Brevet FR2478160A1 — publié le 19810918

Excavateur hydraulique semi-automatique L'invention a trait à un excavateur hydraulique semi-automatique. Dans des excavateurs hydrauliques, tels que pelle de chargement et pelle d'excavation, il y a toute une série de leviers de commande, par exemple un levier de flèche, un levier de bras, un levier de pelle et un levier de pivote- ment. Le conducteur de l'engin manipule ces leviers pour commander la vanne hydraulique de commande correspondante, afin de procéder à l'excavation et à évacuer la terre. Lors- que une série de travaux, tels qu'excavation, déversement de la terre excavée dans un camion, puis remise de la pelle dans la position d'excavation suivante, plusieurs opérations doi- /2 -2 - vent être effectuées simultanément, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une opération complexe. Dans un excavateur hydraulique classique, le conduc- teur doit procéder à une telle opération complexe, de sorte qu'il doit être très expérimenté et que, même dans ce cas, il a à exercer de grands efforts, d'o une fatigue considérable. En outre, un inconvénient est que, dans le cas d'un grand ex- cavateur, le conducteur ne peut que mal observer, depuis son siège, le mouvement de la pelle, celle-ci risquant d'être dé- truite en venant frapper le front de l'excavation. Un objet de la présente invention est donc d'obtenir un excavateur hydraulique semi-automatique, caractérisé en ce que son système de commande est semi-automatisé, à tel point qu'après déversement de la terre excavée le cylindre du bras et le cylindre de la pelle sont automatiquement commandés en fonction d'un actionnement du levier de la flèche, afin d'ame- ner automatiquement la pelle dans la position d'excavation. Un autre objet de l'invention est d'obtenir un exca- vateur hydraulique semi-automatique capable de ramener aisé- ment la pelle en position d'excavation, même pour un conduc- teur peu expérimenté, et en en diminuant la fatigue. Un autre objet de l'invention est d'obtenir un exca- vateur hydraulique semi-automatique dont le dispositif de com- mande est d'une construction simple et qui peut être installé dans un excavateur hydraulique classique, de manière à permet- tre une commande manuelle habituelle, conjointement avec la commande automatique en question. Ces objets, particularités et avantages et autres de /3 la présente invention sont mieux mis en évidence par la descrio- tion ci-après, qui montre, à l'aide des dessins annexés, et à titre d'exemple seulement, une exécution conforme à la présen- te invention, o: la figure 1 montre schématiquement chaque partie d'une pelle hydraulique de chargement et la figure 2 est un diagramme fonctionnel montrant une exécution d'un dispositif de commande pour un excavateur hydrau- lique semi-automatique selon l'invention. Une exécution d'un excavateur hydraulique semi-automa- tique selon l'invention est décrite en détail, en se référant aux dessins annexés. Pour une description plus commode, l'exca- vateur hydraulique semi-automatique est une pelle de charge- ment, à titre d'exemple. En se rapportant à la figure 1, une flèche 2, un bras 3 et une pelle 4 sont commandés indépendamment au moyen d'un cylindre 5 de flèche, d'un cylindre 6 de bras et d'un cylindre 7 de pelle, respectivement. Un cylindre 8 de fond (représenté en traits interrompus) commande la pelle 4, de manière à en amener le fond 4a en position 4a' (représenté par une ligne à chaînette), de façon à séparer le fond 4a de la pelle 4 pour déverser la terre excavée. A la figure 1, les points de support pour la rotation de la flèche 2, du bras 3 et de la pelle 4 sont appelés 0, A et B, respectivement, et les angles entre une surface verticale contenant le point de support O et un segment de ligne FA, entre une extension de ce segment et un segment de ligne AB, et entre l'extension de ce segment et un segment de ligne BC sont appelés angle d de flèche, angle P de bras et angle Y de pelle, respectivement. Le point C repré- sente la pointe de la pelle 4. /4 _4 - Dans cette invention, il est urevu qu'après déverse- ment de la terre excavée la pelle 4 est ramenée à sa position initiale d'excavation par une commande automatique du cylindre 6 du bras et du cylindre 7 de la pelle,pendant que le cylindre 5 de la flèche est commandé manuellement. Tout le reste des opérations, à