Brevet FR2044751A1 — publié le 19710226

l'invention concerne un dispositif reproducteur pour le guidage précis des outils de travail d'excavateurs et de grues commandés hydrauliquement. On connaît Jusqu'ici, des dispositifs reproducteurs sur des machines outils, en particulier des tours, des fraiseuses et des machines d'oxycoupage. Dans ces réalisations, un palpeur, mis en mouvement par une commande, suit un gabarit et communique son mouvement, par l'intermédiaire d'un amplificateur hydro pneumatique ou électrique, à un outil (support avec outil de tour, fraise ou cha lumeau), de sorte que l'usinage des pièces se fait de façon correspondante au gabarit. On procède surtout àla transmission des coordonnées du mouvement à l'échelle I o 1. On connPtt9 de plus, des excavateurs commandés hydrauliquement qui, par une conteuse cinématique de la flèche, réalisent des guidages linéaires exacts des outils de tra vais et permettent, par conséquent, un nivellement des talus dans les fossés et les chaussées. Cependant, ce guidage rectiligne est obtenu purement cinématiquement par la disposition dans la flèche de deux parnllèlogrammes égaux tournés symétriquement l'un vers 1'autre et qui, en outre, peuvent outre basculés en commun par rapport à l'excavateur. Les éléments de manoeuvre nécessaires pour cela sont des leviers à main qui vont à des commutateurs et qui doivent autre manoeuvrés pour le déclenchement ainsi que pour l'achèvement d'un mouvement.Pour la commande d'un tel dispositif, il ne faut,pour le mouvement de travail de la flèche, que trois ou plusieurs leviers, qui doivent dartre actionnés de façon opposée dans des sens différents. De plus, l'effort intellectuel nécessité par les mouvements non évidents qui, dans le résultat final freinent la vitesse de travail, s'exerce comme un inconvénient pour les opérateurs. A côté de la manoeuvre purement manuelle de ces éléments de manoeuvre, il est toujours laissé à l'opérateur le soin d'estimer à quel instant il doit amorcer ou terminer l'opération pour commander le trajet prédéterminé de l'outil et, par conséquent, pour obtenir le profil voulu du fossé. De plus, 11 opérateur peut se ser Tir seulement de repères optiques comme moyen de secours. Comme sur les grues et excavateurs commandés bydrauliquement, pour augmenter la vitesse de travail, il faut exécuter simultanément plusieurs mouvements de travail, cela exige une habileté et une concentration accrue de l'opérateur qui commande, par exemple, d'une main le mouvement du bras supérieur de l'excavateur et, de l'autre main, la fermeture ou l'ouverture de la griffe, tandis qu'un mouvement de rotation du chariot supérieur est réglé avec un pied. L'opérateur n'est pas en état d'vexé cuter simultanément plus de mouvements parce qu'à chaque moteur hydraulique (par exemple cylindre) ou à chaque accouplement de mécanisme (par exemple mécanisme rotatif) doit autre associé un levier de manoeuvre, de sorte que les possibilités techniques de la mulot plicité de mouvements sont limitées par la puissance physiquement limitée de l'opérateur et que la productivité de la machine n'est pas complètement utilisée. Le but de l'invention est d'éviter la dépense cinématique dans la flèche d'excavateurs et de grues,,com- mandé a hydrauliquement et de transmettre la commande individuelle du mouvement des différentes parties de la flèche et d'autres processus associés à ces mouvements (par exemple ouverture de l'outil et rotation du chariot supérieur) à un système associé logiquement au déroulement du mouvement. L'invention a pour but de créer un dispositif reproducteur pour le guidage précis des outils de travail d'excavateurs et de grues commandés hydrauliquement, avec lequel, à l'aide de servo-éléments connus, le déroulement du mouvement voulu est facilité par la construction d'un poste de manoeuvre dans lequel l'opérateur peut commander d'une seule main tous les