Brevet FR2407457A1 — publié le 19790525

L'invention est relative à un dispositif de détection et/ou de mesure de l'inclinaison d'un objet par rapport à la direction verticale. Elle concerne également un dispositif de commande de position qui permet de conférer à un objet mobile une inclinaison déterminée par rapport à la direction verticale. Elle est relative plus spécialement à un tel dispositif de détection et/ou de commande de position qui comprend un pendule à tige rigide présentantuncentre de pivotement solidaire de l'objet et un élément de détection comportant une première partie solidaire de la tige rigide du pendule et une seconde partie solidaire de l'objet. Cet élément de détection engendre un signal représentant l'inclinaison de l'objet par rapport à la direction verticale. Un tel dispositif est en général appelé un "inclinomètre". Les inclinomètres connus de ce genre ne permettent la détection de l'inclinaison et/ou la commande de la position d'un objet mobile que selon un seul degré de liberté. L'invention vise à fournir un tel dispositif qui permette de détecter l'inclinaison, et/ou de commander la position, d'un objet mobile selon deux degrés de liberté tout en étant de réalisation simple et économique. L'invention a également pour but de permettre la réalisation d'un tel dispositif dont le fonctionnement soit sur. Un dispositif de détection de l'inclinaison d'un objet conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend, pour la détection de l'inclinaison d'un objet mobile selon deux degrés de liberté par rapport à la direction verticale, deux éléments de détection, un pour chaque degré de liberté, les premières parties de ces éléments étant solidaires de la même tige de pendule. De préférence, les premières parties des éléments de détection sont déplaçables dans deux directions rectilignes déterminées par rapport à l'objet, ces directions se trouvant dans deux plans verticaux distincts quand l'objet est lui-meme vertical. Dans un mode de réalisation ledit dispositif comporte un bottier, de préférence cylindrique, fixé à l'objet mobile et contenant le pendule et son centre de pivotement. I1 est avantageux, dans ce cas, que le fond du bottier soit rempli par un liquide d'amortissement tel que de l'huile dans lequel baigne un corps pesant faisant partie du pendule et disposé à l'extrémité inférieure de la tige rigide. Le dispositif comporte avantageusement des moyens amovibles de fixation de la tige rigide du pendule à l'objet. Le dispositif de commande de position conforme à l'invention comprend, en plus des deux éléments de détection dont la première partie est solidaire de la même tige rigide d'un pendule, deux organes de commande, un pour chaque degré de liberté. Chacun de ces organes de commande est sensible au signal délivré par l'élément de détection correspondant et est propre à déplacer l'objet selon un degré de liberté de façon à lui conférer la direction verticale. Un dispositif de commande de ce genre peut être utilisé pour conférer la direction verticale à un pieu destiné à réaliser des trous verticaux dans le sol. Cependant, l'inyention n'est pas limitée à cette application. Dans une réalisation particulière d'un dispositif de commande de ce genre, l'objet mobile selon deux degrés de liberté, par exemple le pieu mentionné ci-dessus, comporte un support fixé à pivotement selon un axe horizontal à une poutre ou autre corps de position déterminée et ce support comprend une première et une seconde parties reliées entre elles par une articulation. La première partie présente l'axe horizontal de pivotement et c'est à la seconde partie qu'est fixé l'objet mobile. Dans ce cas, le premier organe de commande permet de faire pivoter le support selon ledit axe horizontal et le second organe de commande permet de faire varier l'angle formé par les deux parties du support. D'autres buts et dispositions de l'invention apparattront avec la description de certains de ses modes de réalisation, cette description étant faite en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels - la figure I illustre, en coupe verticale, un dispositif de détection d'inclinaison conforme à l'invention ; - la figure 2 montre, de façon schématique et partielle, en vue de dessus, un dispositif de commande de position selon l'inven- tion qui comporte ledispositif de détection représenté sur la figure 1 - la figure 3 montre le dispositif