des
coûts raisonnables, être mises en oeuvre par des robots manipulateurs.
[0007] Une troisième solution a été proposée par
EP-1 253 286-A1 sur lequel est basé le préambule de la revendication 1 annexée. Comme pour la deuxième
solution évoquée ci-dessus, la dent est, en service, calée sur le support dans toutes
les directions de l'espace hormis dans une direction de dégagement. Pour empêcher
que la dent ne se déboîte du support au cours de la rotation de la tête de coupe,
une vis fixe la dent au support de manière amovible : dans une configuration montée
de cet outil de creusement, l'extrémité filetée de la vis est vissée dans un taraudage
de la dent, dont l'axe central est parallèle ou peu incliné par rapport à la direction
de dégagement, tandis que la tête de la vis prend appui sur une paroi du support à
travers laquelle la vis s'étend. Pour dégager la dent du support tout en maintenant
la vis solidaire de cette dent, on dévisse partiellement la vis, puis il est nécessaire
de déplacer la dent d'abord selon un premier mouvement de translation dans la direction
de dégagement, puis selon un second mouvement de translation dans une direction perpendiculaire
à cette direction de dégagement : le premier mouvement permet de déboîter seulement
partiellement la dent vis-à-vis du support, la poursuite de ce premier mouvement étant
impossible du fait de l'interférence, dans la direction de dégagement, entre la tête
de la vis et la paroi précitée du support. Le déplacement de la dent selon le second
mouvement tient au fait que la tige de la vis traverse la paroi précitée du support
par une fente de cette paroi, cette fente étant orientée dans la direction du second
mouvement de translation et ouverte à son extrémité pour en laisser sortir la tige
de la vis et ainsi permettre le dégagement effectif de la dent et de la vis vis-à-vis
du support. La mise en oeuvre successive des premier et second mouvements précités
peut s'avérer délicate, en particulier pour un robot manipulateur.
[0008] Le but de la présente invention est de proposer un outil de creusement du type évoqué
ci-dessus, dont le montage et la fixation de la dent sont efficaces et rapides, ainsi
que particulièrement simples à mettre en oeuvre, potentiellement de manière automatique
par un robot.
[0009] A cet effet, l'invention a pour objet un outil de creusement pour un tunnelier, tel
que défini à la revendication 1.
[0010] Grâce à l'invention, la fixation de la dent sur le support est réalisée par au moins
une vis qui, aussi bien lorsque la dent est montée sur le support et que l'outil est
ainsi en état de service, que lorsque la dent est démontée vis-à-vis du support et
que l'outil est ainsi en état de maintenance aux fins de la réparation ou du changement
de la dent, est maintenue physiquement solidaire de la dent, en restant vissée dans
cette dent. Il n'y a donc pas de risque de perdre ou d'échapper la vis lors des manipulations
de la dent. Le passage de l'outil conforme à l'invention entre ses configurations
montée et démontée s'effectue par vissage-dévissage relatif entre la vis et la dent.
De plus, une fois que l'outil est en configuration démontée, l'entraînement conjoint
de la dent et de la vis exclusivement dans la direction de dégagement permet de complètement
dégager cette dent et cette vis vis-à-vis du support ; le montage de l'ensemble «
dent + vis » sur le support est, quant à lui, totalement obtenu par entraînement de
cet ensemble exclusivement en direction opposée à la direction de dégagement. Ainsi,
les mouvements engagés pour le montage et le démontage de l'outil, à savoir le vissage-dévissage
de la vis et l'entraînement rectiligne de l'ensemble « vis + dent » parallèlement
à la direction d'engagement, sont limités, constants et répétitifs, l'ensemble « dent
+ vis » restant intègre et solidaire : les opérations de montage et démontage s'en
trouvent facilitées et écourtées pour un opérateur humain, ces opérations étant même
facilement adaptables à une mise en oeuvre automatique par un robot manipulateur.
