Brevet FR2063946A1 — publié le 19710716

La présente invention concerne les dispositifs pour le contrôle automatique du régime de fonctionnement d'un excavateur à roue, et plus particulièrement les dispositifs pour assurer le rendement d'un excavateur à roue. Ces dispositifs peuvent être employés pour le contrôle et l'enregistrement de la quantité de matériaux excavés, ainsi que comme sources de signaux de réaction pour la régulation automatique et la stabilisation du rend e- ment de l'excavateur. On connait des dispositifs pour la mesure du rendement d'un excavateur à roue par détermination de la valeur en cours de la charge linéaire d'un transporteur à ruban desservant la flèche de roue. Ces dispositifs comportent des capteurs de charge linéaire, de vitesse de translation du ruban et de l'angle d'inclinaison du transporteur, dont les signaux sont délivi'és à un calculateur de compensation automatique afIn de déterminer le rendement réel de l'excavateur. Dans les dispositifs mentionnés, le calculateur de compensation automatique est réalisé sous forme d'un système asservi électromécanique comportant des éléments tournants: ian moteur électrique, des réducteurs, des résistances filaires, ce qui limite considérablement la fiabilité et la rapidité de réponse de ces dispositifs.Parmi les inconvénients de ces dispositifs il faut aussi citer le fait que pour l'obtention d'un signal de sortie proportionnel au rendement en cours et dont la tension et la puissance seraient suffisantes, par exemple, pour la régulation automatique du rendement de l'excavateur, il est nécessaire de prévoir un amplificateur supplémentaire (dans les dispositifs connus la tension du signal de ortie est de l'ordre de 1 à 2 V tandis que la puissance constitue une fraction de watt , alors que pour la régulation automatique, qui est réalisée par commande des moteurs électriques de l'exeavateur, il est nécessaire d'obtenir un signal de sortie dont la tension servit de l'ordre de 50 à 80 V pour une puissance de 5 à10 W). Ceci rend le dispositif encore plus complexe et réduit sa fiabilité, d'autant plus que lors de lluv-lisation de 1 te sion de sertie de ces dispositifs en tant que sources de aignaux de réaction, le degré de fiabilité exigé de ces dispositifs est particulierement élevé, car leur mise hors d'usage provoque une panrie de l'excavateur. Entant donné que le processus technologique est continu et que les excavateurs à roue modernes ont un rendement élevé (5000 à 10000 m3/h), même des arrêts de courte durée entraînent des pertes considérables. Le but de la présente invention est de remédier aux incon vénients mentionnés ci-dessus. Il s'agissait donc de réaliser un dispositif fiable pour mesurer le rendement d'un excavateur à roue, qui fournirait un signal de sortie à paramètres (tension et puissance) plus élevés, suffisants pour la régulation automatique du rendement de l'excavateur. Cet objectif est atteint du fait que dans un dispositif pour mesurer le rendement d'un excavateur à roue par détermination de la valeur en cours de la charge linéaire du transporteur à ruban desservant la flèche de roue de l'excavateur, du type comportant des capteurs de charge linéaire, de vitesse de translation du ruban et de l'angle d'inclinaison du transporteur de flèche à roue, capteurs dont les signaux sont délivrés à un calculateur de compensation automatique pour la détermination du rendement réel de l'excavateur, selon l'invention le calculateur de coupensation automatique comporte un convertisseur de fonction cosinus, en particulier un transformateur touriïant einématiquement lié au capteur de l'angle d'inclinaison du transporteur, et un amplificateur des signaux délivrés par le capteur de charge linéaire et par le convertisseur cosinus fonctionnel commc-qdé par ce meme amplificateur le signal de sortie de ce dernier étant propo-i olmel au rende- ment de l'excavateur. En cas d'utilisation d'un capteur de charme linéaire à signal de sortie en tension continue, il est préférable de pré voir dans le calculateur de compensation automatique un démodulateur commandé recevant les signaux du capteur de charge linéaire et branché sur la sortie du convertisseur cosinus fonctionnel en vue de la compensatlon du signal de sortie du capteur de charge linéaire, ainsi qu'un modulateur fonctionnant en phase avec ledit démodulateur commandé et connecté à l'entrée de l'amplificateur. Le dispositif proposé ainsi conçu se distingue par sa fiabilité élevée en fonctionnement, il est de conception simple et assure au signal de sortie un niveau élevé. Dans ce-qui suitJl'invention est expliquée par la description d'un exemple de réalisation concret, donné à titre non limitatif, et par