savoir le travail d'excavationle soulèvement de la flèche à la fin de l'excavation, le pivotement du corps rotatif la vers la gauche ou vers la droite et l'ouverture du fond de la pelleest prévu pour commande manuelle. En se rapportant à la figure 2, un détecteur d'angle de bras 60 et un détecteur d'angle de pelle 61sont prévus aux points de support de rotation A et B du bras 3 et de la pelle 4, respectivement. Ces détecteurs 60 et 61, qui peuvent être, par exemple, des potentiomètres rotatifs, détectent l'un l'angle f du braUsl'autre l'angle g de la pelle, et émettent le signal et d'angle du bras et le signal ey d'angle de la pelle. Les leviers Il à 15 émettent respectivement les signaux Ba à Ef qui correspondent à l'angle de travail de chaque levier, et, en même temps, dans le cas des leviers 13, 14 et 15, en par- ticulier, émettent des signaux Vc, Vd et Vf qui indiquent que le levier est manipulé, c'est-à-dire qu'il n'est pas en posi- tion neutre. Un commutateur Manuel./Automatique 16 dans un dispositif de commande 10 sert à choisir le mode de commande du cylindre 6 du bras et du cylindre 7 de la pelle, de manuel à automatique et inversement et il émet un signal "0" pour le mode manuel et un signal "1" pour le mode automatique. Quand il reçoit le signal de commande Ec du levier de la flèche, le signal de commande Ed du levier du fond et le si- gnal de commande ECdu levier de pivotement, avec le signal */5 - 5 - d'actionnement Vo du levier de la flèche, le signal d'action- nement Vd du levier du fond et le signal d'actionnement Vf du levier de pivotement, un circuit de commande 20 émet un signal d'ordre de commande automatique ec, qui détermine le mode de commande de l'actionnement du bras 3 et de la pelle 4, lors de la remise de celle-ci dans sa position initiale d'excava- tion, a/près déversement de la terre excavée. Aó ès que la pell' a enlevé derechef de la terre, la pelle/est soulevée et le corps la est pivoté vers l'endroit de déversement, soit à droite, soit à gauche. Alors, en actionnant le levier 14, le fond est écarté de la pelle 4, pour déverser la terre excavée, puis le levier de pivotement 15 est actionné dans le sens op- posé, et le levier '13 de la flèche est abaissé. Le signal d'or- dre de commande automatique ec est produit dès que le levier t13 de la flèche commence à baisser, Jusqu'à ce qu'il s'arrête. Le levier de pivotement 15 est ramené à sa position neutre pour achever le pivotement, lorsque le corps -la est dirigé dans la position initiale d'excavation. Un dispositif 30 sert à ajuster l'angle P du bras dans la position d'excavation. C'est-à-dire que, lorsque l'angle du bras pour une position d'excavation prédéterminée est Po, le dispositif 30 ajuste cet angle t o et émet un si- gial correspondant Epo. Un dispositif 31 sert à ajuster l'angle e de la pelle dans la position d'excavation. C'est-à-dire que, lorsque l'an- gle Po du bras est ajusté par le dispositif 30, le dispositif 31 ajuste l'angleYo de la pelle pour le dit angle Po du bras et émet un signal correspondant EIo. A réception du signal d'ordre de commande automatique e0, les commutateurs 36 et 37 d'un dispositif de commutation 35 /6 - 6 - passent du contact a au contact b. Lorsque l'excavation est prêteà commencer, la flèche 2, le bras 3 et la pelle 4 occupent entre eux les positions indiquées à la figure 1, caractérisées en ce que la surface 4b du fond 4a de la pelle 4 vient directement en contact avec la surface d'excavation. A ce moment-là, le cylindre 8 du fond est allongé, ce qui ferme le fond 4a de la pelle 4. Le commu- tateur Manuel/Automatique 16 passe à la position Manuel, de sorte que le signal de sélection de la commande automatique Es n'est pas émis. De ce fait, le signal d'ordre de commande automatique e uTest pas émis par le circuit de commande 20 et c les commutateurs 36 et 37 du dispositif de commutation 35 passent du contact b au contact a, ce qui permet de commander manuellement la pelle 4. Dans cet état, lorsque le conducteur actionne le levier 11 du bras et le levier 12 de la pelle, les signaux de commande des leviers Ea et Eb sont émis, conformément aux angles des leviers Il et 12 et appliqués, par l'intermédiaire des ampli- ficateurs 40 et 41, aux vannes hydrauliques de commande 50 et 51, respectivement, qui allongent le cylindre 6 du bras et le cylindre 7 de la