[0011] De plus, dans la configuration montée de l'outil, la vis ne supporte que peu, voire
quasiment pas d'efforts exercés par le terrain sur la dent lors de l'action de raclage
de cette dernière sur le front de taille : en effet, du fait de la mise en prise directe
entre la dent et le support, notamment par calage, ces efforts sont repris majoritairement,
voire exclusivement par le support, hormis dans la direction de dégagement de la dent
vis-à-vis du support, direction dans laquelle la vis assure le blocage de la dent
par rapport au support en interférant avec ce dernier. En pratique, la part des efforts
appliqués précisément dans cette direction de dégagement est faible, voire marginale
par rapport à l'ensemble des efforts qui, au cumul, s'exercent sur la dent, ces efforts
étant orientés dans un très grand nombre de directions, selon les aspérités du front
de taille et au fur et à mesure de la rotation de la tête de coupe. On comprend que
la vis de l'outil de creusement conforme à l'invention peut, avantageusement, être
dimensionnée en conséquence « a minima » et n'être prévue qu'en un seul exemplaire,
ce qui en renforce la facilité de manipulation, tout en garantissant la fiabilité
de l'outil de creusement en service.
[0012] Des caractéristiques additionnelles avantageuses de l'outil de creusement conforme
à l'invention sont spécifiées aux revendications 2 à 10.
[0013] L'invention a également pour objet un tunnelier, comprenant une tête de coupe, et
au moins un outil de creusement, qui est tel que défini ci-dessus et dont le support
est fixé à demeure à la tête de coupe.
[0014] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée
uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de face d'un tunnelier conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective d'un outil de creusement conforme à l'invention,
en configuration montée ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un éclaté de l'outil de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en perspective, sous un angle d'observation différent de celui
de la figure 3, de l'outil de la figure 2, en configuration démontée ;
- les figures 5 à 7 sont des coupes selon respectivement les plans V, VI et VII de la
figure 2 ; et
- la figure 8 est une vue similaire à la figure 7, montrant l'outil en configuration
démontée.
[0015] Sur la figure 1 est représenté schématiquement un tunnelier 1 dont l'enveloppe tubulaire,
à base sensiblement circulaire, inclut un bouclier frontal comportant, dans sa partie
antérieure, une tête de coupe 2 venant en contact avec le front de taille creusé par
le tunnelier. De manière connue en soi, la tête de coupe 2, parfois appelée tête de
foration, est conçue pour être entrainée en rotation sur elle-même autour d'un axe
2A correspondant sensiblement à l'axe longitudinal central de l'enveloppe tubulaire
du tunnelier 1. Sur la figure 1, le tunnelier 1 est observé de face et dans l'axe
2A, de sorte que seule sa tête de coupe 2 est visible, le reste du tunnelier s'étendant
en arrière et dans le prolongement axial de la tête.
[0016] Comme expliqué dans la partie introductive du présent document, le tunnelier 1 creuse
un terrain en abattant ce dernier sous l'action de la rotation de la tête de coupe
2 et l'avance simultanée de cette tête, générée par une forte poussée contre le front
de taille. Dans l'exemple de réalisation considéré sur la figure 1, la tête de coupe
2 comporte des bras 3 s'étendant radialement à l'axe 2A. Ces bras radiaux 3 délimitent
entre eux des ouvertures débouchant, vers l'arrière de la tête 2, dans une chambre
d'abattage à partir de laquelle les déblais arrachés au front de taille par la tête
2 sont évacués. Chacun des bras radiaux 3 porte des outils de creusement 4 conçus
pour abattre le terrain par raclage, un de ces outils 4 étant représenté seul et à
plus grande échelle sur les figures 2 à 8. Bien entendu, la tête de coupe 2 peut être
équipée d'autres outils de creusement que les outils 4 : ainsi, dans l'exemple de
réalisation considéré sur la figure 1, chacun des bras radiaux 3 porte également des
molettes 5, qui tournent librement sur elles-mêmes sur un arbre solidaire du bras
et qui, en service, roulent sur le front de taille pour le couper.
[0017] Pour faciliter la description de l'outil de creusement 4 qui va suivre, cette description
est orientée par rapport à un référentiel spatial constitué de trois axes géométriques
X, Y, Z, dessinés sur les figures 2 à 4 et orthogonaux entre eux. Par commodité, l'axe
Z est associé à la verticale, en considérant que sa direction est dirigée vers le
haut lorsqu'elle pointe vers la partie haute des figures 2 à 6, tandis qu'elle dirigée
vers le bas en sens opposé. Les axes X et Y définissent un plan géométrique horizontal,
l'axe X étant associé à une direction antéro-postérieure qui est orientée vers l'avant
lorsqu'elle pointe vers la partie droite des figures 2 et 4 à 6, tandis qu'elle est
orientée vers l'arrière en sens opposé.
