Brevet FR2148006A1 — publié le 19730311

L'augmentation rapide des constructions de routes, d'autoroutes et de différents autres types de travaux de construction, par exemple la réalisation de lots d'habitations ou de résidences, a accru obligatoirement la nécessité de travaux d'excavation, pour 11 obtention de surfaces, par exemple des plans inclinés. De façon classique, on effectuait ces travaux d'excavation par commande manuelle, en manoeuvrant une pelle hydraulique, tout en observant ltexcavation visuellement jusqutà un point voisin du niveau final, et en donnant la touche finale à la main. Par conséquent, ces travaux nécessitaient une importante main-d'oeuvre et, de plus, ils étaient d'un rendement faible. L'invention se rapporte à des perfectionnements à ce type d'excavateurs, permettant de surmonter les difficultés citées, et elle est caractérisée par un agencement comprenant, en combinaison, un excavateur réel, un excavateur miniature, semblable à l'excavateur réel en ce qui concerne son mécanisme, un gabarit miniature reproduisant à ltéchelle la surface réelle à obtenir, des moyens pour guider l'extrémité active de l'excavateur miniature le long du gabarit, des moyens de détection détectant les états de l'exca- vateur réel et de l'excavateur miniature, des moyens de commande comparant les signaux de détection émanant des moyens détecteurs associés à l'excavateur réel et les signaux émanant des moyens détecteurs associés à ltexcavateu.r miniature, et commandant ltex- cavateur réel de façon à annuler la différence entre les signaux, et des moyens d'ajustement de la profondeur de course d'excavation faisant effectuer des micro-déplacements au gabarit pour donner une profondeur de course d'excavation à l'excavateur réel lors qu'un cycle d'excavation s'achève. L'invention a pour objet un excavateur automatique permettant d'effectuer ltexcavation désirée, c'est-à-dire d'obtenir la surface voulue, à un rendement extrêmement élevé, avec un minimum de travail humain. Comme on l'a mentionné plus haut, selon l'invention, on réalise un excavateur miniature mais comportant un mécanisme à l'échelle de celui de l'excavateur réel, et l'on prévoit des moyens d'entraînement pour déplacer l'extrémité active dudit excavateur miniature le long d'un organe de profilage, de taille également réduite mais à l'échelle de la surface finale à excav3r, et l'on prévoit également des moyens de commande comparant les signaux de détection émanant du détecteur associé à l'excavateur réel et les signaux du détecteur associé à l'excavateur miniature pour annuler la différence entre ces signaux, et des moyens d'zjustement de la profondeur de course d'excavation pour faire effectuer des microdéplacements à l'organe de pro filage ou gabarit pour donner à l'excavateur réel une profondeur de course d'excavation lorsqu'un cycle d'excavation est achevé, de façon que, lorsqu'on actionne les moyens d'entraînement après avoir réglé l'élément de profilage sur une position désirée pour que l'extrémité active de l'excava- teur miniature se déplace le long de l'organe de profilage, les moyens de commande soient actionnés pour annuler la différence entre le signal de détection provenant du détecteur associé à l'excavateur miniature et le signal de détection provenant du détecteur associé à l'excavateur réel, et pour que l'excavateur réel soit entraîné à fonctionner. On effectue les opérations ci-dessus à plusieurs reprises pour excaver le sol ou la terre, de façon à lui donner une forme analogue au profil du gabarit, cette forme étant en général un plan horizontal ou un plan incliné, ce qui permet d'obtenir la surface désirée avec une précision élevée, automatiquement et à un haut rendement. La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre. Sur les dessins annexés Fig. t est un schéma représentant un mode d'exécution d'un excavateur automatique selon l'invention Fg. 2 est un schéma par blocs de 1'excavateur selon l'inven- tion, et Fig. 3 est un diagramme par blocs montrant les phases de fonctionnement de l'excavateur miniature. Sur les dessins, la référence 1 désigne une pelle hydraulique à fonctionnement réel, dont les organes actifs, comprenant une flèche 2a, un bras excavateur 2b et un godet 2c, sont agencés de façon à être entraînés par des cylindres hydrauliques respectifs 3a, 3b et 3c. Aux articulations de la flèche 2a, du bras excavateur 2b et du godet 2c sont montés des éléments électriques de synchronisation 4a, 4b et 4c respectivement, destinés à détecter les états et positions de ces organes actifs 2a, 2b et 2c, et à transformer ces états et positions en signaux électriques, pour les transmettre à un poste de commande. On prévoit égaleent une Selle miniature 5, qui