Brevet FR2503983A1 — publié le 19821022

La présente invention concerne de façon générale des machines agricoles de récolte et, plus précisément, des dispositifs aptes à déceler la présence d'objets étrangers, notamment de pierres, dans le produit de culture traité par de telles machines. Le problème des matières étrangères dans les produits de culture en cours de traitement par les machines agricoles de récolte qui se déplacent à travers champs dans les exploita- tions de production est bien connu Il a été antérieurement breveté, par exemple par le brevet des Etats-Unis no 3 964 042 (William L Garrott), des systèmes magnétiques de détection qui utilisent des éléments à sensibilité magnétique pour déceler la présence de matières ferreuses dans le produit de culture et protéger la machine contre l'endommagement. Des systèmes de détection actionnés acoustiquement ont été également décrits dans les brevets des Etats-Unis no 3 675 660 et 3 805 798, délivrés l'un et l'autre à Girodat. Ces systèmes déclenchés acoustiquement sont théoriquement capables de déceler aussi bien la présence de matières ferreu- ses que de matières non ferreuses, telles que les pierres, mais ils présentent cet inconvénient grave qu'ils réagissent aux bruits engendrés par le fonctionnement mécanique de la machine elle-même De telles fausses réponses aboutissent à des interruptions indésirables des opérations de récolte et des efforts importants-ont été consacrés à leur élimination. Typiquement, on a cherché à résoudre le problème en distinguant électroniquement les genres de bruit produit par des objets réellement étrangers d'avec le genre de bruit prove- nant de la machine, à l'aide de circuits électroniques de fil- trage ou de comparaison, mais de telles méthodes ne sont jamais révélées entièrement satisfaisantes, du fait peut-être que les caractéristiques réelles des sons parasites sont suffisam- ment imprévisibles pour qu'il ne semble pas y avoir d'autre alternative qu'accepter des fausses indications ou passer à côté d'-indications réelles. Ce qui précède illustre les lacunes de l'état antérieur de la technique Il est donc visible qu'il serait avantageux de trouver une autre solution, visant à surmonter l'une ou plusieurs des limitations dont il a été question ci-dessus. D'après cela, une solution appropriée de remplacement consiste à placer une sonde dans une région de la machine qui, par elle-même, est déjà isolée acoustiquement ou peut être facilement isolée du bruit produit par la machine et d'origine extérieure. Considérée sous l'un de ses aspects, la présente inven- tion atteint ce but en équipant des machines de récolte d'un. détecteur de pierres qui comprend une sonde acoustique fixée à l'intérieur de l'âme d'un rouleau d'alimentation et produi- sant des signaux électroniques en réponse à des chocs d'objets contre la surface du rouleau Des moyens sont prévus pour transmettre les signaux électroniques en provenance de la sonde acoustique Un circuit de traitement des signaux est raccordé à ces moyens de transmission et opère sur le signal provénant de la sonde acoustique pour déclencher une séquence de commande automatique visant à protéger la lame de coupe de la machine de récolte. Cet aspect de l'invention pourra être bien compris, ainsi que d'autres, à l'aide de la description détaillée de l'inven- tion qui suit et qui est donnée en référence aux dessins ci- annexés Mais il est bien entendu que les dessins ne doivent pas être interprétés comme définissant l'invention et qu'ils sont présentés à simple titre d'illustration. La figure 1 des dessins est une vue latérale simplifiée d'une machine typique de récolte du fourrage qui est équipée du dispositif de l'invention sous sa forme de réalisation préférée. La figure 2 est une vue découpée d'un rouleau d'alimen- tation de la faucheuse-ramasseuse-hacheuse-chargeuse de la figure 1, montrant la situation de la sonde acoustique et du transformateur de signaux. La figure 3 est une vue en perspective du transformateur de signaux dans la forme de réalisation préférée de l'invention. La figure 4 est un schéma par blocs simplifié du circuit électronique de détection de l'invention. La figure 1 représente une machine améliorée de récolte du fourrage, du type auquel peut être appliquée la présente invention Il est visible que l'invention peut être également appliquée avec profit pour la protection d'autres types de machines agricoles et qu'il s'offre à elle d'autres