[0018] Comme bien visible sur la figure 3, l'outil de creusement 4 comprend, voire est constitué
de trois composants principaux que sont un support 10, une dent 20 et une vis 30.
[0019] Comme bien visible sur les figures 3 et 4, le support 10 inclut une base inférieure
11 qui, dans sa partie arrière, est surmontée de deux branches 12 et 13. Les branches
12 et 13 sont distantes l'une de l'autre dans la direction de l'axe Y. Comme bien
visible sur les figures 4 et 6, l'arrière de la base 11 est échancré entre les branches
12 et 13, et ce sur toute l'étendue d'écartement, selon l'axe Y, entre ces branches.
La base 11 délimite ainsi une surface supérieure 11 A, qui est inscrite dans un plan
perpendiculaire à l'axe Z et qui, dans l'exemple considéré sur les figures, s'étend,
à la fois, entre les branches 12 et 13 et à l'avant de chacune d'elles. Au niveau
de son échancrure arrière, la base 11 délimite une surface arrière 11 B, qui est inscrite
dans un plan perpendiculaire à l'axe X et qui, dans l'exemple considéré sur les figures,
s'étend entre les branches 12 et 13.
[0020] La base 11 est conçue pour être fixée à demeure à la tête de coupe 2, en particulier
à l'un de ses bras radiaux 3, comme dans l'exemple montré à la figure 1. Cette fixation
définitive est réalisée par tout moyen approprié, par exemple par soudage de la face
inférieure de la base 11 à un bord latéral du bras 3 concerné. En pratique, l'orientation
du support 10 par rapport au bras concerné 3 ou, plus généralement, par rapport à
la tête de coupe 2 n'est pas limitative de l'invention.
[0021] Sur son côté tourné vers la branche 13, la branche 12 délimite une surface latérale
12A, qui est inscrite dans un plan perpendiculaire à l'axe Y et qui, dans l'exemple
considéré sur les figures, s'étend sur toute l'étendue de la branche 12 selon les
axes X et Z. De la même façon, sur son côté tourné vers la branche 12, la branche
13 délimite une surface latérale 13A, qui est inscrite dans un plan perpendiculaire
à l'axe Y et qui, dans l'exemple considéré sur les figures, s'étend sur toute l'étendue
de la branche 13 selon les axes X et Z. Comme bien visible sur les figures 7 et 8,
les surfaces latérales 12A et 13A sont ainsi en regard l'une de l'autre selon l'axe
Y.
[0022] Sur son côté latéral opposé à sa surface 12A, la branche 12 délimite un logement
14 qui est cylindrique, à base circulaire et centré sur un axe Y1 parallèle à l'axe
Y. Le logement 14 est ainsi en creux dans la face latérale de la branche 12, opposée
à la branche 13. Comme bien visible sur les figures 3 et 4, la branche 12 délimite
également une fente 15 qui, à la fois, relie selon l'axe Z le logement 14 à la face
supérieure de la branche 12 et relie, selon l'axe Y, le fond du logement 14 à la surface
latérale 12A de la branche 12. Cette fente 15 est à paroi lisse et présente une largeur,
c'est-à-dire une dimension selon l'axe X, qui est strictement inférieure au diamètre
du logement 14.
[0023] La branche 13 délimite quant à elle un trou traversant 16, à paroi lisse et reliant
la surface latérale 13A à la face latérale de la branche 13, opposé à la branche 12.
Ce trou traversant 16 s'étend selon l'axe Y, en étant centré sur l'axe Y1, comme bien
visible sur les figures 7 et 8.
[0024] De plus, comme bien visible sur les figures 3 et 5, les branches 12 et 13 délimitent
des surfaces avant respectives 12B et 13B, qui sont inscrites dans un même plan perpendiculaire
à l'axe X et qui, dans l'exemple considéré sur les figures, s'étendent sur une partie
supérieure de ces branches.