mouvements de la flèche et des outils se trouvant sur celle-ci, et avec lequel il y a, en outre, la possibilité de commander tout le déroulement du mouvement ou seulement une direction choisie par un guidage du genre d'un gabarit avec ou sans mouvement forcé. L'invention concerne, à cet effet, un dispositif reproducteur.du type ci-dessuso caractérisé en ce que les mouvements entre les parties en mouvement de la flèche et ses parties d'articulation, par exemple le chariot supérieur ou une autre partie de la flèche, sont communiqués àdes organes de mesure qui sont en état, par variation de la pression dans le cas d'une transmission pneumatique ou hydraulique, ou par -variation de la tension dans le cas d 'une transmission 'élctrique , de déclencher dans les lignes d'arrivée dans la partie d'émission des mouvements analogues par des organes de mesure -analogues, la disposition étant telle que le processus de commnnde est 'déclenché' dans les deux sens, donc de la partie d'émission à la flèche ou viceuversa et9 viceversa, par des soupapes asservies à plusieurs voies connues,ou une soupape de réglage de pression,disposées sur l'organe de mesure ou reliées par des moyens de commutation. l'organe de mesure se trouvant dans la flèche avec l'organe de commutation se trouvant sur celle-ci pour la commande du vérin de la flèche, est articulé de telle sorte que le triangle, dont les sommets sont formés par le centre de la flèche et les points d'articulation de l'organe de mesure, a les mêmes angles qui se produisent dans la disposition appartenant à la partie d'émission. L'émetteur se compose d'une chaîne cinématique qui représente une copie à l'échelle de la flèche. Les organes de mesure se composent, dans le cas de la transmission pneumatique ou hydraulique des valeurs de mesure, d'un vérin dont la force du piston ,d'un coté,est maintenue en équilibre à la position 0 par la force d'un ressort9 de l'autre coté.En cas de différence des forces par la variation de pression du c9té du piston, la différence de force est utilisée comme force de eommutation pour une soupape à plusieurs voies ou une paire de contacts4 Dans le cas de la transmission électrique, on peut employer des potentiomètres qui, par l'intermédiaire d'un pont de Wheatstone, délivrent, en cas de position inégale, des impulsions de tension pour la commande de soupapes à plusieurs voies. L'émetteur peut autre miniaturisé et l'organe d'accouplement peut etre débrayé à la main ou également autre guidé par un gabarit. Avantageusement, au lieu de la soupape asservie à plusieurs voies, sur l'organe de mesure,dans la flèche, est disposée une paire de contacts. De ce fait, la disposition de la soupape asservie à plusieurs voies n'est pas liée à un point déterminé quand la soupape à plusieurs voies est actionnée par des unités de réglage électriques. Il est également possible de disposer des soupapes à trois voies au point d'articulation, dans lesquelles, par exemple, le carter est fixé sur la partie fixe et le curseur rotatif sur la partie.en mouvement par rapport à celle-ci, tandis que 1' organe de mesure est fixé sur la partie en mouvement. Avantageusement, dans cette disposition, on peut procéder à la mEme construction dans l'émetteur. Avantageusement, les soupapes rotatives sont protégées d'une déviation trop grande par des butées. