FR2814493A1

FR2814493A1 - DRILLING OR BORING MACHINE EQUIPPED WITH A SECURITY SYSTEM

Info

Publication number: FR2814493A1
Application number: FR0012347A
Authority: FR
Inventors: Daniel Perpezat; Martin Lacour; Michel Mery
Original assignee: Compagnie du Sol SARL
Current assignee: Compagnie du Sol SARL
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-03-29
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: EP1193367A1; FR2814493B1; HK1046028A1

Abstract

L'invention concerne une machine de forage ou sondage comprenant une plate-forme (12); un mât de guidage (16) monté sur la plate-forme; une tête de forage guidée en translation le long du mât; un outil de forage ou de sondage monté sur la tête de forage; un ensemble moteur pour provoquer les mouvements de translation de la tête de forage et la rotation de l'outil et des moyens de commande de l'ensemble moteur.La machine comporte en outre des moyens d'arrêt d'urgence comprenant au moins un moyen de détection par contact (40, 42) disposé au moins d'un côté de l'extrémité inférieure (16a) dudit mât (16) et monté sur le mât ou sur la plate-forme, chaque moyen de détection étant apte à émettre un signal de détection s'il est soumis à un choc notamment dû à l'entraînement accidentel d'un utilisateur de la machine par la rotation dudit outil et des moyens pour appliquer le signal de détection aux moyens de commande pour provoquer l'arrêt d'au moins une partie de l'ensemble moteur et l'interruption de la rotation de l'outil.The invention relates to a drilling or boring machine comprising a platform (12); a guide mast (16) mounted on the platform; a drilling head guided in translation along the mast; a drilling or probing tool mounted on the drilling head; a motor assembly for causing the translational movements of the drilling head and the rotation of the tool and of the control means of the motor assembly. The machine further comprises emergency stop means comprising at least one means contact detection device (40, 42) disposed at least on one side of the lower end (16a) of said mast (16) and mounted on the mast or on the platform, each detection means being able to emit a detection signal if it is subjected to a shock in particular due to the accidental driving of a user of the machine by the rotation of said tool and means for applying the detection signal to the control means to cause the stopping of at least a part of the motor assembly and the interruption of the rotation of the tool.

Description

La présente invention a pour objet une machine de forage ou de sondage etThe subject of the present invention is a drilling or boring machine and

plus particulièrement une telle machine équipée d'un système d'arrêt d'urgence qui ne nécessite pas d'intervention volontaire more particularly such a machine equipped with an emergency stop system which does not require voluntary intervention

de l'utilisateur.of the user.

Sur la figure 1 annexée, on a représenté de façon simplifiée une machine de forage 10. De façon connue, celle-ci comprend une In the appended FIG. 1, a drilling machine 10 is represented in a simplified manner. In known manner, this comprises a

plate-forme 12 équipée de préférence de chenilles 14. Sur la plate- platform 12 preferably fitted with tracks 14. On the platform

forme 12 est monté de façon articulée un mât 16 de guidage, vertical ou incliné en position de travail, le mât étant articulé sur la plate-forme à son extrémité inférieure 16a. Le mât 16 sert au déplacement en translation d'une tête de forage ou d'une tête de mise en rotation 18 qui est solidaire d'un chariot 20 se déplaçant le long du mât 16. Dans la tête de forage 18 est montée l'extrémité supérieure 22a d'une tarière ou d'une tige de forage 22. La mise en rotation de la tarière ou de la tige de forage par la tête 18 est obtenue par un moteur hydraulique 24 alimenté par un distributeur et une pompe hydraulique 26. De même, le déplacement en translation de la tête de forage 18 est le plus souvent réalisé à l'aide d'une courroie ou d'une chaîne 28 qui passe sur des poulies d'extrémité 30 et 32. Par exemple, la poulie 32 est motrice et entraînée par un moteur hydraulique 34, lui-même alimenté par un distributeur hydraulique et la pompe 26. La pompe hydraulique 26 est entraînée en rotation par un moteur thermique ou électrique 36 monté de préférence sur la form 12 is articulatedly mounted a guide mast 16, vertical or inclined in the working position, the mast being articulated on the platform at its lower end 16a. The mast 16 is used for translational movement of a drilling head or of a rotating head 18 which is integral with a carriage 20 moving along the mast 16. In the drilling head 18 is mounted the upper end 22a of an auger or a drill rod 22. The rotation of the auger or the drill rod by the head 18 is obtained by a hydraulic motor 24 supplied by a distributor and a hydraulic pump 26. Similarly, the translational movement of the drilling head 18 is most often carried out using a belt or chain 28 which passes over end pulleys 30 and 32. For example, the pulley 32 is driven and driven by a hydraulic motor 34, itself supplied by a hydraulic distributor and the pump 26. The hydraulic pump 26 is rotated by a heat or electric motor 36 preferably mounted on the