pelle, conformément aux signaux Ba et Eb, de sorte que la pelle 4 est poussée horizontalement (dans le sens de la flèche A, à la figure 1) pour excaver. Lorsque l'excavation est achevée, le conducteur ar- rfte le levier 14 du bras et le levier 12 de la pelle, puis actionne le levier 13 de la flèche et le levier 15 de pivote- ment. Les signaux de commande des leviers Ec et Ef sont émis conformément au fonctionnement de ces leviers et appliqués aux amplificateurs 42 et 44. Les vannes hydrauliques de com- mande 52 et 54 sont actionnées conformément aux signaux Ec /7 -7- et Ef amplifiés par les amplificateurs 42 et 44. Ces vannes actionnent le cylindre 5 de la flèche, le cylindre de pivote- ment (non montré sur les dessins),de façon à soulever la pelle 4 à une hauteur prédéterminée, durant son pivotement vers le camion de déversement de la terre (non montrés sur les dessins) qui se trouve à un emplacement prédéterminé, ce qui amène la pelle 4 juste sur le camion. Le conducteur de l'excavateur actionne alors le levier en position d'ouverture du fond. En réponse à cet actionne- ment, le signal Ed est émis, ce qui fait actionner la vanne hy- draulique de commande 53 et ainsi le cylindre 8 du fond de la pelle 4, afin de déverser la terre dans le dit camion. En procédant comme cela vient d'être décrit, le tra- vail est exécuté depuis l'excavation jusqu'au déversement de la terre. Lorsque la commande semi-automatique selon l'inven- tion doit servir pour ramener la pelle de la position de dé- versement à celle d'excavation,le commutateur Manuel/Automa- tique 16 doit être amené en position Automatique. A la suite du déversement de la terre excavée, il suffit au conducteur de l'excavateur d'actionner le levier 14 du fond, le levier 15 de pivotement et le levier 13 de la flèche pour fermer le fond de la pelle 4 et d'abaisser la flèche 2 durant le pivotement du corps fa. A l'aide de l'ajusteur 30 de l'angle du bras et de l'ajusteur 31 de l'angle de la pelle', qui mémorisent la position initiale d'excavation, la pelle 4 peut être ramenée exactement à cette position. Le circuit de commande 20 est représenté en détail à la figure 2, caractérisé en ce qu'un comparateur 20a com- pare le signal d'actionnement Vc du levier 43 de la flèche /8 avec une première valeur ajustée et émet "t" lorsque la flèche 2 est mise en condition de descente, et un comparateur 20b compare le signal d'actionnement Vd du levier 14 du fond avec une deuxième valeur ajustée et émet "1" lorsque le fond de la pelle est ouvert. Des comparateurs 20c et 20d reçoivent le signal d'ac- tionnement Vf du levier 15 de pivotement et le comparent, dans le cas du comparateur 20c, avec une troisième valeur ajustée, ce qui émet "1" lorsque le levier 15 est actionné pour pivote- ment à droite et, dans le cas du comparateur 20d, avec une qua- trième valeur aJustée, ce qui émet "1" lorsque le levier 15 est actionné pour pivotement à gauche. L'une des bornes d'entrée des circuits ET 20e à 20h est reliée à la sortie du comparateur 20a, l'autre à la sortie du comparateur 20d, de même pour les bornes d'entrée des cir- cuits ET 20e et 20f, pour recevoir le signal d'actionnement Vc du levier 13 de la flèche et le signal d'actionnement Vd du levier î4 du fond, respectivement. Toutes les autres bornes d'entrée des circuits EF 20g et 20h sont reliées de manière à recevoir le signal d'actionnement Vf du levier '15 de pivote- ment. Les bornes de sortie de ces circuits ET 20f, 20g et 20h sont reliées, par l'intermédiaire des circuits NON 20i, 201 et m, aux entrées ajustées des circuits de bascule F1, F2 et F3, respectivement. Chacune des sorties aJustées de ces circuits Fi à F3 et la sortie du circuit ET 20e sont appliquées à l'en- trée d'un circuit ET 20k. Ces circuits de bascule sont commu- tés quand ils reçoivent le signal d'entrée "0". Ils sont tous réarmés lorsque la sortie du circuit ET 20e devient "0". L'une des bornes d'entrée restante du circuit ET 20k est reliée à la sortie du commutateur Manuel/Automatique 16, qui est couplé de /9 -9- telle sorte qu'il produit un signal de sortie "t", lorsqu'on désire que le retour à la position d'excavation ait lieu semi- -automatiquement selon l'invention. Lorsque, par exemple, l'emplacement de déversement de la terre excavée se trouve à droite de l'excavation et que le pivotement vers la droite est exécuté par le levier 