Brevet FR2510278A1 — publié le 19830128

"Procédé et dispositif pour commander au moins partielle ment automatiquement le déroulement du travail d'un excavateur hydraulique." L'invention concerne un procédé, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, en vue de commander au moins partiellement automatiquement le déroulement du travail dlan excavateur hydraulique, no-tamment d'un excavateur avec une pelle ouvrante pour le chargement de camions de gros tonnages avec des matériaux en vrac. Les excavateurs hydrauliques sont mis en oeuvre dans les mines ou bien sur des chantiers pour le chare gemment des véhicules de transport. Si les dimensionnements de ltexcavateur et des véhicules de transport sont déter- minés de façon économique, un excavateur utilise 5 à 8 étapes de travail pour le remplissage du véhicule. l'ex- cavateur équipé la plupart du temps pour les applications précitées d'une pelle ouvrante (pelle à clapet) attend avec la pelle remplie et soulevée, le véhicule de trains~ port qui vient en marche arrière sous la pelle. Par l'actionnement du vérin du clapet, la pelle est vidée. Pour le conducteur de l'excavateur, il y a pour chaque étape de travail une succession de mouvements à mettre en oeuvre et à composer. Immédiatement après la fermeture du clapet de la pelle ouvrante, le mécanisme de pivotement est actionné et le dispositif est abaissé par l'intermédiaire de la flèche principale. Simultanément, la pelle est retirée par l'intermédiaire du cylindre de tige et redressée par l'intermédiaire du cylindre de pelle. A l'emplacement d'enlèvement des matériaux, le chariot supérieur doit titre amené à l'arrêt par freinage pour remplir la pelle. Pour ce remplissage les trois mouvements de la flèche, de la tige et de la pelle sont utilisés. Dès que la pelle est remplie, elle est soulevée hors des matériaux et les étapes de travail se répètent en succession inversée. Le processus de pivotement en retour vers le véhicule de transport est entrepris et simultanément le dispositif est relevé par l'intermédiaire de la flèche principale. Il est important que la pelle soit maintenue alors pa rallée' afin que les matériaux ne tombent pas par-dessus la paroi arrière de la pelle. Au-dessus du véhicule de transport, la flèche doit être amenée à ltarr8t par freinage du chariot supérieur, ce n'est qu'ensuite que s'ef- fectue la vidange de la pelle par ouverture du clapet audessus du véhicule de transport. La cadence de travail suivante prend la suite de la façon qui vient d'être décrite. L'invention part de la considération que le déroulement du travail avec les mouvements se recoupant partiellement exige de la part du conducteur de l'excava~ teur, un haut degré de concentration. Ce degré de concentration et la dextérité du conducteur sont déterminants pour la productivité de l'excavateur, à partir de quoi il y a lieu de considérer que la concentration d'un conduc teur-m8me exceptionnel, décroft avec le nombre d'étapes de travail effectuées. Partant du fait d'expériences que pour chaque étape de travail des enchatnements déterminés de mouvements restent constants, parce que la hauteur de déversement et la distance entre l'excavateur et le véhicule de transport ne se modifie pas, l'invention a a pour but de réaliser au moins une automatisation partielle du déroulement du tra vais. Pour atteindre ce but, il est proposé, confor mément à l'invention, que les données d'un déroulement de travail accompli manuellement, soient mises en mémoire et sur demande, ce déroulement de travail soit automatiquement répété. Cela signifie que le conducteur de l'excava- teur n'accomplit qu'une seule fois manuellement le déroulement du travail, les différentes phases de ce travail étant mises en mémoire. les étapes de travail suivantes peuvent alors être accomplies automatiquement, grssce à quoi une productivité nettement plus élevée de l'excavateur peut entre ainsi obtenue en ce que davantage de mou vements peuvent se dérouler simultanément.Le conducteur de l'excavateur se trouve ainsi considérablement déchargé ce qui favorise également une productivité plus élevée. Selon une autre caractéristique de l'inven tison, il est prévu qu'une demi-cadence de travail est mise en mémoire et est complétée pour constituer une cadence de travail complète. Partant de la position de décharge de la pelle au-dessus du véhicule de transport, pendant une demi-cadence de travail (depuis le véhicule de transport Jusqu'd l'emplacement d'enlèvement des matériaux), la hauteur du véhicule de transport, l'angle de pivotement du chariot supérieur et la hauteur de ltemplacement d'enlèvement des matériaux sont mis en mémoire. Après le remplissage manuel de la pelle, l'autre moitié de la cadence de travail (depuis l'emplacement d'enlèvement des maté rials Jusqutau véhicule de transport) - est accomplie automatiquement.Après la vidange de la pelle, les premières phases peuvent également se dérouler selon le programme mis en mémoire. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le déroulement automatique du travail est susceptible entre reproduit manuellement. Il est ainsi possible au conducteur de l'excavateur d'intervenir à tout instant avant le programme qui se déroule et d'apporter des modifications à ce déroulement. De préférence, d'après une autre caractéristique de l'invention, il est prévu qu'en cas d'intervention manuelle dans le déroulement automatique du travail, les valeurs mises en mémoire restent maintenues. Ainsi on peut également, après une interventionw poursuivre le travail automatiquement sans qu'il soit nécessaire de mettre à nouveau en mémoire le déroulement de ce travail par une nouvelle exploitation manuelle de la part du conducteur. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, il est prévu que pour le déroulement du travail, des veneurs de correction déterminantes sont introduites pour la modification de la valeur mise en mémoire. Par exemple lors de l'enlèvement de3matériaueà l'emplacement d'enlèvement des matériaux, des augmentations de valeurs nécessaires de l'angle de pivotement de l'excavateur sont introduites dans la mémoire de façon qu'une augmentation ou qu'une diminution de l'angle de pivotement entratne- Bi- multanément une augmentation ou une diminution de l'angle de pivotement vers l'emplacement de déchargement au- dessus du véhicule de transport.Il est ainsi certain que l'emplacement de déchargement ne varie pas m8me en cas de changement de l'emplacement d'enlèvement des matériaux, et ainsi la pelle est toujours vidangée au-dessus du véhicule de transport. Cette valeur mémorisée ainsi corrigée est prise en considération lors de l'étape de travail suivante de la m8me façon qu'une valeur mémorisée nouvelle. Dans un dispositif conforme à l'invention pour la mise en oeuvre du procédé, il est prévu que, en tous les points de rotation des dispositifs de l'excavateur (flèche principale, tige, pelle, mise en oeuvre de la ro tation, engrenage des mécanismes de rotation) il est prévu des potentiomètres angulaires dont les valeurs de mesure sont susceptibles d'être appliquées, éventuellement avec interposition d'un amplificateur, à un dispositif électri- que de calcul comportant une mémoire à partir duquel, les valeurs mises en mémoire et converties en signaux, sont susceptibles d'être appliquées selon une succession dé- terminée à des soupapes électro-hydrauliques pour commander le déroulement du travail.Les potentiomètres servent à déterminer sans ambiguïté la position de la pelle et offrent la garantie d'une détection correcte des conditions réels. Gracie aux valeurs de mesure du potentiomètre, mémorisées selon la succession adéquate, étape de travail accomplie manuellement se trouve fixée pour pouvoir, après traitement dans un dispositif de calcul, en faire l'application en succession inverse aux soupapes électro-hydrauliques en vue de commander automatiquement le déroulement du travail. Bien entendu, le procédé peut s'appliquer de la mdme façon à des appareils analogues qui, lors de pha- ses de travail successives, répètent les mimes processus de déplacement. On va décrire ci-après un exemple d'automatisation partielle d 'un excavateur hydraulique du type initialement décrit Dans l'exemple de réalisation faisant l'objet de la description, on suppose qu'un excavateur hydraulique avec une pelle à clapet doit & re mis en oeuvre pour le chargement d'un véhicule de transport (Dumper) avec des matériaux en vrac que l'excavateur hydraulique enlève d'un emplacement d'enlèvement de matériaux et, après pivotement autour de l'ase de pivotement vertical entre le chariot intérieur et le chariot supérieur de l'excavateur et avec soulèvement simultané de la pelle, transfère au Dumper. Les mouvements à mettre en oeuvre pour le conducteur de l'excavateur sont indiqués ci-dessous numérotés de 1 à 12, le déroulement du travail commençant immédiatement après la vidange de la pelle. 1. fermeture du clapet 2. actionnement du mécanisme de pivotement 3. abaissement du dispositif par l'intermédiaire du vérin de la flèche principale, 4. retrait de la pelle par l'intermédiaire du vérin de tige, 5. redressement de la pelle par l'intermédiaire du vérin de pelle 6. freinage du chariot supérieur à l'emplacement d'enlè vement du matériau 7. remplissage de la pelle (la flèche, la tige et la pelle sont mises en mouvement) soulèvement de la pelle hors des matériaux 8. mise en route du processus de pivotement en retour 9. relevage du dispositif par l'intermédiaire du vérin de la flèche principale 10. maintien du parallèlisme de la pelle 11. freinage an-dessus-du Dumper jusqu'à l'arr8t 12. vidange de la pelle au-dessus du Dumper. Naturellement, certaines des phases de travail indiquées ci-des ue peuvent se recouper, ce qui dépend également dans une large mesure de la