Brevet FR2681352A1 — publié le 19930319

La présente invention est relative à un appareil d'excavation à benne preneuse permettant d'exécuter dans de bonnes conditions des tranchées de profondeurs relativement importantes au voisinage immédiat d'obstacles fixes préexistants. Il existe déjà des appareils d'excavation connus sous le nom de Kelly comportant une benne suspendue à une tige carrée qui s'engage dans une pièce de guidage de forme correspondante disposée par exemple à la partie haute du mât d'une grue. Il est entendu que dans la présente description on désigne sous le nom de "tige carrée" selon la terminologie habituelle dans cette technique, une tige qui peut coulisser longitudinalement dans la pièce de guidage, les sections de la tige et de la pièce de guidage étant telles que la tige et la pièce de guidage sont solidarisées en rotation autour de leur axe longitudinal. Dans une variante connue, les bennes de ces appareils de type Kelly peuvent travailler à des profondeurs importantes, du fait que leur tige carrée qui est suspendue à un câble peut se dégager de la pièce de guidage vers le bas. La conduite de ces appareils d'excavation nécessite des soins particulièrement attentifs lorsque l'on désire réaliser des excavations au voisinage immédiat d'obstacles préexistants. C'est en particulier le cas lorsque l'on désire réaliser des parois moulées dans le sol qui ne sont situées qu'à une très faible distance des façades de bâtiments. En effet, l'engin de levage qui supporte le Kelly doit exécuter un pivotement pour vider la benne dans le véhicule d'évacuation des déblais, et lors de ce pivotement, il est nécessaire que l'opérateur fasse pivoter l'engin de levage autour de son axe vertical et dans certains cas qu'il relève le mât de ce dernier pour éviter que lors de la rotation la benne vienne frapper la façade du bâtiment le long duquel on réalise l'excavation. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients. La présente invention a pour objet un appareil d'excavation dont la benne preneuse est suspendue à une tige carrée qui s'engage dans une pièce de guidage de forme correspondante supportée par un engin de levage par l'intermédiaire d'une articulation à axe vertical, un dispositif moteur permettant de faire pivoter la pièce de guidage autour dudit axe vertical, appareil caractérisé par le fait qu'un dispositif assure le synchronisme entre la rotation du mât de l'engin de levage autour de son axe vertical et la rotation de la pièce de guidage autour de son axe vertical, à partir du 1 - moment o la benne a été placée parallèlement à la tranchée qui doit être excavée. Le dispositif de synchronisation entre la rotation du mât de l'engin de levage et celle de la pièce de guidage peut être réalisé à l'aide de tout moyen connu, par exemple par un moyen électronique qui compte des impulsions dont le nombre est proportionnel à la rotation du mât de l'engin de levage et qui, par l'intermédiaire d'un moteur, par exemple hydraulique ou électrique, provoque la rotation de la pièce de guidage dans le sens voulu d'un angle correspondant au nombre d'impulsions enregistré à la suite de la rotation du mat de l'engin de levage. Conformément à l'invention, cette synchronisation peut être avantageusement gérée par un ordinateur ou un automate porté par l'engin de levage. Selon un mode de réalisation préféré la partie supérieure de la pièce de guidage est réunie à l'engin de levage par un joint tournant hydraulique à axe vertical qui asssure l'alimentation de la benne en fluide hydraulique tout en permettant à la benne d'effectuer un nombre quelconque de rotations dans un sens ou dans l'autre. Dans un mode de réalisation plus perfectionné de l'invention, le mouvement d'élévation ou d'abaissement du mât de l'engin de levage, ainsi éventuellement que de montée ou de descente de la benne sont également commandés par l'ordinateur ou l'automate qui gère le synchronisme des rotations de l'engin de levage et de la benne. Pour la mise en oeuvre de l'appareil selon l'invention, l'opérateur place tout d'abord la benne dans la position et dans l'orientation qu'elle doit avoir pour réaliser l'excavation, puis tandis que l'ordinateur ou l'automate assure le synchronisme entre la rotation de l'engin de levage et celle de la pièce de guidage, l'opérateur modifie la position du mât de l'engin de levage tandis que l'ordinateur ou l'automate prend en mémoire au moins certaines des positions qui ont été données au mât de l'engin de levage par l'opérateur. A partir de ces informations mises en mémoire, l'ordinateur ou l'automate est alors capable de reproduire avec précision les mouvements du mât de l'engin de levage ainsi que la position de la benne autour de son axe vertical. L'ordinateur ou l'automate peut également gérer les mouvements de l'engin de levage en fonction de la hauteur à laquelle se trouve la benne de manière à rendre impossible tout mouvement de rotation de l'engin de levage tant que la benne n'est pas sortie de l'excavation. 