représenté sur la figure 1 pour une inclinaison différente de l'objet ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 mais pour une inclinaison de l'objet qui correspond à celle montrée sur la figure 3 ; et - la figure 5 illustre en perspective un ensemble à dispositif de commande de position conforme à l'invention. Pour simplifier le dessin on n'a pas représenté l'objet mobile sur les figures 1 à 4. Le dispositif représenté sur ces figures comporte un bottier cylindrique 1 fixéàltobjetquiest mobile selon deux degrés de liberté. Ce bottier 1 présente un fond plat 2 et il est ouvert à sa partie supérieure. Cette ouverture en partie supérieure est bouchée par un chapeau 3 comportant un rebord 4 s'appuyant sur la tranche supérieure 5 du bottier 1. Ce chapeau 3 présente à sa partie supérieure une ouverture 7 de même axe la que le bottier cylindrique 1. A l'intérieur de cette ouverture 7 est fixée la première partie 8 d'une articulation 9 dont la seconde partie, constituée par une rotule 10, est solidaire de la tige rigide 11 d'un pendule 12. L'ouverture 7 est prolongée vers le bas par une ouverture 13 débouchant à l'intérieur-du bottier 1. Cette ouverture 13 est également de forme cylindrique d'axe la mais son diamètre est inférieur à celui de ltouverture 7 tout en étant supérieur à celui de la tige 11. La tige l1 est prolongée vers le bas par un corps pesant 14 faisant partie du pendule 12. Ce corps pesant 14 présente également la forme cylindrique et son diamètre est inférieur au diamètre intérieur du bottier 1. Ledit corps pesant 14 baigne dans de l'huile 15 remplissant la partie inférieure du bottier 1. Ce liquide est destiné à amortir les mouvements de la tige. Au-dessus de l'articulation 9 la tige 11 présente une autre articulation à rotule 16 liant cette tige 11 à un tiroir de distribution 17. Ce tiroir 17 est déplaçable à l'intérieur d'un corps 18 fixé à la paroi supérieure du chapeau 3. La direction de déplacement dudit tiroir 17 est donc toujours perpendiculaire à l'axe la. Le corps 18 présente deux orifices d'entrée, respectivement 19 et 20 (figure 2). L'orifice d'entrée 19 est reliée à la sortie d'une pompe 21 assurant la circulation d'un fluide de l'extérieur vers l'intérieur du corps 18. L'orifice 20 est connecté à un réservoir 22 de récupération dudit fluide injecté par l'entrée 19. Le corps 18 comporte également deux orifices de sortie 23 et 24. L'orifice de sortie 23 est connecté à une entrée 25 à la première extrémité du cylindre 26 d'un vérin 27 à piston 28. Le second orifice de sortie 24 est relié à une seconde entrée 29 du cylindre 26, laquelle entrée 29 se trouve à la seconde extrémité dudit cylindre. Le tiroir 17 présente trois parties 17a, 17b et 17c. La partie 17a permet de mettre en communication les orifices 19 et 23 et, en mAeme temps, les orifices 20 et 24. La partie-17b du tiroir permet, comme représenté sur la figure 2, de mettre en communication les orifices 19 et 20 et les orifices 23 et 24. Enfin la partie 17c fait communiquer entre eux les orifices 19 et 24 et les orifices 20 et 23 (figure 4. A la tige 11 est fixée, en dessous de l'articulation 9, une rotule 31 solidaire d'un second tiroir de distribution 32 déplaçable à l'intérieur d'un corps 33. Ce corps 33 est fixé au fond de l'ouverture 7 du chapeau 3. Le déplacement du tiroir 32 s'effectue toujours en direction perpendiculaire à l'axe la. Cependant, cette direction de déplacement du tiroir 32 est également perpendiculaire à la direction de déplacement du tiroir 17. Au dispositif de distribution à tiroir 32 et corps 33 sont associés une pompe de refoulement, un réservoir de récupération, et un vérin d'actionnement, non représentés sur les figures. Le vérin d'actionnement commandé par ce dernier dispositif de distribution assure le déplacement de l'objet auquel est fixé le bottier cylindrique 1 selon une direction différente de celle selon laquelle le vérin 27 assure le déplacement de l'objet en question. La face inférieure du corps pesant 14 présente une encoche 34 de forme conique, de même axe que la tige lu et de sommet dirigé vers le haut. Cette encoche 34 constitue un logement pour l'extrémité 35 d'un pointeau 36 déplaçable selon l'axe la à travers le fond 2 du boîtier cylindrique 1. L'extrémité inférieure de la tige du pointeau 36 est solidaire d'un piston 37 logé dans un cylindre 38 d'axe la et fixé à la face inférieure du fond 2 du boltier 1. L'ensemble