[0025] Comme bien visible sur les figures 3 et 4, la dent 20 comprend une tête avant 21
prolongée vers l'arrière par un corps 22, en conférant à la dent 20 une forme en «
T » lorsqu'elle est observée selon l'axe Z.
[0026] Sur son côté avant, la tête 21 est conçue pour attaquer le terrain à creuser, par
raclage pour en arracher des déblais. A cette fin, de manière connue en soi et non
limitative de l'invention, l'avant de la tête 21 est rigidement pourvu d'inserts 23
en matériau dur, tel que du carbure, ou, plus généralement, d'éléments résistants
fonctionnellement similaires en vue d'intensifier l'action de raclage de la dent 20
contre le front de taille.
[0027] A l'arrière, la tête 21 délimite, de part et d'autre, selon l'axe Y, du corps 22,
des surfaces arrières 21 A et 21 B, qui sont inscrites dans un même plan perpendiculaire
à l'axe X et qui, dans l'exemple de réalisation considéré ici, occupent toute la face
arrière de la tête 21 en dehors de l'emprise du corps 22. De même, comme indiqué sur
les figures 5 et 6, la tête 21 délimite, sur son côté inférieur, une surface inférieure
21C, qui est inscrite dans un plan perpendiculaire à l'axe Z et qui, dans l'exemple
de réalisation considéré ici, occupe une partie avant de la face inférieure de la
tête.
[0028] Comme bien visible sur les figures 3, 4 et 6, le corps 22 est pourvu, à son extrémité
arrière, d'un talon inférieur 24 qui, à la jonction avec le reste du corps 22, forme
un coude tourné vers le bas. Le talon 24 délimite ainsi une surface avant 24A, qui
est inscrite dans un plan perpendiculaire à l'axe X et qui, dans l'exemple de réalisation
considéré ici, s'étend sur sensiblement toute la face avant du talon.
[0029] Le corps 22 délimite des surfaces latérales 22A et 22B, opposées l'une à l'autre
selon l'axe Y, qui s'inscrivent chacune des plans perpendiculaires à l'axe Y et qui,
dans l'exemple de réalisation considéré ici, occupent sensiblement toute l'étendue
des faces latérales correspondantes du corps 22.
[0030] Le support 10 et la dent 20 sont conformés pour être mis en prise l'un avec l'autre
de manière à bloquer, à des jeux fonctionnels près, tout mouvement relatif entre eux
excepté un mouvement vers le haut selon l'axe Z de la dent par rapport au support.
Pour ce faire, comme représenté sur les figures 2 et 5 à 8, la dent 20 est conçue
pour être montée sur le support 10 de manière que son corps 22 est reçu entre les
branches 12 et 13 et sa tête 21 est reçue à l'avant de ces branches tandis que son
talon 24 est reçu dans l'échancrure arrière de la base 11. Dans cet état monté de
la dent 20 sur le support 10, la surface inférieure 21C de la tête 21 est en contact
plan contre la surface supérieure 11 A de la base 11 de sorte que la dent est calée
vers le bas selon l'axe Z par rapport au support 10. De plus, la distance, selon l'axe
X, entre les surfaces arrières 21 A et 21 B de la tête 21 et la surface avant 24A
du talon 24 est égale, à un jeu fonctionnel près, à la distance, selon l'axe X, entre
la surface arrière 11 B de la base 11 et les surfaces avant 12B et 13B des branches
12 et 13 : à l'état monté de la dent 20 sur le support 10, les surfaces 24A, 21A et
21 B sont, au jeu précité près, en contact plan avec respectivement les surfaces 11
B, 12B et 13B de sorte que la dent 20 et le support 10 sont calés l'un par rapport
à l'autre à la fois vers l'avant et vers l'arrière selon l'axe X, comme montré sur
les figures 5 et 6. Par ailleurs, la dimension, selon l'axe Y, du corps 22 est égale,
à un jeu fonctionnel près, à l'écartement, selon cet axe Y, entre les branches 12
et 13 : à l'état monté de la dent 20 sur le support 10, les surfaces latérales 22A
et 22B du corps 22 sont, au jeu précité près, en contact plan avec respectivement
les surfaces latérales 12A et 13A des branches 12 et 13 de sorte que la dent 20 et
le support 10 sont calés l'un par rapport à l'autre dans les deux directions, opposées
l'une à l'autre, s'étendant selon l'axe Y.