plate-forme 12.platform 12.

Lors des opérations de forage à l'aide de la tarière ou tige de forage 22, il est le plus souvent nécessaire que des utilisateurs de la machine de forage interviennent sur la tête de forage 18 et sur la tarière ou tige de forage 22 lorsque la tête de forage arrive à l'extrémité inférieure du mât 16 en vue de monter par exemple une nouvelle longueur de tarière ou de tige. Lors de cette opération, les risques d'accident ne sont malheureusement pas négligeables. En particulier, lorsque les utilisateurs interviennent alors que la tarière ou tige de forage 22 est encore en rotation. Il existe un risque que l'utilisateur ne soit entraîné par la tarière ou tige de forage, par exemple, si ses vêtements sont pris par cette tarière ou tige de forage. On imagine aisément la gravité de l'accident qui peut en découler du fait que l'utilisateur risque d'être entraîné en rotation par la tarière. Il existe donc un réel besoin de disposer de machines de forage ou de sondage qui soient équipées d'un système d'arrêt d'urgence permettant l'arrêt immédiat de la rotation de l'outil de forage ou de sondage dès lors que l'on détecte qu'un des utilisateurs de la machine est happé par la rotation de l'outil. Pour atteindre ce but, selon l'invention, la machine de forage ou sondage comprend: - une plate-forme, - un mât de guidage monté sur la plate-forme, - une tête de forage guidée en translation le long du mât, - un outil de forage ou de sondage monté sur ladite tête de forage et mobile en translation avec la tête de forage, - un ensemble moteur pour provoquer les mouvements de translation de la tête de forage et l'actionnement de ladite tête de forage pour entraîner la rotation dudit outil autour de son axe longitudinal; et During drilling operations using the auger or drill pipe 22, it is most often necessary for users of the drilling machine to intervene on the drill head 18 and on the auger or drill pipe 22 when the drilling head arrives at the lower end of the mast 16 in order to mount for example a new length of auger or rod. Unfortunately, the risk of accident is not negligible during this operation. In particular, when users intervene while the auger or drill rod 22 is still rotating. There is a risk that the user will be dragged by the auger or drill pipe, for example, if his clothes are caught by this auger or drill pipe. One can easily imagine the seriousness of the accident which can result from the fact that the user risks being driven in rotation by the auger. There is therefore a real need for drilling or drilling machines which are equipped with an emergency stop system allowing the immediate stopping of the rotation of the drilling or drilling tool as soon as the it is detected that one of the users of the machine is caught by the rotation of the tool. To achieve this object, according to the invention, the drilling or boring machine comprises: - a platform, - a guide mast mounted on the platform, - a drilling head guided in translation along the mast, - a drilling or boring tool mounted on said drilling head and movable in translation with the drilling head, - a motor assembly to cause the translational movements of the drilling head and the actuation of said drilling head to drive the rotation of said tool about its longitudinal axis; and

- des moyens de commande dudit ensemble moteur. - means for controlling said motor assembly.