à cylindre 38 et piston 37 constitue un vérin à double effet pour la commande du déplacement dudit pointeau 36. Lorsque l'extrémité 35 du pointeau 36 est logée dans l'encoche 34, le corps pesant 14, et donc la tige rigide ll du pendule, sont bloqués par rapport au bottier 1 selon l'axe la. Quand cette extrémité 35 est dégagéede l'encoche 34, comme représenté sur la figure 3, le pendule 12 peut pivoter librement autour de son centre de rotation l2a. Le fonctionnement du dispositif de commande de position représenté sur les figures 1 à 4 est le suivant Pour mettre en marche ce dispositif, on débloque tout d'abord le pendule 12 en abaissant le pointeau 36 de façon à dégager son extrémité 35 de l'encoche 34 du corps pesant 14. Si l'objet dont on désire corriger, le cas échéant, l'inclinaison présente la direction verticale souhaitée, la tige 11 reste selon la direction de l'axe la et, dans cette position, la partie 17b du tiroir 17 se trouve en regard de la section du corps 18 du dispositif de distribution présentant les orifices 19, 20, 23 et 24 et assure la mise en communication des orifices 19 et 20 et 23 et 24 (figure 2). Dans cette position, la pression de fluide des deux côtés du piston 28 du vérin 27 est la même et ce piston 28 garde donc sa position. En d'autres termes, le vérin 27 n'agit pas sur la position de l'objet étant donné que celui-ci se trouve dans la position désirée. De même, le vérin associé au dispositif à tiroir 32 et corps 33 n'est pas mis en action, pour la même raison. Si, comme représenté sur les figures 3 et 4, l'objet a une position oblique, l'axe la du bolier 1 présente, de même, la direction oblique par rapport à la direction verticale qui est celle de la tige 11 du pendule 12. Dans cet état, par rapport à celui montré sur la figure 2, le tiroir 17 s'est déplacé à l'intérieur du corps 18 ; selon le sens de 11 écart par rapport à la direction verticale c'est soit la partie l7a soit la partie 17c du tiroir qui arrive au voisinage de la partie du corps 18 présentant lesdits orifices 19, 20, 23 et 24. Dans l'exemple montré sur les figures 3 et 4, c'est la partie 17c qui se trouve au voisinage de ladite région. Dans cette position, le piston 28 du vérin 27 est déplacé dans le sens de la flèche F de façon à ramener l'objet à la position verticale. Le dispositif de distribution à tiroir 32 agit de façon analogue selon un second degré de liberté. On a représenté sur la figure 5 une application du dispositif montré sur les figures 1à4 àun appareil de réalisation de trous d'axes verticaux dans le sol. Cet appareil est normalement fixé à un engin tracteur (non représenté) du type courant sur lequel sont montés des moyens de commande (également non montrés) des divers organes composant cet appareil. La partie active dudit appareil comporte un pieu 100 et des moyens d'actionnement (non montrés en détail) de ce pieu de façon à l'enfoncer dans le sol -pour la réalisation d'un trou et à le retirer du sol. Ledit appareil comporte une poutre horizontale 40 de forme générale parallélépipédique. La face supérieure de cette poutre présente des oreilles 41 percées d'ouvertures 42 alignées selon une direction parallèle à la direction générale de la poutre 40. Les oreilles 41 et leurs ouvertures 42 permettent de fixer, de façon pivotante autour d'un axe horizontal 40a, ladite poutre 40 à l'armature de l'engin tracteur. Une des faces latérales 43 de la poutre 40 comprend d'autres oreilles 44 entre lesquelles est logée à pivotement l'extrémité de la tige 45 d'un vérin à double effet 46 dont l'extrémité libre 47 du corps 48 est fixée à l'armature de l'engin tracteur. Le vérin 46 permet de faire pivoter la poutre 40, donc l'ensemble de l'appareil, autour de l'axe horizontal 40a. La poutre 40 est solidaire à pivotement, selon un axe horizontal 49 se trouvant au voisinage de l'extrémité de cette poutre, des faces latérales 50 et 51 d'un profilé en U 52 s'étendant dans son ensemble en direction verticale. La base 53 du profilé 52 s'applique contre une face extérieure 54a d'un fourreau 54 s'étendant verticalement et dont la forme en plan horizontal est celle d'un rectangle. A ladite poutre 40 est également fixée à pivotement l'extrémité libre du corps 55 d'un vérin à double effet 56 dont la tige 57 est liée, aussi à pivotement, à ladite face 54a du fourreau 54. Le fourreau 54 loge et supporte un organe d'actionnement du pieu 100 tel qu'un