2 - Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la cinématique des mouvements de la benne se trouve ainsi imposée à l'opérateur dans une zone dite "de sécurité" qui correspond à celle o des mouvements intempestifs de la benne pourraient heurter les obstacles voisins de l'excavation. On réalise ainsi selon l'invention une zone dans laquelle la cinématique des mouvements de la benne est totalement contrôlée par l'ordinateur ou l'automate, l'opérateur ne pouvant dans cette zone que déterminer la dynamique, c'est-à-dire la vitesse avec laquelle les mouvements en question sont exécutés. En-dehors de cette zone de sécurité, se trouve une autre zone dite libre dans laquelle l'opérateur reprend toute sa liberté pour imposer à la benne les mouvements qu'il désire. Cette zone libre est notamment utilisée pour vider la benne dans le véhicule de transport des déblais. Conformément à l'invention, lorsque par pivotement de l'engin de levage l'opérateur entre dans la zone de sécurité, l'ordinateur ou l'automate place automatiquement la benne dans la position qu'elle doit avoir et qui correspond aux informations qu'il possède en mémoire. Conformément à une variante préférée de l'invention, l'ordinateur ou l'automate fait périodiquement pivoter la benne de 1800 autour de son axe vertical de manière à éviter qu'en raison de la dissymétrie existant entre les dents des deux godets il se produise des déviations dans l'excavation de la tranchée. A l'occasion de cette rotation de 1800, l'ordinateur ou l'automate peut avantageusement faire basculer en direction de l'engin de levage les enrouleurs qui sont utilisés pour stocker les flexibles hydrauliques de la benne lorsque cette dernière est en position haute. Selon un autre mode de réalisation perfectionné de l'invention, on place en différents endroits des capteurs aptes à fournir des informations à l'ordinateur ou à l'automate qui en tient compte pour le contr 8 le de la benne. Ces capteurs peuvent être par exemple des accéléromètres ou des inclinomètres, qui permettent de tenir compte du ballant de la benne lors du pivotement de l'engin de levage Les inclinomètres peuvent également être utilisés pour s'assurer de la verticalité des parois de la tranchée qui est en cours de réalisation. Ces capteurs peuvent également mesurer le poids des déblais qui se trouvent dans la benne en déterminant ainsi l'inertie de cette 3 dernière et l'amplitude des oscillations qu'elle subit en fonction des vitesses de rotation qui lui sont imposées. Enfin, des capteurs peuvent être utilisés pour mesurer les efforts qui sont nécessaires à la fermeture de la benne, ce qui permet d'apprécier la nature du terrain que l'on rencontre au cours de l'excavation. On voit que l'invention permet d'assurer un contrôle automatique des mouvements de la benne, ce qui présente l'avantage d'éviter tout risque d'incident ou d'accident de fonctionnement et qui permet d'accroître de manière sensible la rapidité d'exécution de la tranchée ainsi que la qualité de cette exécution. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif un mode de réalisation pris comme exemple représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: la figure 1 est une vue en élévation d'un mode de réalisation d'un appareil d'excavation selon l'invention, et -la figure 2 est une vue schématique de dessus montrant diverses positions de la benne et du mât de l'engin de levage. On a schématiquement représenté sur la figure 1 l'engin de levage 1 qui est monté sur des chenilles 2 pouvant pivoter autour d'un axe vertical 3 par rapport à ces dernières. L'engin de levage supporte un mât 4 qui, à la manière conventionnelle, peut être abaissé ou remonté par pivotement autour d'un axe situé à sa partie inférieure. L'extrémité supérieure du mât supporte la partie supérieure 5 de la pièce de guidage par l'intermédiaire d'un axe d'articulation 6. Cette partie supérieure 5 est réunie par un joint tournant hydraulique 7 à axe vertical à la pièce de guidage proprement dite 8 à l'intérieur de laquelle s'engage la tige carrée de la benne 9 On voit également sur la figure 1 les enrouleurs 10 qui permettent de stocker les flexibles hydrauliques lors de la remontée de la benne. On a enfin représenté sur la figure i l'axe vertical Il de la benne et de sa pièce de guidage 8 Conformément à l'invention, la rotation du mât 4 de l'engin de levage 1 autour de l'axe 3 est synchronisée avec la rotation de la benne 9 et de la pièce de guidage 8 autour de l'axe vertical Il de telle sorte que, malgré la rotation de l'engin de levage autour de l'axe 3, la benne 9 se déplace toujours parallèlement à elle- même, cette synchronisation peut être réalisée par différents moyens par exemple électriques ou électroniques en émettant des impulsions proportionnelles à l'angle de rotation de l'engin de levage 1 autour de l'axe 3 et en 4 commandant le pivotement de la benne 9 autour de l'axe il par l'intermédiaire d'un moteur hydraulique de manière à faire pivoter la benne proportionnellement au nombre d'impulsions reçu. La figure 2 représente une vue schématique de dessus de l'appareil d'excavation représenté en élévation sur la figure 1. C'est ainsi que l'on voit l'engin de levage 1 monté sur les chenilles 2 avec son mat 4 qui supporte la benne 9 comme précédemment indiqué. On a également représenté la façade 12 d'un bâtiment le long duquel on désire réaliser une tranchée 13. On a représenté à titre d'exemple en trait plein la position de la benne et de l'engin de levage qui la supporte dans la position o elle réalise l'excavation