La machine se caractérise en ce qu'elle comporte en outre des moyens d'arrêt d'urgence comprenant: - au moins un moyen de détection par contact disposé au moins d'un côté de l'extrémité inférieure dudit mât et monté sur le mât ou sur la plate-forme, chaque moyen de détection étant apte à émettre un signal de détection s'il est soumis à un choc notamment dû à l'entraînement accidentel d'un utilisateur de la machine par la rotation dudit outil et; - des moyens pour appliquer ledit signal de détection aux moyens de commande de l'ensemble moteur pour provoquer l'arrêt d'au moins une partie de l'ensemble moteur et l'interruption de la rotation dudit outil. On comprend que grâce au fait que la machine est équipée d'au moins un moyen de détection par contact disposé à proximité de l'extrémité inférieure du mât, ce moyen de détection est effectivement disposé dans la zone o l'utilisateur de la machine risque d'être entraîné par l'outil de forage ou de sondage lorsqu'il est amené à intervenir sur celui-ci. Si l'utilisateur est happé par l'outil de forage ou de sondage, I'utilisateur heurtera involontairement un moyen de détection ce qui entraînera automatiquement l'arrêt des moyens de mise en rotation de The machine is characterized in that it further comprises emergency stop means comprising: - at least one contact detection means arranged at least on one side of the lower end of said mast and mounted on the mast or on the platform, each detection means being capable of emitting a detection signal if it is subjected to an impact in particular due to the accidental drive of a user of the machine by the rotation of said tool and; - Means for applying said detection signal to the control means of the engine assembly to cause the stopping of at least part of the engine assembly and the interruption of the rotation of said tool. It is understood that thanks to the fact that the machine is equipped with at least one contact detection means disposed near the lower end of the mast, this detection means is effectively disposed in the area where the user of the machine risks to be driven by the drilling or boring tool when it is called upon to intervene on it. If the user is caught in the drilling or boring tool, the user will unintentionally strike a detection means which will automatically stop the means for rotating the

l'outil de forage ou de sondage.the drilling or boring tool.

Grâce à cette disposition, I'arrêt de la rotation de l'outil est Thanks to this arrangement, stopping the rotation of the tool is

obtenu sans aucune intervention humaine volontaire. obtained without any voluntary human intervention.

De préférence, les moyens d'arrêt d'urgence comportent au moins deux moyens de détection par contact disposés de part et d'autre de l'extrémité inférieure du mât. Ainsi, la détection intervient quel que soit Preferably, the emergency stop means comprise at least two contact detection means arranged on either side of the lower end of the mast. Thus, the detection intervenes whatever

le sens de rotation de l'outil de forage ou de sondage. the direction of rotation of the drilling or boring tool.

Selon un mode préféré de mise en oeuvre, un premier moteur hydraulique associé à un premier distributeur hydraulique est alimenté par une pompe pour provoquer le déplacement en translation de la tête de forage. Un deuxième moteur hydraulique associé à un deuxième distributeur hydraulique est alimenté par ladite pompe pour provoquer la rotation de l'outil, les moyens de commande sont aptes à arrêter le moteur thermique ou électrique entraînant la pompe et à agir sur les distributeurs pour interrompre l'alimentation des moteurs hydrauliques, et l'application du signal de détection aux moyens de commande provoque l'interruption According to a preferred embodiment, a first hydraulic motor associated with a first hydraulic distributor is supplied by a pump to cause the translational movement of the drilling head. A second hydraulic motor associated with a second hydraulic distributor is supplied by said pump to cause the rotation of the tool, the control means are capable of stopping the thermal or electric motor driving the pump and acting on the distributors to interrupt the supply of hydraulic motors, and the application of the detection signal to the control means causes the interruption

de l'alimentation hydraulique au moins du deuxième moteur hydraulique. from the hydraulic supply at least from the second hydraulic motor.

On voit que dans ce mode préféré de mise en oeuvre, la détection du fait que l'utilisateur de la machine a été happé par l'outil de forage ou de sondage, provoque directement l'arrêt des moteurs hydrauliques et notamment l'arrêt du moteur hydraulique commandant la rotation de l'outil. On évite ainsi l'inertie de l'ensemble moteur puisque, en agissant directement sur le distributeur hydraulique de ce moteur, celui-ci It can be seen that in this preferred embodiment, the detection of the fact that the user of the machine has been caught up in the drilling or boring tool, directly causes the hydraulic motors to stop and in particular the stop of the hydraulic motor controlling the rotation of the tool. This avoids the inertia of the engine assembly since, by acting directly on the hydraulic distributor of this engine, it

s'arrête immédiatement et il en va bien sûr de même de l'outil. stops immediately and the same goes for the tool of course.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention

apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs will appear better on reading the following description of several

modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. embodiments of the invention given by way of nonlimiting examples.