les dessins annexés qui représentent: - la figure 1, le schéma fonctionnel du dispositif proposé; - la figure 2, le schéma de principe du même dispositif. te dispositif pour mesurer le rendement d'un excavateur à roue comporte un capteur 1 (figure 1) de la charge linéaire du transporteur à ruban desservant la flèche du rotor (non représentés) et un capteur 2 de la vitesse de translation du ruban transporteur. La sortie du capteur 2 est connectée au capteur 1 par l'intermédiaire d'un bloc 3 de conversion du signal de vitesse de translation du ruban transporteur en amplitude de tension alternative. te dispositif proposé comporte également un ensemble 4 de compensation du poids de l'emballage, comprenant un convertisseur cosinus fonctionnel constitué par un transformateur tournant 5 et un redresseur 6. Be transformateur tournant 5 est raccordé au bloc de conversion 3 et comporte un stator 7 et un rotor 8 cinématiquement lié au capteur 9 de l'angle d'inclinaison du transporteur desservant la flèche de roue.La sortie du capteur 1 est raccordée à la sortie du redresseur 6. te calculateur de compensation automatique 10 du dispositif décrit comporte un modulateur 11 à commutateur semi-conducteur; un amplificateur 12 à composants semi-conducteurs; un convertisseur cosinus fonctionnel constitué par un transformateur tournant 13 à stator 14 et rotor 15, et un démodulateur commandé 16 conçu sous forme d'un redresseur discriminateur de phase. te rotor 15 est cinématiquement lié au capteur 9. A l'entrée du modulateur 11 sont connectées les sorties du redresseur 6 et du démodulateur commandé 16 raccordé à la sortie du transformateur tournant 13. t'entrée de ce dernier est raccordée à une résistance 17 raccordée en série aux bornes 18 et parcourue par le courant du signal de sortie de l'amplificateur 12, qui est proportionnel au rendement de l'excavateur. A la sortie de l'amplificateur 12 sont connectés, par l'intermédiaire du redresseur 19, un indicateur du rendement de l'excavateur 20, l'amplificateur magnétique 21 du système de commande du moteur électrique (non représenté) assurant le pivotement de la flèche de roue, un intégrateur 22 et un enregistreur 27. L'alimentation du capteur 2, du bloc 3, du modulateur 11 et du démodulateur commandé 16 est assurée par un bloc d'alimentation électrique 24. te capteur de charge linéaire 1 est do-té d'un support à galet sensible au poids (non représenté) et d'un dynamomètre 25 (figure 2) comportant une tige 6 sensible à l'effort, prenant appui sur des éléments élastiques 27 et portant le circuit magnétique mobile 28 d'un convertisseur à induction différentiel de déplacement (non représenté). L'enroulement d'excitation29 de ce dernier est connecté au bloc 3 de conversion du signal de vitesse de translation du ruban transporteur, et les enroulements de sortie 30 et 31 sont raccordés à des redresseurs 72 et 35 dont les sorties sont branchées en série et sont connectées au redresseur 6 et au modulateur 11. te capteur2 de vitesse de translation du ruban transporteur est constitué par une génératrice tachymétrique du type à inducteur, dont le rotor est cinématiquement lié au tambour mené (non représenté) du transporteur desservant la flèche de roue. Dans l'ensemble 4 de compensation du poids de l'emballage, 1' enroulement 34 du stator 7 du transformateur tournant 5 est raccordé au bloc 3 de conversion du signal de vitesse de translation du ruban ; l'enroulement 35 du rotor 8 est connecté au redresseur 6. Dans le calculateur de compensation automatique 10, l'enrou- lement 76 du stator 14 du transformateur tournant 17 est connecté à la résistance 17, tandis que l'enroulement 37 du rotor 15 est connecté à l'entrée du démodulateur commandé 16. L'entrée du démodulateur 16 et celle du modulateur 11 sont raccordées aux sorties du bloc d'alimentation 24 à tension alternative en phase. te dispositif proposé fonctionne de la façon suivante. Pendant le fonctionnement de l'excavateur le signal du capteur 2 est converti par le bloc 3 en une tension alternative correspondant à la vitesse V(t) (figure 1) de translation du ruban et qui est délivrée au capteur de charge linéaire 1 où elle est appliquée à l'enroulement d'excitation 29 du dynamomètre 25. te capteur 1 reçoit la composante normale F(t) de l'effort P(t) qui lui est appliqué et sa tension de sortie U1 est propor tionnelle à V(t) F(t) P(t) =P1(t) + P2 ; F(t) = F1(t) + F2 où P1(t) et F1 (t) sont, respectivement l'effort et sa composante normale, correspondant au poids du matériau (masse rocheuse); P2 et F2 représentent respectivement l'effort et sa composante normale, correspondant au poids de l'emballage ; en a aussi F(t) = P(t) cos &gamma; (t) où &gamma; (t) est