est une réduction fidèle de la pelle hydraulique réelle l et dont le méca- nisme est sensiblement dentique à celui de cette elle réelle aux articulations des éléments colrespondants de la pelle minis- ture 5 sont montés des éléments électriques de syrcnrcnisetion 6r-, 6b et 6c, semblbles eux éléments rrFcités 4a, 4 t 4c de la c- chine réelle.Le godet 7 comporte des griffes montées coulissantes dans une rainure de profilage 8 et reliées à une chaîne (non représentée), entraînée par un 0 oe de la elle miniature (non re- présenté). Ainsi, lorsque ce moteur est entraîné en rotation, les griffes du godet 7 se céplacent suivant la rainure de profilage 8. Dans exemple adopté, le profil à reproduire est un plan incliné; le gabarit 8 reproduit onc, l'échelle, ce plan. La référence 9 désigne un poste de commande électrique, dans lequal le fonctionnement de l'excavateur réel l est commandé et dans lequel-se trouvent des servo-ampliflcateurs 10a, 10b et 10c qui reçoivent les signaux électrlqaes détectés des éléments de synchronisation 4a, 4b et 4c de la pelle hydraulique réelle l et des éléments de synchronisation analogues 6a, 6b et 6c de la pelle miniature 5, et émettant des signaux de sortie qui correspondent aux différences entre les signaux respectifs reçus Les références lia, 11b et lic désignent des servo-soutapes qui, en recevant les signaux de sortie- des servo-amplificateurs respectifs lOa, 10b et 10c, ou de potentiomètres respectifs 13a, 13b et 13c, les transforment en signaux hydrauliques et les envoient respectivement aux cylindres hydrauliques 3a, 3b et 3c de la pelle réelle 1 Le mode d'exécution de l'inventIon représenté est réalisé selon la descriptlon ci-dessus, de sorte que, lorsqu'on fait démarrer l'opération d'excavation automatique (A, fig. 3) après avoir disposé la rainure de profilage 8 à l'emplacement désiré, un dispositif de minuterie est actionné et produit ses effets (B) pendant une durée prédéterminée ; pendant u cette minuterie est en marche, le motet: d'entraînement de la pelle miniature reste inactif (C), c'est-à-dire que les griffes du godet 7 sont immobiles sur le gabarit, tandis oque les cylindres de l'excavateur réel sont excités pour que celui-ci atteigne un état et une position correspondant à ceux de lsexcavateur miniature. Cette minuterie est réglable pour qu'on puisse ajuster sa durée selon les mouvements que doit subir l'excavateur réel. Cette durée est réglée pour que l'excavateur réel ait le temps de venir dans l'état qui lui est csstgné par l'excavateur miniature et le gabarit 8.Lorsque la minuterie ntest plus en marche, une fois que la durée prédéterminée s'est écoulée, le moteur d'entra:neic-ent de la pelle miniature est mis en rotation normale (c'est-à-ire vers l'avant ou dans le sens direct) pour entraîner la pelle miniature 5 (C), de façen que ses griffes de godet 7 se déplacent le long du gabarit 8 ; par conséquent, la pelle hydraulique réelle 1 est entraînée on concordance avec la elle miniature 5, de telle façon que l'extrémité du godet 2c de 11 excavateur réel se déplace suivant un profil conforme au trajet de déplacement des griffes de godet 7 de la pelle miniature, effectuant ainsi ltopération d'excavation désirée. Lorsque les griffes de godet 7 de la pelle miniature entrent en contact avec un interrupteur fin de course (D) pour le réglage e la position de fin de course d'excavation, à une extrémité du gabarit 8, et actionnent cet interrupteur, la pelle hydraulique réelle 1 ne suit plus le fonctionnement de la pelle minlature et, en môme temps, le moteur d'entraînement de la pelle miniature change de sens de rotation (F), pour faire reven'r en arrière le godet miniature et actionner ultérieurement l'interrupteur fin de course de réglage de la position de départ d'excavation (E) monté à l'autre extrémité de la rainure 8, de façon tt arrêter le moteur d'entraînement de la pelle miniature.Lors de la commutation de l'interrupteur fin de course pour le réglage de la position de fin de course d'excavation (D), un dispositif de minuterie pour l'ajustement de la profondeur de course d'excavation, qui donne une profondeur de course aux griffes de godet 7 de la pelle miniature, commence à fonctionner (I) et, pendant que cette minuterie fonctionne, le moteur déplaçant le gabarit 8 pour définir la prcfon- deur de la course suivante d'excavation tourne dans le sens direct (J), jusqu'à ce que le gabarit soit descendu d'une distance prédéterminée et se soit arrêté. Pendant ce mouvement, le gabarit 8 entraîne avec lui vers le bas le godet de la pelle miniature ce qui modifie l'état des articulations de celle-ci. La durée de fonctionnement de ce'moteur définit la profondeur de course.Pour cette raison, la minuterie est