La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: The description refers to the appended figures in which:

la figure 1, déjà décrite, montre une machine de forage de type connu; la figure 2 montre une vue de face de la partie inférieure de la machine de forage, équipée du dispositif d'arrêt d'urgence; la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne 111-111 de la figure 2; et la figure 4 montre, sous forme simplifiée, les circuits de Figure 1, already described, shows a drilling machine of known type; Figure 2 shows a front view of the lower part of the drilling machine, equipped with the emergency stop device; Figure 3 is a partial sectional view along line 111-111 of Figure 2; and Figure 4 shows, in simplified form, the circuits of

commande associés au système d'arrêt d'urgence. command associated with the emergency stop system.

En se référant tout d'abord aux figures 2 et 3, on va décrire la partie mécanique du système d'arrêt d'urgence. Sur la figure 2, on a représenté la plate-forme 12 et la partie inférieure 16a du mât 16 qui est articulée sur la plate-forme. Le système d'arrêt d'urgence est constitué par deux ensembles de détection, respectivement référencés 40 et 42, qui sont disposés de part et d'autre de la partie inférieure du mât 16. Dans le mode de réalisation décrit en relation avec la figure 2, les deux ensembles de détection sont solidaires de l'extrémité inférieure du mât. Selon une variante de réalisation, les deux ensembles de détection 40 et 42 pourraient occuper les mêmes positions relatives par rapport au mât lorsque celui-ci est en position verticale, mais être montés sur la Referring first to Figures 2 and 3, we will describe the mechanical part of the emergency stop system. In Figure 2, there is shown the platform 12 and the lower part 16a of the mast 16 which is articulated on the platform. The emergency stop system consists of two detection assemblies, respectively referenced 40 and 42, which are arranged on either side of the lower part of the mast 16. In the embodiment described in relation to the figure 2, the two detection assemblies are integral with the lower end of the mast. According to an alternative embodiment, the two detection assemblies 40 and 42 could occupy the same relative positions relative to the mast when the latter is in the vertical position, but be mounted on the

plate-forme 12.platform 12.

Les deux ensembles de détection 40 et 42 étant identiques, on décrira seulement l'ensemble 42. L'ensemble de détection est constitué par un volet mécanique de détection 44, de forme générale rectangulaire, qui est monté pivotant autour d'un axe vertical de pivotement 46 par rapport à une base 48 qui est directement fixée sur la partie inférieure 16a du mât. Un système de rappel schématiquement représenté par un ressort 50 sert à maintenir le panneau de détection 44 dans la position de repos représentée sur la figure 3. Comme on l'a indiqué, le panneau 44 est disposé à la hauteur H correspondant à celle o se trouve l'utilisateur de la machine lorsqu'il est amené à intervenir sur l'outil. Le panneau a une hauteur h suffisante pour être heurté par l'utilisateur dans toutes les positions o il peut être happé par la rotation de l'outil. L'ensemble de détection 42 comporte également un contact électrique 52 dont la partie mobile 54 est activée dès qu'une force suffisante est appliquée sur le panneau 44, force provoquant le déplacement de celui-ci par rapport à sa base 48. Le contact 52 délivre, lorsqu'il est activé, un signal de détection D. Le contact 52 peut être de toute nature, par exemple, avec une tige mobile 54 comme cela est représenté sur la figure 3. Il pourrait également s'agir d'un capteur de pression piézo-électrique ou de tout autre capteur convenable apte à émettre un signal de détection dès que le volet de The two detection assemblies 40 and 42 being identical, only the assembly 42 will be described. The detection assembly consists of a mechanical detection flap 44, of generally rectangular shape, which is pivotally mounted around a vertical axis of pivoting 46 relative to a base 48 which is directly fixed to the lower part 16a of the mast. A return system schematically represented by a spring 50 serves to maintain the detection panel 44 in the rest position shown in FIG. 3. As indicated, the panel 44 is arranged at the height H corresponding to that o finds the user of the machine when it comes to intervening on the tool. The panel has a height h sufficient to be struck by the user in all positions where it can be caught by the rotation of the tool. The detection assembly 42 also includes an electrical contact 52, the movable part 54 of which is activated as soon as a sufficient force is applied to the panel 44, a force causing the latter to move relative to its base 48. The contact 52 when activated, delivers a detection signal D. The contact 52 can be of any kind, for example, with a movable rod 54 as shown in FIG. 3. It could also be a sensor of piezoelectric pressure or any other suitable sensor capable of emitting a detection signal as soon as the flap of

détection 44 est écarté de sa position de repos. detection 44 is removed from its rest position.