l'angle d'inclinaison du transporteur desservant la flèche de roue par rapport à l'horizontale. Donc, la tension de sortie U1 du capteur de charge linéaire 1 est U1 = P1 (t) V(t) Cos &gamma; (t) + P2V (t) Cos &gamma; (t) Pour la compensation du poids de l'emballage détecté par le capteur de charge linéaire 1, par suite de l'action de l'ensemble 4 de compensation du poids de l'emballage conformément au poids de l'emballage de référence (établi par variation du coefficient de transmission du redresseur 6) on déduit de la tension U1 la tension U2 correspondant au poids de l'emballage U2 = P2V(t) Cos &gamma; (t) La tension U3 à la sortie du démodulateur commandé 15, par suite de l'action du transformateur tournant 13, est la suivante = I Cos &gamma;; (t) (où I est l'intensité du signal de sortie propertionnelle au rendement de l'excavateur), et lorsque le gain de l'amplificateur 12 est suffisamment élevé, cette tension équilibre pratiquement la tension U4 délivrée à l'entrée du calculateur de cmmpensation automatique 10 et qui est égale à U4 = P1 (t) V (t) Cos &gamma; (t) c'est-à-dire U3 = U4 ct I = P1 (t) V(t) = où q(t) est le rendement de l'excavateur à roue Il en découle que l'intensité I du signal de sortie est tro- portionnelle au rendement de I excavateur a roue indépendamment de l'angle d'inelinaison du transporteur desservant la flèche de roue. La valeur du rendement de l'encavateur dicateur 20 et euregistrée par l'eiregistreur est indiquée par l'in ratériaux exeavés par l'excavateur est déterminée par l'intégrateur 22. Le signal de sortie du dispositif est délivré à l'en roulement de commande de l'amplificateur magnétique 21 du système de commande de la rotation du moteur électrique de la flèche de l'excavateur à roueS pour 12. régulation automatique et la stabilisation du rendement de l'excavateur. L'insertion du démodulateur commandé 16 dans le circuit de sortie du transformateur tournant 13, et l'insertion simultanée, directement en amont de l'amplificateur 12, du modulateur 11 en phase avec le démodulateur contrôlé 16 excluent toute possibilité de transformation de la réaction négative en réaction positive (lors des variations aléatoires de la polarité du signal d'entrée) ainsi que dtaubo-excitation du dispositif, et assure la linéarisation des caractéristiques du dispositif en cas de signaux de faibles valeurs. te dispositifs faisant l'objet de la présente invention assure une mesure fiable du rendement d'un excavateur à roue, ainsi que ltobtention d'un signal de sortie de niveau élevé. Il présente également une haute stabilité dans des conditions de variations de température d'hvmidité, de vibrations et de poussières. te dispositif peut être employé non seulement pour le controle et l'enregistrement de la quantité de matériaux cavés (masses rocheuses) mais aussi comme source de signaux de réaction en cas de régulation automatique et de stabilisation du rendement des excavateurs à roue puissants, des chargeurs rotoriques et das différentes installations à convoyeurs, fonctionnant avec un angle d inclinais on variaNe des transporteurs. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'e.emple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des muyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Un dispositif pour mesurer le rendement d'un excavateur à roue par détermination d e la valeur en cours de la charge linéaire du transporteur à ruban desservant la flèche de roue de l'ex- cavateur, du type comportant des capteurs de charge linéaire, de vitesse de translation du ruban et de l'angle d'inclinaison du transporteur desservant la flèche de rot or, les signaux desdits capteurs étant appliqués à un calculateur de compensatIon automa- tique pour déterminer la valeur réelle du rendement de l'excavateur, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le calculateur de compensation automatique comporte un convertisseur de fonction cosinus, en particulier un transformateur tournant, cinematique- ment lié au capteur de l'angle d'inclinaison du transporteur, et un amplificateur des signaux du capteur de charge linéaire et du convertisseur de fonction cosinus commandé par ce même amplifiea- teur, le signal de sortie de ce dernier étant proportiorziel au rendement de l'excavateur. 2.- Un dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur de compensation automatique comprend un d-- modulateur commandé recevant les signaux du capteur de charge i naire et raccordé à la sortie du convertisseur de fonction cosinus pour la compensation du signal de sortie du capteur de charge li- néaire, et un modulateur connecté à lientrée de l'amplificateur précité et fonctionnant en base avec ledit démodulateur command