[0031] Ainsi, à l'état monté de la dent 20 sur le support 10, la dent 20 et le support 10
coopèrent, dans toutes les directions de l'espace hormis vers le haut selon l'axe
Z, par complémentarité de formes de manière à être liés fixement l'un à l'autre, par
calage entre les surfaces 21 A, 21 B, 21C, 22A, 22B et 24A et les surfaces 11 A, 11
B, 12A, 13A, 12B et 13B. On comprend également qu'écarter la dent 20 du support 10
aux fins du démontage de la dent n'est possible que dans une direction de dégagement
D, qui est rectiligne et orientée dans un sens, et qui, dans l'exemple considéré ici
et comme indiqué par une flèche sur la figure 4, s'étend selon l'axe Z et est orientée
vers le haut.
[0032] Par ailleurs, comme montré sur les figures 3, 7 et 8, le corps 22 de la dent 20 délimite
un trou traversant 25 qui s'étend selon l'axe Y, en reliant l'une à l'autre les surfaces
latérales 22A et 22B. Ce trou 25 est centré sur un axe Y2 et est pourvu d'un taraudage
26 qui, dans l'exemple de réalisation considéré ici, s'étend sur toute la longueur
axiale du trou 25. A l'état monté de la dent 20 sur le support 10, le trou 25 s'étend
dans le prolongement, selon l'axe Y, du logement 14 et du trou 16 des branches 12
et 13, les axes Y1 et Y2 étant alors sensiblement confondus, comme montré sur les
figures 7 et 8.
[0033] Comme montré sur la figure 3, la vis 30 définit un axe longitudinal central Y3 qui,
en service, s'étend selon l'axe Y. Cette vis 30 inclut de manière centrée sur l'axe
Y3 :
- à une extrémité longitudinale 30A, une tête 31 pourvue d'une empreinte de réception
d'un outillage, non représenté, d'entrainement de la vis 30 en rotation sur elle-même
autour de l'axe Y3 ;
- à son extrémité longitudinale opposée 30B, un pion 32 à surface lisse, en particulier
non filetée ; et
- dans sa partie courante 30C, une tige 33 de liaison entre la tête 31 et le pion 32,
qui est pourvue d'un filetage 34, s'étendant sur l'essentiel de cette tige, et qui
présente un diamètre à la fois strictement inférieur à celui de la tête 31 et strictement
supérieur à celui du pion 32.
[0034] Le filetage 34 de la vis 30 est complémentaire du taraudage 26 de la dent 20, de
sorte que, comme montré sur la figure 4, le trou 25 de la dent 20 est conçu pour recevoir
de manière mobile la vis 30, par vissage-dévissage entre le filetage 34 et le taraudage
26, les axes Y2 et Y3 étant alors confondus. Ainsi, tout en restant solidaire de la
dent 20, la vis 30 est déplaçable par rapport à la dent selon l'axe Y, moyennant son
entrainement en rotation sur elle-même.
[0035] La vis 30 est prévue pour fixer la dent 20 au support 10, non pas dans le sens où
cette vis 30 lierait rigidement l'un à l'autre la dent 20 et le support 10 en transmettant
les efforts entre eux dans toutes les directions, mais dans le sens où la vis 30 est
conçue pour bloquer la dent 20 par rapport au support 10 uniquement dans la direction
de dégagement D, figeant ainsi l'état monté de la dent 20 sur le support 10. Pour
ce faire, alors que la dent 20 est à l'état monté sur le support 10, la tête 31 de
la vis 30 est conçue pour être reçue à l'intérieur du logement 14, ce dernier étant
prévu complémentaire de la tête 31, et le pion 32 de la vis 30 est conçu pour être
reçu dans le trou 16, ce dernier étant prévu complémentaire du pion 32 : par complémentarité
de formes entre, d'une part, la tête 31 et le logement 14 et, d'autre part, le pion
32 et le trou 16, à des jeux fonctionnels près, la vis 30 est en interférence potentielle
avec le support dans toutes les directions radiales aux axes Y1 et Y3 alors sensiblement
confondus. Cependant, du fait de la mise en prise, par calage, entre le support 10
et la dent 20, décrite plus haut, la vis n'interfère mécaniquement avec le support
10 que dans la direction de dégagement D, c'est-à-dire vers le haut selon l'axe Z,
cette interférence dans la direction de dégagement D étant d'ailleurs exclusivement
entre la vis et le support dans le sens où, dans cette direction de dégagement D,
le support et la dent ne sont pas en prise directe l'un avec l'autre.