Sur la figure 4, on a représenté les circuits associés aux deux détecteurs 40 et 42. Les contacts mobiles 52, les détecteurs 40 et 42 sont reliés électriquement à l'ensemble de commande 60 de l'ensemble moteur 62 de la machine de forage ou de sondage. L'ensemble moteur est constitué par un moteur thermique 64 qui entraîne une pompe 66 alimentant des distributeurs hydrauliques 68 et 70, ces distributeurs servant eux- mêmes à l'alimentation des moteurs hydrauliques 24 et 34 qui commandent respectivement la rotation de l'outil de forage 22 et le In Figure 4, there is shown the circuits associated with the two detectors 40 and 42. The movable contacts 52, the detectors 40 and 42 are electrically connected to the control assembly 60 of the motor assembly 62 of the drilling machine or survey. The motor assembly is constituted by a heat engine 64 which drives a pump 66 supplying hydraulic distributors 68 and 70, these distributors themselves serving to supply the hydraulic motors 24 and 34 which respectively control the rotation of the tool. drilling 22 and the

déplacement en translation de la tête de forage 18. translational movement of the drilling head 18.

Il va de soi que, dans certains cas, la machine de forage ou de sondage peut comporter plusieurs pompes hydrauliques alimentant les distributeurs. La machine peut également comprendre plusieurs moteurs It goes without saying that, in certain cases, the drilling or boring machine may comprise several hydraulic pumps supplying the distributors. The machine can also include several motors

électriques ou thermiques.electric or thermal.

Lorsqu'un signal de détection D est émis par l'ensemble de détection 40 ou 42, ce signal est appliqué au circuit de commande 60 de l'ensemble moteur 62. Cet ensemble de commande transmet une instruction pour interrompre ou dévier le débit hydraulique fourni par les distributeurs hydrauliques 68 et 70 aux moteurs 24 et 34. On obtient ainsi l'arrêt immédiat des moteurs hydrauliques 24 et 34 pratiquement sans effet d'inertie. De préférence on arrête également le fonctionnement du When a detection signal D is emitted by the detection assembly 40 or 42, this signal is applied to the control circuit 60 of the motor assembly 62. This control assembly transmits an instruction to interrupt or bypass the hydraulic flow supplied by hydraulic distributors 68 and 70 to motors 24 and 34. This immediately stops hydraulic motors 24 and 34 practically without inertia effect. Preferably, the operation of the

moteur thermique 64.heat engine 64.

Dans d'autres modes de réalisation de machine de forage, il n'est pas possible d'intervenir sur les distributeurs hydrauliques 68 et 70 des moteurs 24 et 34. Dans ce cas, l'application au circuit de commande 60 d'un signal de détection D entraîne seulement l'arrêt du moteur thermique 64. L'arrêt de celui-ci entraîne à son tour l'arrêt des moteurs In other embodiments of a drilling machine, it is not possible to intervene on the hydraulic distributors 68 and 70 of the motors 24 and 34. In this case, the application to the control circuit 60 of a signal of detection D only causes the thermal engine 64 to stop. Stopping the latter in turn causes the engines to stop

hydrauliques 24 et 34 et donc l'arrêt de la rotation de l'outil de forage 22. 24 and 34 and therefore stopping the rotation of the drilling tool 22.

