Brevet FR3050955A1 — publié le 20171110

DESCRIPTION La présente invention se rapporte au domaine du machinisme de déplacement d'outil et plus particulièrement au domaine des dispositifs de déplacement d'un outil monté sur un bras articulé. Dans le cadre d'intervention sur chantier et de manipulation d'outils volumineux et lourds, tels que des faucheuses débrousailleuses, il est courant que ces outils soient montés à l'extrémité d'un bras articulé respectif. Ce bras articulé est ainsi adapté pour permettre un déplacement de l'outil dans l'espace depuis une embase formant point fixe au niveau duquel repose la seconde extrémité du bras articulé. Par l'intermédiaire de plusieurs articulations disposées entre le point fixe et l'outil et articulées par un ou plusieurs moyens d' actionnement dédiés, le bras est ainsi apte à permettre un déplacement, une orientation souhaitée mais également une utilisation de l'outil au niveau d'un point d'intervention particulier du chantier. Toutefois, le fonctionnement des moyens d' actionnement étant opéré par des mécanismes de commande indépendants et spécifiques, le déploiement du bras articulé impose à l'utilisateur du bras articulé, d'une part, une coordination des commandes de chaque moyen d' actionnement et, d'autre part, une surveillance permanente des limites de déplacement du bras articulé. En effet, du fait de la pluralité d'articulations, l'outil porté par le bras articulé peut être amené à percuter une portion du bras ou même éventuellement l'embase sur laquelle repose le bras articulé. Par ailleurs, lorsque le bras articulé est en extension complète à l'horizontale, le poids de l'outil peut entraîner une perte d'équilibre avec une bascule et la chute de l'ensemble bras/outils. La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients en proposant un mécanisme permettant de faciliter la commande en déplacement de l'outil par l'utilisateur tout en autorisant restreignant les contraintes de surveillance de l'amplitude de déploiement de l'outil. L'invention a ainsi pour objet une machinerie comprenant un outil et un bras articulé à l'extrémité duquel l'outil est monté, ce bras articulé, activé depuis une interface-utilisateur, comprenant notamment : 3050955 -2- - une flèche montée sur un bâti, - un balancier monté articulé au niveau de la seconde extrémité de la flèche, une extrémité du balancier portant l'outil, - au moins un mécanisme d' actionnement au niveau de chaque 5 articulation du bras, caractérisée en ce que, la machinerie comprend un dispositif de gestion du déplacement de l'outil dans l'espace par rapport au bâti, ce dispositif de gestion comprenant : - au moins un capteur de position angulaire ou linéaire intégré 10 au niveau de chaque articulation du bras articulé, - au moins une unité centrale connectée à au moins un capteur et apte à calculer la position spatiale de l'outil par rapport au bâti en fonction d'au moins une mesure d'un capteur, - une unité de coordination connectée à l'unité centrale, à 15 l'interface-utilisateur et aux mécanismes d' actionnement du bras connecté, et apte à coordonner les mécanismes d' actionnement du bras articulé pour imposer à l'outil un déplacement selon au moins deux axes perpendiculaires disposés dans un plan vertical. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- 20 après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence à la figure 1 qui est une représentation schématique d'un bras articulé intégrant une machinerie de l'invention. La présente invention se rapporte à une machinerie 25 comprenant un outil 5 et un bras articulé à l'extrémité duquel l'outil 5 est monté, ce bras articulé, activé depuis une interface-utilisateur 8, comprenant notamment : - une flèche 3 montée sur un bâti 1, - un balancier 4 monté articulé au niveau de la seconde 30 extrémité de la flèche 3, une extrémité du balancier portant l'outil 5, - au moins un mécanisme d' actionnement 7a, 7b, 7c, 7e au niveau de chaque articulation du bras et/ou de la flèche 3 avec un pivot 2, caractérisée en ce que, la machinerie comprend un dispositif de gestion du déplacement de l'outil 5 dans l'espace par rapport au bâti 1, ce dispositif de gestion comprenant : - au moins un capteur 6a, 6b, 6c, 6e de position angulaire ou linéaire intégré au niveau de chaque articulation du bras articulé, 3050955 - 3 - - au moins une unité centrale 9 connectée à au moins un capteur 6a, 6b, 6c, 6e et apte à calculer la position spatiale de l'outil 5 par rapport au bâti 1 en fonction d'au moins une mesure d'un capteur 6a, 6b, 6c, 6e, - une unité de coordination 