[0036] L'agencement relatif qui vient d'être décrit, entre le support 10, la dent 20 et
la vis 30, correspond à une configuration montée de l'outil de creusement 4, illustrée
par les figures 2 et 5 à 7 : dans cette configuration montée, comme expliqué ci-dessus,
la vis 30 entre en interférence avec le support 10 uniquement dans la direction de
dégagement D pour bloquer la dent 20 par rapport au support, tandis que, dans les
directions autres que cette direction de dégagement D, la dent est en prise mécanique
directe avec le support. De cette façon, les efforts exercés sur la dent 20 lorsque
l'outil 4 racle le front de taille contre lequel est appliquée la tête de coupe 2,
sont transmis directement au support 10, sans transiter par la vis 30, excepté pour
les efforts orientés rigoureusement dans la direction de dégagement D. On comprend
que, sans pénaliser la fixation de la dent 20 au support 10 et, plus généralement,
la fiabilité de l'outil de creusement 4, la vis 30, même prévue en un seul exemplaire
au sein de cet outil de creusement, est suffisante, aucun moyen de fixation autre
que cette unique vis n'étant avantageusement nécessaire.
[0037] Pour passer l'outil 4 de sa configuration montée à une configuration démontée, telle
qu'illustrée sur les figures 4 et 8, la vis 30 est, par entrainement de sa tête 21
à l'aide d'un outillage ad hoc non représenté, dévissée vis-à-vis de la dent 20 de
manière à sortir, selon l'axe Y, la tête 31 du logement 14 et le pion 32 du trou 16.
Ce dévissage de la vis 30 est poursuivi jusqu'à sortir en totalité la tête 31 du logement
14 et le pion 32 du trou 16, comme représenté sur la figure 8, sans pour autant extraire
la vis 30 du trou taraudé 25 de la dent 20, en maintenant engagée une partie du filetage
34 avec une partie du taraudage 26. La dent 20 et la vis 30 peuvent alors être conjointement
dégagées en totalité du support 10, en étant entrainées, manuellement ou par un outillage
approprié, vers le haut selon l'axe Z, autrement dit, uniquement dans la direction
de dégagement D, comme montré sur la figure 4. Bien entendu, pour que la vis 30 ne
bloque pas le dégagement relatif entre le support 10 et l'ensemble constitué de la
dent et de la vis 30, cette dernière ne doit pas interférer avec le support 10 dans
la direction de dégagement D, ce qui passe par un dimensionnement ad hoc de sa fente
15, la largeur de cette fente, c'est-à-dire sa dimension selon l'axe X, étant supérieure,
au moins à un jeu fonctionnel près, au diamètre de la tige 33, comme bien visible
sur la figure 5.
[0038] Le passage de l'outil 4 de la configuration démontée à la configuration montée s'effectue
de manière inverse à ce qui vient d'être décrit pour le passage de la configuration
montée à la configuration démontée, moyennant, successivement, le montage complet
de l'ensemble, constitué de la dent 20 et de la vis 30, sur le support 10 par entraînement
de cet ensemble uniquement dans une direction opposée à la direction de dégagement
D, puis le vissage de la vis 30, jusqu'à pénétration complète de sa tête 31 dans le
logement 14 et de son pion 32 dans le trou 16. En pratique, ce vissage est mis en
oeuvre jusqu'à mettre en butée, selon l'axe Y, la tête 31 contre le fond du logement
14. La poursuite de ce vissage est empêchée, à un jeu fonctionnel près, par calage,
dans l'axe Y, de la surface 22A du corps 22 contre la surface 12A de la branche 12
du support 10, mais permet avantageusement de coincer la vis 30 du fait du serrage
de la branche 12 entre la tête 31 de la vis et le corps 22 de la dent : le risque
de dévissage inopiné de la vis 30 est ainsi limité puisqu'un effort de déblocage de
la vis est nécessaire pour initier son dévissage aux fins de passer l'outil 4 en configuration
démontée.