applications de surveillance et de déclenchement d'alarme, en dehors de la protection des machines agricoles contre les dommages produits par l'ingestion de pierres et d'autres objets similaires La faucheuseramasseuse-hacheuse-chargeuse de la figure 1 est une machine agricole représentative et est semblable à celle qui est décrite par T W Waldrop et H C Eberly dans le brevet des Etats-Unis no 3 523 411, intitulé "Dispositif de récolte du fourrage", délivré le 11 août 1970 et cédé à la Sperry Rand Corporation. La faucheuse-ramasseuse-hacheuse-chargeuse de la figure 1 comprend une structure de chêssis ou de carter 10 montée sur roues pour supporter un organe hacheur 18, et un groupe ramas- seur 11 est articulé en 12, de manière à prendre appui en partie sur le châssis de base 13 du véhicule, par lequel la machine peut être remorquée par un tracteur approprié (non représenté). La machine comprend en outre au moins un jeu de rouleaux d'ali- mentation 14 et 15, montés à rotation autour d'axes 14 a, 15 a sensiblement parallèles et tourillonnés dans le carter 10 Un organe hacheur 18 est monté à l'intérieur du carter 10 à dis- tance des rouleaux 14 et 15, de manière à tourner sur un arbre 18 a et à recevoir le produit fourrager éjecté à partir des rouleaux 14 et 15 Un tuyau de décharge 20 s'étend en direction généralement verticale, puis horizontale depuis la partie arriè- re du carter 10. Le groupe ramasseur 11 comprend un rabatteur rotatif classique 21, monté sur un arbre 21 a et comportant plusieurs dents ou doigts ramasseurs qui font saillie radialement et sont espacés en direction latérale, comme la dent 22 Plusieurs organes peigneurs ou délivreurs classiques, espacés en direc- tion latérale (non représentés), entre lesquels passent les dents 22 tandis que le rabatteur 21 les fait tourner à l'inté- rieur du carter ll, élèvent le produit récolté vers la zone d'action d'une vis sans fin rotative 24 de type classique La vis sans fin 24 comporte des spires en sens opposés pour acheminer le produit récolté, depuis les deux côtés de son orifice d'alimentation, vers sa partie moyenne et, par suite, vers l'orifice d'entrée des rouleaux d'alimentation 14 et 15. La vis sans fin 24 est montée à rotation sur un arbre 24 a et elle peut être du type général décrit par L M Halls et H G. McCarty dans le brevet des Etats-Unis no 3 324 639, intitulé "Tablier de coupe à vis sans fin et conditionneur de produit récolté", délivré le 13 juin 1967 et cédé à la Sperry Rand Corporation. Bien qu'un groupe ramasseur 11 soit représenté sur la figure 1, il est visible qu'une barre de coupe ou un accessoire pour cultures en rangs pourrait être aussi bien utilisé pour délivrer le produit de culture aux rouleaux d'alimentation 14 et 15 Dans la machine représentée, le produit de culture récolté qui doit être fragmenté est ramassé par le rabatteur 21 et la vis sans fin 24 du groupe ramasseur il et est délivré par ceux-ci aux rouleaux d'alimentation 14 et 15 A partir des rouleaux 14 et 15, le produit de culture est entraîné en quan- tité déterminée, sous la forme d'un tapis compacté, vers l'or- gane hacheur 18, o il est fragmenté par un jeu de couteaux rotatifs, tels que la lame de couteau 18 b, pour être finalement déchargé par le bec 20 dans un réceptacle approprié, par exemple un camion ou un chariot agricole (non représenté). Si l'on considère le brevet des Etats-Unis précité no 3 523 411 (Waldrop et al), il est visible qu'afin de simpli- fier le dessin de la figure 1, on n'a pas représenté la roue du véhicule jumelle de la roue 25 sur ce dessin De même, les multiples courroies de transmission ou autres organes de comman- de, au moyen desquels des éléments tels que le rabatteur 21, la vis sans fin 24 et les rouleaux 14 et 15 sont entraînés à partir de l'arbre moteur 1-8 a qui constitue la source d'éner- gie et, par suite,-à partir de l'organe hacheur 18, ont été omis dans le but de simplifier la figure 1 Ces dispositifs sont abondamment décrits dans le brevet Waldrop et al Précité ou ailleurs et ils assurent l'entraînement des différents éléments rotatifs aux vitesses de rotation qui conviennent dans les sens indiqués par les flèches arquées A, B, C, D et E Lorsque la machine travaille de cette manière, le courant de produit de culture passe par-dessus le rabatteur 21 et pénètre dans la vis sans fin 24, en suivant les trajets des flèches M et N, puis, suivant le trajet 0, il atteint les rouleaux 14 et 15 Ejecté