15 de pivotement, la sortie du comparateur 20c devient "1", de même que le signal d'actionnement Vf, de sorte que la sortie du cir- cuit ET 20g devient "i" et que le circuit de bascule F2 commute à l'état ajusté. De ce fait, lorsque la pelle 4 arrive à l'em- placement de déversement de la terre excavée, le levier 15 de pivotement est en position neutre et le levier 14 est actionné de manière que le fond de la pelle 4 s'ouvre. La sortie du com- parateur 20b devient alors "1", de même que le signal d'action- nement Vd, ce qui a pour effet que la sortie du circuit ET 20f devient "1" et que, par inversion par le circuit NON 20i, le circuit de bascule Fi est commuté à l'état ajusté. Après termi- naison du déversement de la terre excavée, le pivotement vers la gauche a lieu au moyen du levier 15. Ce faisant, la sortie du comparateur 20d devient "i", ce qui, par inversion par le cir- cuit ET 20h et le circuit NON 20m, commute le circuit de bas- cule F3 à l'état ajusté. Ainsi donc, lorsque le levier 13 de la flèche est abaissé, la sortie du comparateur 20a devient "1", de même que la sortie du circuit ET 20e et celle du circuit ET 20k, c'est-à-dire que le signal d'ordre de commande automa- tique e est produit. Ce signal commute les commutateurs 36 et 37 à la position indiquée à la figure 2, ce qui permet la com- mande automatique du cylindre 6 du bras et du cylindre 7 de la pelle, en fonction d'un signal de déviation,ep, qui corres- pond à la déviation entre les sorties d'un détecteur 60 d'angle du bras et l'ajusteur 30 de cet angle, et en fonction d'un /10 - 10 - signal de déviation ter entre un détecteur 6& d'angle de la pelle et l'ajusteur 31 de cet angle, respectivement. Lorsque le corps la revient à la position initiale d'excavation, le levier 15 de déviation est amené à sa posi- tion neutre et, lorsque la pelle 4 est revenue à la position initiale d'excavation, le levier t3 de la flèche est amené à sa position neutre. Le signal d'actionnement Vc devient alors "0", ainsi que le circuit ET 20e, de sorte que tous les circuits de bascule Fi à F3 sont réamorcés et que la sortie ET du circuit 20k devient "On". En procédant comme cela vient d'9tre décrit, la pelle est rapidement ramenée à la position initiale d'excavation et est ainsi prête pour l'excavation suivante. /il - il - REVENDICATIONS lI. Excavateur hydraulique semi-automatique, carac- térisé en ce qu'il comprend: un dispositif qui commande automatiquement et manuel- lement un bras de l'excavateur, un dispositif qui commande automatiquement et manuel- lement une pelle de l'excavateur et un circuit qui, après détection d'un signal corres- pondant au fait que l'excavateur a achevé un travail prédéter- miné, émet un signal d'ordre de commande automatique au dis- positif de commande du bras et au dispositif de commande de la pelle, le dispositif de commande du bras étant conçu pour commander le bras durant un mode de commande automatique, de façon qu'un angle du bras coïncide avec une valeur préajustée, qui correspond à une position initiale d'excavation, le dispo- sitif de commande de la pelle étant conçu pour commander la pelle durant un mode de commande automatique, de façon qu'un angle de la pelle coïncide avec une valeur préajustée, qui correspond à la position initiale d'excavation, afin que, lorsque le déversement de la terre excavée est-achevé, la pelle est ramenée rapidement à la position initiale d'exca- vation. 2. Excavateur hydraulique semi-automatique selon la revendication l, caractérisé en ce que le dit circuit émettant un signal d'ordre de commande automatique exécute une produc- tion logique de signaux qui correspondent respectivement aux /12 faits qu'un levier de pivotement est actionné dans un sens, puis dans l'autres qu'un levier de fond est actionné et qu'un levier de flèche est abaissé. 3. Excavateur hydraulique semi-automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits dispositifs de commande du bras et de la pelle ont chacun un commutateur Manuel,/Automatique, qui est actionné par le dit signal d'ordre de commande automatique. 4. Excavateur hydraulique semi-automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit circuit émettant un signal d'ordre de commande automatique cesse d'émettre ce signal pendant une période durant laquelle le dit levier de la flèche arrête le fonctionnement de celle-ci.