[0039] Dans tous les cas, le passage de l'outil de creusement 4 entre ses configurations
montée et démontée est réalisé simplement par vissage-dévisage de la vis 30, tout
en la maintenant solidaire de la dent 20 : les manipulations correspondantes sont
rapides et faciles à mettre en oeuvre, le cas échéant de manière automatique par un
robot manipulateur, sans courir le risque de perdre la vis. De même, une fois que
l'outil de creusement 4 est dans la configuration démontée, le dégagement complet,
vis-à-vis du support 10, de la dent 20 et de la vis 30 qui y reste partiellement visée,
tout comme le montage sur le support de cet ensemble constitué de la dent et de la
vis, sont réalisés par entraînement de cet ensemble exclusivement de manière parallèle
à la direction de dégagement D, respectivement dans le sens de cette direction de
dégagement et dans le sens opposé : les manipulations respectives sont là encore rapides
et faciles à mettre en oeuvre, le cas échéant de manière automatique par un robot
manipulateur.
[0040] Enfin, divers aménagements et variantes à l'outil de creusement 4 et au tunnelier
1, décrits jusqu'ici, sont par ailleurs envisageables. A titre d'exemples :
- plutôt que d'être traversant, le trou 16 peut être prévu borgne, en ne débouchant
que sur la surface latérale 13A de la branche 13 ;
- pour faciliter la mise en place de l'ensemble, constitué de la dent 20 et de la vis
30, vis-à-vis du support 10, certaines arêtes du support, de la dent et /ou de la
vis sont avantageusement chanfreinées ; dans l'exemple de réalisation représenté sur
les figures, c'est le cas notamment pour l'arête supérieure des surfaces latérales
12A et 13A, l'arête inférieure des surfaces latérales 22A et 22B, l'arête supérieure
de la surface arrière 11 B, l'arête inférieure de la surface avant 24A, l'arête supérieure
des bords de la fente 15 et l'arête périphérique extrême du pion 32, ainsi que le
pourtour du logement 14 et du trou 16 ; et/ou
- plutôt que d'être rigoureusement perpendiculaire comme dans l'exemple de réalisation
considéré sur les figures, la direction de dégagement D peut, plus généralement, être
transversale à l'axe central Y2 du trou taraudé 25.
1. Outil de creusement (4) pour un tunnelier (1), comprenant :
- une dent (20) d'attaque du terrain à creuser,
- un support (10) de montage de la dent, le support étant prévu pour être fixé à demeure
à une tête de coupe (2) du tunnelier, le support et la dent étant conformés pour être
mis en prise l'un avec l'autre de manière à lier fixement la dent avec le support
dans toutes les directions de l'espace hormis dans une direction de dégagement (D),
et
- une vis (30) de fixation amovible de la dent au support, la vis étant pourvue d'un
filetage (34) qui est vissé dans un taraudage (26) de la dent, la direction de dégagement
(D) étant transversale à l'axe central (Y2) de ce taraudage,
dans lequel, dans une configuration montée de l'outil de creusement (4), la dent (20)
est en prise mécanique directe avec le support (10) dans les directions autres que
la direction de dégagement (D) et la vis (30) interfère avec le support dans la direction
de dégagement (D) pour bloquer la dent par rapport au support,
caractérisé en ce que le taraudage (26) de la dent (20) et le filetage (34) de la vis (30) sont conçus
pour, par vissage-dévissage, maintenir la dent et la vis solidaires l'une de l'autre
tout en passant l'outil de creusement (4) entre la configuration montée et une configuration
démontée dans laquelle la vis n'interfère pas avec le support (10) dans la direction
de dégagement (D) de sorte que, par entraînement uniquement dans la direction de dégagement,
la dent et la vis sont dégagées du support, tandis que par entraînement uniquement
dans une direction opposée à la direction de dégagement, la dent et la vis sont montées
sur le support.