des rouleaux 14 et 15 suivant le trajet P vers l'organe hacheur 18, le fourrage haché suit alors les trajets Q et R entre l'organe hacheur 18 en rotation et le guide 26, pour parcourir enfin de bas en haut le trajet S à l'intérieur du tuyau 27 et sortir par le bec 20 suivant le trajet T En par- courant les trajets N et O en direction des rouleaux 14 et 15, le produit fourrager passe sur une plaque de plancher profilée , indiquée de façon générale en traits discontinus sur la figure 1. Il est bien entendu que les dimensions et proportions qui apparaissent sur la figure 1 et sur les différentes figures auxquelles on se réfèrera ci-après, ont été choisies dans le but de rendre clairs les dessins et qu'en conséquence, ce ne sont pas forcément les dimensions et les proportions qui seront adoptées en réalité. Au cours de diverses opérations faites au moyen de telles machines agricoles, notamment les semailles, les plantations, le fauchage, le râtelage ou similaires, il peut arriver que des pierres et autres matières non cassantes soient ramassées par le groupe ramasseur il de la faucheuse et parviennent dans la région de l'organe hacheur 18, produisant des dégâts étendus sur celui-ci. Afin d'éviter de tels légrtsau cours de l'opération de récolte, il est souhaitable de placer un détecteur de pierres dans le trajet M-N-0-P que le produit de culture parcourt en se dirigeant vers l'organe hacheur 18 Le détecteur de pierres est situé à un endroit tel qu'il y ait suffisamment de temps pour arrêter manuellement ou automatiquement l'opération de hachage ou pour dévier les pierres hors de la machine avant qu'elles n'atteignent l'organe hacheur 18 Le tracteur qui traîne la machine peut aussi être facilement arrêté, automa- tiquement ou par le conducteur, en réponse à un signal d'alarme déclenché par le détecteur. Afin d'assurer une telle détection de la présence de pierres ou d'autres objets durs dans le produit récolté, une sonde acoustique 32 est montée sur l'âme du rouleau d'alignement , comme on le décrira avec plus de détails à propos de la figure 2. La figure 2 représente un rouleau d'alimentation typique 15 qui tourne sur un arbre 15 a, sur lequel est installé le dis- positif de la présente invention Une-sonde acoustique piézo électrique 32 est fixée à l'intérieur du rouleau 15 au moyen d'une traverse 34 La sonde 32 est donc en mesure de réagir au choc d'objets sur toutes les parties de la surface du rouleau 15, car la traverse 34 assure un accouplement acoustique direct avec de multiples zones de la surface du rouleau sur toute l'étendue de la section de ce dernier Par contre, le rouleau est isolé acoustiquement des bruits produits par l'environ- nement et par la machine, au moyen d'amortisseurs de montage 38 et 40 qui isolent le corps du rouleau 15 de son arbre 15 a. Des moyens sont connectés pour transmettre les signaux électroniques provenant de la sonde acoustique 32 Bien que ces moyens puissent comprendre un système connu de fibres opti- ques ou un dispositif connu à bague collectrice, il est préfé- rable d'utiliser une bobine tournante 42 et une bobine fixe 46. La bobine de transformateur 42 a une forme générale cylindrique; elle est montée sur le rouleau 15-avec lequel elle tourne et elle est reliée à la sonde piézoélectrique 32 au moyen d'un c Able 44 La bobine de transformateur 46 est également cy- lindrique, mais elle est par contre montée sur le bâti 48 de la moissonneuse et elle reste immobile L'entrefer 50 est main- tenu suffisamment petit pour permettre un transfert satisfaisant des signaux de la bobine 42 à la bobine 46, mais suffisamment grand pour ménager les jeux nécessaires à une bonne rotation du rouleau 15 Le transfert des signaux à travers l'entrefer est uniforme en dépit de la rotation de l'une des bobines et, en fait, l'entrefer produit un effet de filtre passe-haut qui bloque les basses fréquences, souvent caractéristiques du bruit produit par la machine et par l'environnement. Un câble 52 sert à relier la bobine fixe 46 du transfor- mateur au circuit électronique de traitement des signaux, tel que représenté sur la figure 4. La figure 3 est une vue en perspective des bobines 42 et 46 du transformateur avant leur mise en place dans la machine de récolte Dans le mode de réalisation préféré, la bobine tournante cylindrique 42 et la bobine fixe cylindrique 46 sont coaxiales et la bobine tournante 42 a un plus grand diamètre, de telle manière que sa surface intérieure