de la tranchée 13, les deux godets de la benne 9 étant disposés de part et d'autre du mat 4. On a représenté en trait interrompu la position de l'engin de levage lors du début de son mouvement pour procéder au vidage des déblais dans le camion benne 14. On voit sur la figure 2 qu'alors que le mat 4 ' de l'engin de levage a commencé à pivoter vers la droite, la benne 9 ' est restée parallèle à la tranchée 13, conformément à la caractéristique principale de l'invention. On a représenté en traits mixtes une autre position du mat 4 " de l'engin de levage et de la benne 9 " qui reste parallèle à la tranchée 13. Comme cela a été expliqué précédemment, conformément à un mode de réalisation particulier de l'invention, la synchronisation entre la rotation de l'engin de levage et la rotation de la benne se trouve automatiquement assurée tant que le mat de l'engin de levage reste dans une zone dite de sécurité qui a été schématiquement délimitée sur le dessin par les traits 15 et 16. En d'autres termes, le mouvement d'abaissement ou d'élévation du mat 4 de l'engin de levage et la synchronisation entre le pivotement de l'engin de levage autour de l'axe 3 et le pivotement de la benne autour de l'axe 11 sont assurés par un ordinateur ou un automate tant que le mat de l'engin de levage se déplace dans la zone dite de sécurité qui est comprise entre les lignes 15 et 16. Dans cette zone l'opérateur ne peut intervenir que sur la vitesse de ce mouvement et non sur sa trajectoire. Bien entendu, comme cela a été expliqué précédemment, l'opérateur commence à déterminer les positions successives que doivent prendre le mat et la benne afin que ces positions soient mises en mémoire - 6 2681352 par l'ordinateur ou l'automate De la même manière il détermine les limites de la zone de sécurité. Par contre, en dessous des lignes 15 et 16 l'opérateur est totalement libre des mouvements de l'engin de levage et de la benne, ce qui lui permet de déverser facilement les déblais dans le camion 14 dans une zone qui est dépourvue d'obstacles. On remarque que dans les différentes positions du mât 4,4 ' et 4 ", à l'intérieur de la zone de sécurité la benne 9,9 ' et 9 " reste parallèle à la tranchée en pivotant autour de son axe 11,11 ' et 11 ". Par contre, en dehors de la zone de sécurité la benne 9 "' peut être placée dans une position quelconque par l'opérateur ainsi d'ailleurs que le mât 4 "' de manière à permettre le vidage de la benne dans le camion 14. Il est bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit ci- dessus ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil d'excavation du type dont la benne preneuse est suspendue à une tige carrée qui s'engage dans une pièce de guidage de forme correspondante supportée par un engin de levage par l'intermédiaire d'une articulation à axe vertical, un dispositif moteur permettant de faire pivoter la pièce de guidage autour dudit axe vertical, appareil caractérisé par le fait qu'un dispositif assure le synchronisme entre la rotation du mat ( 4) de l'engin de levage ( 1) autour de son axe vertical ( 3) et la rotation de la pièce de guidage ( 8) autour de son axe vertical ( 11), à partir du moment o la benne a été placée parallèlement à la tranchée ( 13) qui doit atre excavée. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la synchronisation entre la rotation du mat ( 4) de l'engin de levage ( 1) et celle de la pièce de guidage ( 8) est réalisée par un dispositif électronique qui compte des impulsions électriques dont le nombre est proportionnel à la rotation du mat ( 4) de l'engin de levage ( 1) et qui, par l'intermédiaire d'un moteur, par exemple hydraulique ou électrique, provoque la rotation de la pièce de guidage ( 8) dans le sens voulu, d'un angle correspondant au nombre d'impulsions enregistré à la suite de la rotation du mat ( 4) de l'engin de levage ( 1). 3 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce de guidage ( 8) est reliée au mât ( 4) de l'engin de levage ( 1) par un joint hydraulique tournant à axe vertical ( 7). 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la synchronisation entre la rotation du mât ( 4) de l'engin de levage ( 1) et celle de la pièce de guidage ( 8) est gérée par un ordinateur ou un automate. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'ordinateur ou l'automate gère également les mouvements d'élévation ou d'abaissement du mat ( 4) de l'engin de levage ( 1). 6 Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'opérateur dispose de moyens pour mettre en mémoire dans l'ordinateur ou l'automate des informations concernant la position de la benne ( 9) afin de permette à l'ordinateur ou à l'automate de reproduire les mouvements de cette benne à l'intérieur d'une zone dite de sécurité. 7 - 8 2681352 7 Appareil selon la revendications 6, caractérisé par le fait qu'en dehors de la zone de sécurité l'opérateur est libre de déterminer les mouvements du mât ( 4) de l'engin de levage ( 1) et de la benne ( 9). 8 Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 et 7,caractérisé par le fait que lorsque l'opérateur fait pénétrer le mât ( 4) de l'engin de levage ( 1) dans la zone dite de sécurité, l'automate ou l'ordinateur replace automatiquement la benne ( 9) dans la position dont il a mis les caractéristiques en mémoire.