2. Outil de creusement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le filetage (34) de la vis (30) est situé dans la partie courante (30C) de la vis.
3. Outil de creusement suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans la configuration montée de l'outil de creusement (4), la vis (30) interfère
avec le support (10) dans la direction de dégagement (D) au niveau des deux extrémités
longitudinales opposées (30A, 30B) de la vis.
4. Outil de creusement suivant la revendication 3,
caractérisé en ce qu'une première (30A) des deux extrémités de la vis (30) forme une tête (31) d'entrainement
de la vis en vissage-dévissage par rapport au taraudage (26) de la dent (20), cette
tête étant reliée à la seconde extrémité (30B) de la vis par une tige (33) de la vis,
dont le diamètre est strictement inférieur à celui de la tête, et
en ce que le support (10) délimite un logement (14) :
- à l'intérieur duquel la tête (31) de la vis (30) est reçue de façon complémentaire
dans la configuration montée de l'outil de creusement (4),
- duquel la tête de la vis sort en totalité lors du dévissage de la vis pour passer
l'outil de creusement de sa configuration montée à sa configuration démontée, et
- qui est relié à une face extérieure du support (10) dans la direction de dégagement
(D) par une fente (15) du support, dont la largeur est à la fois inférieure au diamètre
de la tête (31) de la vis (30) et supérieure au diamètre de la tige (33) de la vis.
5. Outil de creusement suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la fente (15) du support (10) relie également le logement (14) à une surface (12A),
délimitée par le support, de calage de la dent (20) dans une direction parallèle à
l'axe central (Y2) du taraudage (26).
6. Outil de creusement suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la seconde extrémité (30B) de la vis (30) forme un pion lisse (32), et
en ce que le support (10) délimite un trou lisse (16), à l'intérieur duquel le pion (32) de
la vis (30) est reçu de façon complémentaire dans la configuration montée de l'outil
de creusement (4), et duquel le pion de la vis sort en totalité lors du dévissage
de la vis pour passer l'outil de creusement de sa configuration montée à sa configuration
démontée.
7. Outil de creusement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la configuration montée de l'outil de creusement (4), la dent (20) et le support
(10) sont, dans les directions autres que la direction de dégagement (D), en prise
mécanique l'un avec l'autre par contact entre des surfaces de calage (11 A, 11 B,
12A, 12B, 13A, 13B, 21 A, 21 B, 21C, 22A, 22B, 24A) respectivement délimitées par
la dent et le support.
8. Outil de creusement suivant la revendication 7,
caractérisé en ce que lesdites surfaces de calage incluent :
- une surface (21 C) de la dent (20) et une surface (11 A) du support (10), qui, dans
la configuration montée de l'outil de creusement (4), sont en contact l'une avec l'autre
pour caler la dent par rapport au support dans la direction opposée à la direction
de dégagement (D),
- des surfaces (22A, 22B) de la dent (20) et des surfaces (12A, 13A) du support (10),
qui, dans la configuration montée de l'outil de creusement, sont en contact les unes
avec les autres pour caler la dent et le support l'un par rapport à l'autre dans les
directions, opposées l'une à l'autre, qui sont parallèles à l'axe central (Y2) du
taraudage (26), et
- des surfaces (21 A, 21 B, 24A) de la dent (20) et des surfaces (12B, 13B, 11 B)
du support (10), qui, dans la configuration montée de l'outil de creusement, sont
en contact les unes avec les autres pour caler la dent et le support l'un par rapport
à l'autre dans les directions, opposées l'une à l'autre, qui sont perpendiculaires,
à la fois, à la direction de dégagement (D) et à l'axe central (Y2) du taraudage (26).
9. Outil de creusement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vis (30) est prévue en un seul exemplaire, et en ce que l'outil de creusement (4) est dépourvu de tout autre moyen de fixation de la dent
(20) au support (10) que cette vis unique.
10. Tunnelier (1), comprenant :
- une tête de coupe (2), et
- au moins un outil de creusement (4), qui est conforme à l'une quelconque des revendications
précédentes et dont le support (10) est fixé à demeure à la tête de coupe (2).