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de linventionp dessins dans les quels la figure 1 est une représente tion schématique d'un dispositif reproducteurD - la figure 2 représente en coupe la soupape rotative asservie à plusieurs voies, la figure 3 représente une vue de face de la figure 2, - la figure 4 représente la dispo- sition de la soupape rotative asservie à plusieurs voies au point d'articulation entre la flèche et la machines - la figure 5 représentesen coupe, la soupape rotative à plusieurs voies de l'émetteur, - la figure 6 représente la disposition de la soupape rotative à plusieurs voies dans l'ensemble de l'émetteur, - la figure 7 est la représentatior schématique,comme dans la figure 1, avec des soupapes à plusieurs voies commandées électriquement9 - la figure 8 représente un émetteur avec un montage de potentiomitresO Une partie de flèche de grue ou d'excavateur 1 est montée de façon oscilîante,en un point d'articu- lation 2, sur le chariot supérieur 5 d'une grue.La partie de blèche 1 est basculée par rapport au chariot supérieur 3 au moyen d'un vérin de travail en amont duquel est branchée une combinaison de soupapes 5 pour limiter la vitesse de descente. Egalement, entre la partie de la flèche 1 et le chariot supérieur 3, est disposée une soupape à plusieurs voies 6 avec des groupes de réglage 7 munis de ressorts qui tendent à ramener un piston de soupape 8 dans la position de repos, et il est disposé un organe de mesure 9 constitué sous for- me de vérin9 qui contient un ressort étalonné 10 Les points doarticulation 11, 22 de ensemble de commande composé des parties 6, 7, 8 lorment ,avec le point d'articulation 2, les sommets d'un triangle dont l'angle 2 2 dépend de chaque angle de rotation entre la partie de la flè- che 1 et le chariot supérieur 3. A la soupape à plusieurs voies 6 est amené, par une pompe hydraulique 13, un courant sous pression qui, suivant la position d'équilibre entre la pression du courant de commande dans l'organe de mesure 9 et le ressort 10, qui fait que la soupape à plusieurs voies 6 est déviée9 est amené à l'un ou l'autre c8té du vérin de travail 4. De ce faits le vérin de travail 4 est déplacé jusqu'à ce que l'équilibre dans la soupape à plusieurs voies 6 dans l'organe de mesure 9 et le ressort 10 soit atteint. Le vérin de travail .4 déplaçant la partie de flèche 1 est donc commandé par une pression de commande dans l'organe de mesure 9. Si cette pression de commande est produite sur un émetteur 14 qui est disposé à la portée de l'opérateur et se compose d'une copie à l'échel- le des rapports cinématiques des parties de la flèche l'une par rapport à l'autre et de leurs points d'articulation9 1es points d'articulation 11, 12, 2, sont reproduits à l'échelle sur l'ensemble d'émetteur 15 produisant la pression de commande9 par les points d' articulation 11' 9 12's 2' qui comprennent l'angle ≈1. Cet ensemble d'émetteur 15 se compose d-'une soupape de réglage de pression 16 qui contient un ressort étalonné 17 comme organe de mesure pour la pression dans la canalisation 18. La pression de commande dans la canalisation 18 est proportionnelle à la position angulaire de l'émetteur 14 et commande ainsi le vérin de travail 4 par l'intermédiaire de l'organe de mesure 9 et des parties 6, 7s 8 se trouvant sur celui-ci. L'émetteur 14 peut être miniaturisé et parcourir à la main ou par la descente sur un gabarit 19, une courbe voulue, par exemple un profil de fossé. Comme la pression du courant de commande est réglée par le ressort 17 dans la soupape de réglage de pression i6, il se produit, par la déviation de l'émetteur 14, un déséquilibre entre le ressort 17 et la pression dans la canalisation 18 qui conduit au processus de réglage dans la soupape de réglage de pression 16, la pression dans la canalisation de commande 18 étant augmentée ou réduite jusqu'à ce que se produise de nouveau l'équili- bre entre la force du piston 20 et du ressort 17. De plus, des vérins 21, 21' sont installés dans l'émetteur 14, de telle sorte que la force des ressorts 17, 17' sur les parties du mécanisme de lté- metteur 14 est à peu près supprimée9 de sorte que la manoeuvre de l'émetteur 14 exige un minimum de force. De façon correspondante au nombre des parties de flèche 1, 1'... et de leurs points d'articulation, on peut construire autan-t d'ensembles d'émetteur 12 1'.... de sorte que, par le guidage du sommet de la reproduction des flèches par des ensembles d'émetteur9 