réglable de sorte que la profondeur de course puisse également être réglable. Une fois achevé le cycle de fonctionnement de la pelle miniature 5 précitée, si l'on actionne lrinterrupteur à bouton-poussoir de démarrage d'excavation automatique, la pelle hydraulique réelle 1 est entraînée, de façon à effectuer l'excavation, d'une fraction de la profondeur totale d'excavation, cette fraction étant définie par le déplacement précédent du gabarit 8 et correspondant à la valeur obtenue en divisant la distance dudit déplacement vers le bas du gabarit 8 par l'échelle de la pelle miniature 5. En répétant ces opérations, on obtient la surface finale voulue. S'il se prcduit une anomalie quelconque (G), par exemple un retard de fonctionnement excessif de la pelle réelle 1 par rapport à la pelle miniature, au cours de la rotation normale du moteur d'entrainement de la pelle miniature, ou si on actionne un interrupteur à bouton-poussoir pour effectuer un arrêt de secours (H), la pelle réalle cesse de fonctionner et donc de suivre le fonctionnement de la pelle miniature, et la rotation du moteur de déplacement du godet de la pelle miniature le long du gabarit change de sens pour commuter l'interrupteur fin de course de réglage de la position de début de l'excavation (E), et arrêter le fonctionnement de la machine. De plus, on peut actionner les potentiomètres 13a, 13b et 13c reliés aux leviers de manoeuvre manuels 12a, 12b et 12c en manipu- lant ces leviers 12a, 12b et 12c, pour engendrer des signaux électriques proportionnels aux amplitudes de déplacement desdits leviers 12a, 12b et 2c, et ces signaux électriques s'ajoutent à ceux qui proviennent des servo-ampliticgteurs lova, 10b et 10c, ce qui permet une commande manuelle de la vitesse de fonctionnement de la machine réelle 1. En général, il faut effectuer plusieurs passes pour obtenir le profil final. A cet égard, on peut prévoir, associé au gabarit 8, un interrupteur fin de course qui empêche le gabarit de descendre plus bas quand, après plusieurs passes, la profondeur voulue a été atteinte. Cet interrupteur est par exemple monté dans le circuit du moteur commandant le déplacement du gabarit. il va de soi que l'on peut apporter à la description précédente et aux dessins annexés de nombreuses modifications de détail sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention, notamment en ce qui concerne la forme du gabarit. REVENDICATIONS 1. Excavateur automatique, caractérisé en ce qu?il comprend un excavateur à fonctionnement réel (1), un excavateur miniature (5), mécaniquement analogue à l'excavateur réel et à échelle réduite, un organe de pro filage ou gabarit (8) à échelle réduite de la surface à former, des moyens d'entraînement pour déplacer l'ex- trémité active (7) de l'excavateur miniature le long de l'organe de profilage (8), des moyens de détection (4, 6) détectant les comportements de l'excavateur réel (1) et de ltexcavateur miniature (5), des moyens de commande (10) comparant les signaux provenant des moyens détecteurs (4) associés à l'excavateur réel (1) et les signaux provenant des moyens détecteurs (6) associés à l'excava- teur miniature (5), pour commander l'excavateur réel de façon à annuler la différence entre ces signaux, et des moyens d'ajustement de la profondeur de course d'excavation pour faire effectuer des micro-déplacements à l'organe de profilage (8), de façon à donner une profondeur d'excavation à l'excavateur réel à la fin d'un cycle d'excavation. 2. Excavateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'excavateur miniature (5) comporte un premier moteur pour faire coulisser son extrémité active (7) le long du gabarit (8) pour la course d'excavation, et un deuxième moteur pour déplacer solidairement le gabarit (8) et l'extrémité active (7) afin de définir la profondeur d'excavation de chaque passe. 3. Excavateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu?il comporte un premier dispositif de minuterie pour que, au début d'un cycle, l'excavateur miniature reste inactif tandis que l'excavateur réel est actif pour venir prendre l'état qui lui est assigné par l'excavateur miniature, et un deuxième dispositif de minuterie pour que, à la fin d'un cycle, l'excavateur réel est séparé de l'excavateur miniature tandis que le deuxième moteur est actionné pour déplacer le gabarit d'une distance correspondant à la.profondeur de la course subséquente. 4. Excavateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qulil comporte un interruptêur fin de course à chaque extrémité du gabarit. 5. Excavateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu?il comporte un interrupteur fin de course actionné par le gabarit quand le profondeur d'excavation finale est atteinte.