Cependant, dans ce mode de réalisation, on a bien sûr un effet d'inertie lié au fonctionnement du moteur thermique 64 et à la transmission de la pression hydraulique vers les moteurs 24 et 34. Cependant, même dans ce deuxième mode de réalisation lié à l'ensemble moteur de la machine, on obtient effectivement automatiquement l'arrêt de la rotation de l'outil de forage ou de sondage sans qu'aucun opérateur n'ait à intervenir pour déclencher volontairement une procédure d'arrêt d'urgence. On comprend bien sûr que le caractère automatique de l'arrêt de la rotation de l'outil permet de limiter au maximum les dommages qui pourraient être causés à However, in this embodiment, there is of course an inertial effect linked to the operation of the heat engine 64 and to the transmission of the hydraulic pressure to the motors 24 and 34. However, even in this second embodiment linked to the engine assembly of the machine, the rotation of the drilling or boring tool is effectively automatically stopped without any operator having to intervene to voluntarily trigger an emergency stop procedure. It is of course understood that the automatic nature of the stopping of the rotation of the tool makes it possible to limit as much as possible the damage which could be caused to

l'utilisateur entraîné par l'outil de forage. the user driven by the drilling tool.

Dans la description précédente, on a envisagé plus In the previous description, we have considered more

particulièrement le cas o le système d'arrêt d'urgence est constitué par deux détecteurs disposés de part et d'autre de l'extrémité inférieure du mât. On ne sortirait pas de l'invention si, dans une version simplifiée, le système d'arrêt d'urgence ne comportait qu'un seul détecteur disposé d'un côté de l'extrémité inférieure du mât. On pourrait également prévoir que le système d'urgence comporte plusieurs détecteurs de chaque côté du mât, particularly the case where the emergency stop system consists of two detectors located on either side of the lower end of the mast. We would not depart from the invention if, in a simplified version, the emergency stop system only included a single detector arranged on one side of the lower end of the mast. We could also provide that the emergency system includes several detectors on each side of the mast,

ces détecteurs étant décalés verticalement. these detectors being shifted vertically.

Claims

1. Drilling or boring machine comprising: - a platform (12), - a guide mast (16) mounted on the platform, - a drilling head (18) guided in translation along the mast, - a drilling or drilling tool mounted on said drilling head and movable in translation with the drilling head, a motor assembly (62) for causing the translational movements of the drilling head and actuation of said drilling head drilling head for driving the rotation of said tool about its longitudinal axis; and - control means (60) of said motor assembly; said machine being characterized in that it further comprises emergency stop means comprising: - at least one contact detection means (40, 42) disposed at least on one side of the lower end (16a ) of said mast and mounted on the mast or on the platform, each detection means being capable of emitting a detection signal if it is subjected to an impact in particular due to the accidental drive of a user of the machine by the rotation of said tool and; - Means for applying said detection signal to the control means (60) of the engine assembly to cause the stopping of at least part of the engine assembly (62) and the interruption of rotation

of said tool (22).

2. Machine according to claim 1, characterized in that each detection means (40, 42) by contact comprises: - a base (48) integral with the mast (16) or the platform (12); - a movable plate (44) relative to said base; and - a movable contact (52, 54), said plate having a rest position in which it does not act on said movable contact and an active position, under the effect of a shock, position in which it activates said contact mobile which then emits

said detection signal.

3. Machine according to claims 1 and 2, characterized in that

that it comprises at least two contact detection means (40, 42)

arranged on either side of the lower end (16a) of said mast (16).

4. Machine according to any one of claims 1 to 3,

characterized in that said motor assembly (62) comprises: - a thermal or electric motor (64) driving a hydraulic pump (66), - a first hydraulic motor (24) associated with a first hydraulic distributor (68) supplied by said pump to cause the drilling head (18) to move in translation, - a second hydraulic motor (34) associated with a second hydraulic distributor (70) supplied by said pump to cause rotation of the tool (22), the means control (60) being able to stop said thermal or electric motor and to act on said distributors to interrupt the supply of said hydraulic motors, and in that the application of the detection signal to the control means (60) causes the interruption of hydraulic supply at

less of said second hydraulic motor.

5. Machine according to claim 4, characterized in that the application of the detection signal to the control means (60)

also causes said thermal or electric motor (64) to stop.

6. Machine according to any one of claims 1 and 2,

characterized in that said motor assembly (62) comprises a thermal or electric motor (64) and hydraulic means for causing the displacement in translation of the drilling head (18) and the rotation of the tool (22) and in that the application of the detection signal to the control means (60) causes the engine to stop or

electric (64).