tout le mécanisme périodique de la partie de flèche 1, 1'... peut etre guidé d'une main. Sip dans la poignée, est installé un autre ensemble d'émetteurs une griffe ou un élément analogue peut être actionné par la fermeture et l'ouverture de la main. Par l'adjonction d'un autre ensemble d'émetteur pour le mouvement de rotation contre l'avant-bras, le mouvement de rotation d'une griffe ou d'outils peut encore être commandé. Au lieu de la soupape à plusieurs voies 6, comme soupape mobile 'longitudinalement dans la cinématique des parties de flèche 1, il est avantageux d'employer une soupape relative à plusieurs voies 22. La soupape rotative à plusieurs voies 22 est disposée directement au point d'articulation 2 et peut être commandée proportionnellement à l'angle. Pour cela, ltensemble-d'émetteur 15 est aussi remplacé par un ensemble dlémetteur 23 avec une soupape rotative à plusieurs voies. La soupape rotative à plusieurs voies 22 se compose d'une soupape rotative à plusieurs voies 24 avec un carter 25, un tiroir rotatif 26, un ressort de rappel 27 et un organe de mesure 28 constitué sous forme de vérin0 Contre une grande déviation fortuite, la soupape rotative à plusieurs voies est- garantie par une butée rotative 29, de m8me que la soupape à plusieurs voies 6 mobile longitudinalement est limitée par une butée longitudinale.Ces butées sur les soupapes à plusieurs voies sont possibles, car les ensembles de réglage sont suspendus en forme de l'organe de mesure 28 et du ressort de rappel 27 et, lors de la déviation des soupapes à plusieurs voies 8 ou 24 jusqu'à la butée rotative 29, sont seulement déséquilibrés et, par l'action de la soupape rotative à plusieurs voies 24 et du cylindre de travail 4, l'équilibre est rétabli. La butée rotative 26 permet de main tenirà de petites dimensions la soupape rotative à plusieurs voies 24. Le carter 25 et le tiroir rotatif 26-dans les soupapes rotatives à plusieurs voies 22 et 24 sont fixés à chaque fois sur l'organe fi se avec l'une des parties de flèche 1 et, sur l'organe en mouvement relatif, avec l'autre partie de flèche 1' ou le chariot supérieur 3. De ce fait, la position O de la soupape rotative à plusieurs voies est atteinte à chaque fois dans une autre position angulaire entre les parties de flèche 1, 1'. Les différentes positions annulai laires sont proportionnelles à la pression de commande dans la canalisation 18. Au lieu de l'ensemble émetteur 15 9 on peut aussi employer un ensemble d'émetteur 30 qui se distingue par une construction particulièrement simplex Le ressort étalonné 31 agit sur le.piston 32 et maintient ainsi la soupape 33 fermée jusqu'à ce que la pression dans la canalisation 34 produise sur le piston 32 la même force que celle avec laquelle le ressort 31 pousse sur le piston 32. Lors d'un mouvement de l'émetteur 14 la précontrainte du ressort 31 varie et, dans la canalisation 349 se rétablit la pression proportionnelle à celle-ci par l9arrivée-du courant sous pression de la pompe 35 ou par l'écoùlement sous pression de la canalisation 36. La variation de pression provoque aussi un déplacement de l'organe de mesure 9 de la façon déjà décrite. De ce fait9 l'un des commutateurs 37 ou 38 se ferme jusqu'à ce que, par l'intermédiaire du cylindre 4 et du piston de soupape 8 qui est déplacé par les ensembles de réglage électriques 39 et 40, la flèche 1 soit déplacée jusqu'à ce que la pression dans la canalisation 349 la précontrainte du ressort 10 et la force du piston dans l'organe de mesure 9 redeviennent égales et que le commutateur 37 ou 38 se rouvre. Au lieu de ensemble d'émetteur 15, on peut utiliser aussi un potentiomètre 41 pour la comparaison des valeurs de mesure électriques. Un deuxième potentiomètre 42 se trouve dans la flèche à la place de l'organe de mesure 9. La m8me position des potentiomètres 41 et 42 et9 par conséquent9 aussi la même résistanceS sont exploitées