marteau vibrateur ainsi qutun support 58 pour cet organe d'actionnement. De la face 59 du support 58 qui est tournée vers la poutre 40 dépassent deux flancs ou oreilles verticaux 60 entre lesquels est logée à pivotement l'extrémité supérieure de la tige 61 dçun vérin à double effet 62 dont l'extré- mité inférieure du corps 63 est fixée à pivotement selon un axe horizontal 64 à la plaque latérale 50 du profilé 52. Sur une face latérale 54b du fourreau 54 est fixé le boltier cylindrique 65 d'un dispositif de détection d'inclinaison et de commande de la verticalité du pieu 100 analogue à celui qui est représenté sur les figures 1 à 4. Ce dispositif n'est pas représenté en détail sur cette figure. On notera cependant ici que le premier tiroir de distribution de ce dispositif de détection d'inclinaison est déplaçable selon une direction qui est parallèle à la tige 45 du vérin 46 lorsque le pieu 100 est vertical, et que second tiroir de distributiondeoedispositif de détection à bottier 65 est déplaçable selon une direction qui est, lorsque le pieu 100 est vertical, parallèle à l'axe 40a. Le fonctionnement de l'appareil de réalisation de trous représenté sur la figure 5 est le suivant Le pieu 100 est tout d'abord disposé au-dessus du niveau du sol grâce à l'actionnement du vérin 62 qui permet de relever le support 58 par rapport au fourreau 54. A l'aide d'un engin tracteur le pieu 100 est ensuite positionné au-dessus du trou à réaliser. Dans cette position on s'assure, à l'aide du dispositif de détection à bottier 65 que le pieu présente bien la direction verticale. S'il n'en est pas ainsi, les vérins 46 et 56 sont mis en action de façon automatique, comme décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 4, pour ramener ledit pieu 100 dans la direction verticale. Le vérin 46 fait pivoter la poutre 40 autour de l'axe horizontal 40a tandis que le vérin 56 modifie l'angle formé par la poutre40 et l'ensemble supportant le pieu 100. Pour éviter les oscillations provoquées par le système d'asservissement du dispositif montré sur les figures 1 à 4, le pendule se trouvant dans le bottier 65 est immobilisé dès que le pieu 100 se trouve en position verticale. Cette immobilisation du pendule assure une immobilisation des vérins de commande. I1 est bien entendu possible de vérifier ultérieurement l'inclinaison du pieu 100 en débloquant le pendule. Après ce réglage de position du pieu 100 celui-ci est actionné pour autre enfoncé dans le sol et réaliser un trou d'axe vertical. L'invention n'est bien entendu limitée ni au mode d'application ni au mode de réalisation spécialement décrits. Elle en englobe au contraire toutes les variantes. A titre d'exemple parmi ces variantes, on indiquera que les dispositifs de distribution à tiroir formant des éléments de détection de la position de objet selon un degré de liberté peuvent être remplacés par d'autres éléments de détection tels que des potentiomètres. Dans ce cas, le curseur du potentiomètre est solidaire de la tige 11 du pendule 12, tandis que les spires dudit potentiomètre sont fixées au bottier 1 ou au chapeau 3. Bien que dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 3 la partie inférieure du corps pesant 14 présente une encoche, il va de soi que cette encoche peut être remplacée par une saillie propre à coopérer avec une encoche correspondante à l'extrémité d'une tige. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection et/ou de mesure de l'inclinaison par rapport à la direction verticale d'un objet pouvant prendre une inclinaison quelconque, selon deux degrés de liberté, par rapport à cette direction, ce dispositif comprenant un pendule à tige rigide présentant un centre de pivotement de positiondéte e parragxrtàltobaet et un élément de détection propre à engendrer un signal représentatif de ladite inclinaison selon un degré de liberté et qui comporte une première partie solidaire de la tige rigide du pendule et une seconde partie solidaire de l'objet, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième élément de détection analogue au premier et qui est propre à engendrer un signal représentatif de l'inclinaison de l'objet selon le deuxième degré de liberté. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premières parties des éléments de détection sont déplaçables dans deux directions rectilignesdepo & onsce'te'emnéesparrappartà l'objet, ces directions se trouvant dans deux plans verticaux distincts quand l'objet est vertical0 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de détection sont disposés de part et d'autre du centre de pivotement du pendule. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 > caractérisé en ce que le pivotement de la tige rigide du pendule par rapport à l'objet est assuré par l'intermédiaire d'une articulation à rotule, ladite rotule étant solidaire de la tige rigide. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un boltier réuni à l'objet par l'intermédiaire de moyens de fixation et à l'intérieur duquel sont logés le pendule et le centre de pivotement de ce dernier. 6. Dispositif selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que le boîtier présente la forme d'un cylindre d'axe vertical lorsque l'objet est vertical, en ce que ce bottier cylindrique est fermé à sa partie supérieure par un chapeau présentant une ouverture axiale de diamètre supérieur à celui de la tige rigide et dans laquelle sont logés les moyens d'articulation de cette tige et le premier élément de détection, le second élément de détection étant disposé sur la face supérieure dudit chapeau. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que la tige rigide supporte à sa partie inférieure un corps pesant et en ce qu'au moins la partie inférieure du boîtier est remplie par un liquide d'amortissement, tel que de l'huile, dans lequel baigne le corps pesant. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens amovibles de fixation de la tige rigide à l'objet. 9. Dispositif selon les revendications 5 et 8, caractérisé en ce que le bottier présente la forme d'un cylindre fixé à l'objet de façon telle que son axe soit vertical lorsque l'objet a la direction verticale, en ce que le centre de pivotement de la tige rigide du pendule se trouve sur l'axe du bottier, en ce que ladite tige rigide supporte à sa partie inférieure un corps pesant, et en ce que les moyens amovibles de fixation de la tige rigide à l'objet comportent un élément à pointeau solidaire du fond du bottier cylindrique, déplaçable selon l'axe de ce boltier et propre à coopérer, pour assurer ladite fixation, avec une saillie ou encoche se trouvant à la partie inférieure du corps pesant. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément à pointeau est solidaire à sa partie inférieure d'un piston logé dans un cylindre fixé sous la face inférieure du fond du boltier, ce piston et ce cylindre formant un vérin de commande du déplacement de l'élément à pointeau. 11. Dispositif de commande de la position d'un objet pouvant prendre une inclinaison quelconque, selon deux degrés de liberté, par rapport à la direction verticale, caractérisé en ce qu il comprend un dispositif de détection et/ou de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes et deux organes de commande sensibles aux signaux délivrés respectivement par les premier et second éléments de détection, chacun de ces organes de commande étant propre à déplacer l'objet selon le degré de liberté correspondant et de façon à rapprocher ledit objet de la verticale. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque organe d'actionnement comporte un vérin à double effet et des moyens de commande de ce vérin. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la première partie de chaque élément de détection comporte un tiroir de distribution sélective de fluide d'actionnement du vérin correspondant, en ce que la seconde partie de cet élément de détec tion est constituée par un bottier relié par deux orifices de sortie aux entrées de commande respectives du vérin à double effet correspondant et par deux orifices d'entrée à des moyens de mise en circulation d'un fluide constituant les moyens de commande dudit vérin à double effet. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications Il à 13, caractérisé en ce qu'il comporte un support pour ledit objet qui est fixé à pivotement,selon un axe horizontal,à un corps de position déterminée, ce support comprenant une première et une seconde parties reliées entre elles par une articulation, la première partie présentant ledit axe horizontal de pivotement et ledit objet mobile étant fixé à la seconde partie, le premier organe de commande étant propre à faire pivoter le support selon l'axe horizontal et le second organe de commande étant agencé pour permettre la variation de l'angle formé par les deux parties du support.