soit visà-vis de la surface extérieure de la bobine fixe 46 L'entrefer 50 sépare ces deux surfaces La bobine tournante 42 présente un enroule- ment en anneau, comme on l'a indiqué par les fils 54, tandis que la bobine fixe 46 présente un enroulement circonférentiel, comme le montrent les fils 56 Ces formes particulières des bobines peuvent être modifiées pour certaines applications. La figure 4 est un schéma par blocs simplifié du circuit électronique de traitement des signaux, utilisé dans le cadre de la présente invention. La sonde acoustique piézoélectrique 32, reliée à la bobine tournante 42 par le câble 44, produit un signal électro- nique en réponse à un choc acoustique sur le rouleau d'alimenta- tion et ce signal est transmis, à travers l'entrefer 50, à la bobine fixe 46 Le câble 52 transmet le signal à un amplificateur 58, puis le signal est traité successivement par un filtre 60 et un second amplificateur 62 pour être appliqué à un compara- teur 64 Le comparateur 64 ne produit un signal de sortie que si le signal d'entrée qu'il reçoit est plus élevé qu'une tension de référence 66 et il fait ainsi la distinction entre un véri- table choc de pierre et des bruits environnants. Le signal de sortie du comparateur 64 agit alors sur un circuit pilote de sortie 68 qui déclenche une séquence de com- mande dans un circuit de commande 70 Le circuit de commande 70 peut être utilisé, soit pour arrêter le mouvement de la machine afin d'éviter un endommagement des couteaux, soit pour action- ner un mécanisme de déviation afin d'empêcher les pierres d'atteindre les couteaux. Dansun cas comme dans l'autre, le dispositif de la présente invention déclenche la fonction importante consistant à protéger les couteaux du hacheur contre l'endommagement, tout en éliminant les arrêts inutiles ou les pertes de produit récol- té par la manoeuvre erronée d'épierreurs Des essais sur le terrain de la forme de réalisation préférée ont mis en évidence un taux de détection de 98 à 100 % sans fausses alertes, la faucheuse étant conduite sur un trajet d'essai parsemé d'obsta- cles. Il a été décrit ci-dessus une sonde dans une région d'une machine qui, par elle-même, est déjà isolée acoustiquement ou qui peut être facilement isolée du bruit produit par la machine et par l'environnement. REVENDICATIONS 1 Détecteur de pierres, destiné à être utilisé dans des machines de récolte du type comportant des rouleaux d'alimenta- tion dont le rôle est d'entraîner le produit récolté vers une lame de coupe, caractérisé en ce qu'il comprend: une sonde acoustique ( 32) fixée à l'intérieur de l'âme d'un rouleau d'alimentation ( 15), pour produire des signaux électroniques en réponse à des chocs d'objets durs contre la surface du rouleau; des moyens connectés de façon à transmettre les signaux électroniques provenant de la sonde acoustique; et un 1 o circuit ( 44-64) de traitement des signaux électroniques, connec- té aux moyens de transmission et agissant, en réponse au signal provenant de la sonde acoustique, en déclenchant une séquence de commande automatique visant à protéger la lame de coupe-de la-machine de récolte. 2 Détecteur de pierres selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens de transmission des signaux compren- nent: une bobine tournante ( 42) fixée au rouleau d'alimentation ( 15) de manière à tourner avec lui et connectée électroniauement à la sonde acoustique ( 32); et une bobine fixe ( 46), fixée au bâti de la machine de récolte et disposée de telle manière que l'une de ses surfaces soit à proximité immédiate d'une surface correspondante de la bobine tournante, mais avec un jeu mécanique ménagé entre ces surfaces. 3 Détecteur de pierres selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la sonde acoustique est fixée sur la surface intérieure ( 34) du rouleau d'alimentation ( 15). 4 Détecteur de pierres selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la sonde acoutique ( 32) est accouplée acous- tiquement à des zones multiples de la surface du rouleau sur toute l'étendue de la section de ce dernier. 5 Détecteur de pierres selon la revendication, 1, caractérisé en ce que la surface intérieure du rouleau ( 15), avec laquelle la sonde acoustique est accouplée, est isolée du bâti de la machine de récolte par des moyens d'isolation- acoustique ( 38, 40). 6 Détecteur de pierres selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la sonde acoustique est une sonde piézoélectri- que -