DISPOSITIF PNEUMATIQUE AUTONOME POUR ACTIONNER UN OUTIL OPéRé PAR DéPLACEMENT D ¹ UN 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.