dextérité du conducteur de l'excavateur. Il automatisation partielle conforme à 11inven- tion se déroule comme suit : Le conducteur de l'excavateur accomplit manuellement une dem-cadence de travail, à savoir les phases 1 à 6. La hauteur du Dumper, l'angle de pivotement du chariot supérieur, ainsi que la hauteur de l'emplacement d'enlève- ment des matériaux, sont alors mis en mémoire. Après le remplissage manuel de la pelle (phase 7) les phases suivantes 8 à 12, qui correspondent en pratique à l'inversion des phases 1 à 6, se déroulent automatiquement. Après la vidange de la pelle, les phases 1 à 6 se déroulent également d'après le programme mis en mémoire, si bien que les étapes de travail suivantes se déroulent automatiquement jusqu'au chargement complet du Dumper.Seul s'effectue manuellement le chargement et le déchargement de la pelle. Pour le positionnement de la pelle, les capteurs angulaires sont installés au point de rotation de la flè- che, sur la flèche de base, sur la tige et sur la pelle ainsi que sur les liaisons entre le chariot supérieur et le chariot inférieur. La commande s'effectue par l'intermédiaire de soupapes électro-hydrauliques en parallèle par rapport à la pré-commande existante. Le frein du mécanisme de rotation doit être susceptible d'être commandé'élec- triquement, la commande manuelle doit pouvoir se superposer à l'automatique pour pouvoir effectuer des corrections. On va décrire maintenant la mise en mémoire de l'étape de travail. le conducteur sélectionne sur un commutateur à plusieurs positions le type du Dumper. Seuls la lors gueux du véhicule est nécessaire pour éviter un choc de la pelle sur la paroi de bordure. Après enfoncement de la touche de mémorisation, la mise en mémoire démarre avec la mise en oeuvre de ltopé ration "fermez le clapet de la pelle". Le conducteur conduit manuellement 11 appareil jusqutà ltemplacement d'enlèvement des matériaux. En enfonçant à nouveau la touche de mémorisation, toutes les données sont mises en mémoire. Ensuite, s'effectue manuellement l'enlèvement des matériaux. Ensuite, après enfoncement d'une seconde touche, l'excavateur est ramené jusqutà l'emplacement au-dessus du Dumper automatiquement, le parallélisme de la pelle étant maintenu. La vidange de la pelle s'effectue manuellement. L'opération suivante "fermez la pelle" met en route le pivotement automatique en retour vers l'emplace- ment d'enlèvement des matériaux, auquel cas il est possible de prévoir sur cet emplacement une correction de l'angle de pivotement, cette correction déterminant simultanément une correction de l'angle lors du pivotement en retour, si bien que la pelle vient starrêter à-nouveau au-dessus du Dumper Comme on l'a-déjà exposé le déroulement du travail est certes momentanément influencé par une intervention manuelle dans ce déroulement (par actionnement des éléments de pré-commande), mais les valeurs mises en mémoire ne sont pas perdues. Pour effacer les valeurs mises en mémoire le déroulement du travail est arrêté par un nouvel actionnement du commutateur de l'-automatique. RE VE N D I Q A T IRONS 1.- Procédé pour commander au moins partiellement automatiquement le déroulement du travail d'un excavateur hydraulique, notamment d'un excavateur avec une pelle ouvrante pour le chargement avec des matériaux en vrac de camions de gros tonnages, procédé caractérisé en ce que les données d'un déroulement de travail accompli manuellement sont mises en mémoire et sur demande, ce déroulement de travail est automatiquement répété. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qutune demi-cadence de travail est mise en mémoire , et est complétée pour constituer une cadence de travail complète. 3.- Procédé selon lune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le déroulement automatique du travail est susceptible d'entre reproduit manuellement. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce quten cas d'intervention manuelle dans le dé roulement automatique du travail, les valeurs mises en mémoire restent maintenues. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que pour le déroulement du travail, des valeurs de correction déterminantes sont introduites pour la modification de la valeur mise en mémoire. 6.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en tous les points de rotation des dispositifs de l'excava- teur (flèche principale, tige, pelle, mise en oeuvre de la rotation, engrenage des mécanismes de rotation) il est prévu des potentiomètres angulaires dont les valeurs de mesure, sont susceptibles d'être appliquées, éventuellement avec interposition d'un amplificateur, à un dispositif électrique de calcul comportant une mémoire à partir duquel, les valeurs mises en mémoire et converties en signaux, sont susceptibles d'entre appliquées selon une -succes- sion déterminée à des soupapes électro-hydrauliques pour commander le déroulement du travail0