dans un montage en pont de Wheatstone 43. Le montage est construit d'une façon connue et les résistances 44 et 45 sont utilisées pour l'équilibrage de l'installation. En cas d'une différence de position des potentiomètres, il passe dans les lignes 46 et 47 un courant dont la polarité est utilisée par les redresseurs à une voie 48 et 49 pour actionner le relais associé à chaque foisg 50 et 51, ou un ensemble amplificateur. Ces relais 50 et 51 commandent9 de leur cô- té, les ensembles de réglage électriques 39 ou 409 de sorte que le mouvement de la flèche, déjà décrit précédemment9 est amorcé ou, lors de la chute des relais 50 et 519 est arrêté. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et repré sentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d' autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dispositif reproducteur pour le guidage des pièces des outils de travail d'excavateurs hydrauliques, dispositif caractérisé en ce qu'entre la flèche et le chariot sont disposés un vérin et une soupapes de telle sorte que le triangle formé par la base de la soupape, le premier point d'articulation et l'angle 2 soit semblable à un triangle formé par la base de l'émetteur, le second point d'articulation et l'angle y 1, tandis qu'une variation de la base de l'émetteur fait varier la pression dans la canalisation et produitun déséquilibre dans la soupape, ce qui libère une force sur le vérin, de manière à rendre égaux les angles g 1 et Cp 2. 2. Dispositif reproducteur pour le guidage des pièces des outils de travail d'excavateurs et de grues commandés hydrauliquement, selon la revendication 1, dispositif caractérisé en ce qu'entre une partie de la flèche et un chariot supérieur sont disposés un vérin de travail connu et une soupape à plusieurs voies, reliée à celui-ci, de telle sorte que le triangle formé par la longueur de la base de la soupape à plusieurs voies avec le premier point d'articulation et l'angle S 2 est semblable à un triangle formé par la longueur de la base de l'ensemble d'émetteur avec le second point d'articulation et l'angle 8 1, tandis qu'une variation de la longueur de la base de l'ensemble d'émetteur entraSne une variation de pression dans la canalisation de commande ou une variation de tension dans les lignes de commande, ainsi qu'un déséquilibre dans la soupape à plusieurs voies ou dans le pont de Wheatstone avec le relais ou un contact sur les commutateurs qui, en reprenant leur équilibre, libèrent forcément une force de réglage qui, par l'intermédiaire de la soupape à plusieurs voies ponduit un courant de force hydraulique sur le vérin de travail, de telle sorte que l'équilibre et, par conséquent, les relations géométriques (angle S 1 = angle S 2) sont rétablis. 3.- Dispositif reproducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape à plusieurs voies se compose d'ensembles de réglage munis de ressorts, d'un piston de soupape, d'un organe de mesure ainsi que d'un ressort étalonné. 4. Dispositif reproducteur suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un ensemble d'émetteur ou, pour la comparaison de valeurs de mesure électriquesg un potentiomètre. 5. Dispositif reproducteur sui vant les revendications 1 29 3 et 49 caractérisé en ce que, de fa- çon correspondante au nombre des parties de la flèches il est prévu autant d'ensembles d'émetteursD le mécanisme périodique des parties de flèche étant guidé par le guidage du point d'extrémité de la reproduction cinématique, par exemple à la main ou en liaison avec un gabarit. 6≅ Dispositif reproducteur suivant les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce qu'il est prévu comme émetteur une soupape-rotative à plusieurs voies, qui se compose d'une soupape rotative à plusieurs voies avec un carter et un tiroir rotatif, un ressort de rappel et un organe de mesure, la soupape rotative à plusieurs voies présentant une butée rotative.