10 connectée à l'unité centrale 9, à 5 l'interface-utilisateur 8 et aux mécanismes d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e du bras connecté, et apte à coordonner les mécanismes d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e du bras articulé pour imposer à l'outil 5 un déplacement selon au moins deux axes perpendiculaires disposés dans un plan vertical. Dans la machinerie de l'invention, à partir des différents 10 capteurs 6a, 6b, 6c, 6e, de position angulaire et ou linéaire de chaque portion 3, 4 du bras articulé, la position d'une première extrémité du bras articulé peut être déterminée par rapport à la seconde extrémité. Ainsi, la position de l'outil 5 monté à une extrémité du bras articulé peut être déterminée par rapport au bâti 1 positionné à l'autre extrémité du bras. Les 15 coordonnées de la position de l'outil 5 par rapport au bâti 1 pris comme référence sont ainsi déterminables par l'unité centrale 9. L'unité de coordination 10 associée à l'unité centrale 9 permet alors d'opérer une coordination des moyens d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e du bras articulé pour permettre un déplacement de l'extrémité du bras qui porte l'outil 5 20 dans un ou plusieurs plans verticaux et/ou selon deux axes perpendiculaires disposés dans un même plan vertical. Le déplacement du bras articulé est alors commandé à partir d'une interface-utilisateur 8 intégré à l'unité de coordination 10 et par laquelle un utilisateur actionne le déplacement de l'extrémité du bras articulé qui porte l'outil 5 grâce à la coordination des 25 moyens d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e du bras par l'unité 10 dédiée. L'expérience de l'utilisateur permet dans ce cas de mieux appréhender les déplacements de l'outil 5, tant en ce qui concerne sa position que sa vitesse. La machinerie de l'invention réalise ainsi un artifice électronique qui permet d'obtenir un mouvement de la flèche 3 coordonnée 30 avec les mouvements respectifs du balancier 4 et du pivot 2 pour obtenir une trajectoire d'outil plus souple et générer du confort et de la sécurité pour l'opérateur. Ainsi, selon une particularité de construction préférée qui n'est pas limitative de l'invention, l'interface-utilisateur 8 est réalisée en 35 comprenant, d'une part, une première commande permettant le déplacement de l'outil 5 selon un axe horizontal (Vx) disposé dans un premier plan vertical qui comprend l'axe du pivot 2 et, d'autre part, une seconde et une 3050955 - 4 - troisième commande permettant un déplacement de l'outil 5 du bras articulé selon deux axes, vertical (Vy) et horizontal (Vz), dans un second plan vertical perpendiculaire au premier plan vertical. De plus, l'interface-utilisateur 8 comprend également une quatrième commande permettant le 5 pivotement de l'outil 5 par rapport au bras articulé. Selon une particularité de construction, l'outil 5 présente une forme sensiblement axiale. Aussi, les moyens d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e du bras articulé sont aptes à coopérer pour maintenir la position de l'axe longitudinal de l'outil 5 selon un angle constant par rapport à la surface du 10 sol et/ou par rapport à un plan horizontal. Selon un exemple de construction de l'interface-utilisateur 8, au moins une des première, seconde, troisième et quatrième commandes pour le déplacement de l'outil 5 du bras articulé sont réalisées par au moins un manche de commande 13 de type joystick ou manette. De façon 15 préférentielle, l'interface-utilisateur 8 comprend une première commande permettant le déplacement de l'extrémité du bras articulé qui porte l'outil 5 selon l'axe horizontal (Vx), une seconde commande qui gère le déplacement de l'extrémité du bras articulé selon l'axe vertical (Vy), une troisième commande qui gère le déplacement de l'extrémité du bras articulé 20 selon l'axe horizontal (Vz) et une quatrième commande qui gère la rotation de l'outil 5 par rapport au bras articulé. Selon une particularité de construction, le balancier 4 du bras articulé comprend une structure télescopique permettant son extension axiale associée à un mécanisme de déploiement 7d et couplée à au moins un 25 capteur 11, le capteur 11 étant connecté à l'unité centrale 9. Le mécanisme de déploiement 7d est couplé à l'unité de coordination 10 pour être coordonné avec les mécanismes d'actionnement 7b, 7c, 7e du bras articulé dans le déplacement de l'outil 5. Selon une construction préférée, le capteur 11 est apte à déterminer l'allongement du balancier 4. Selon cette variante 30 de réalisation du balancier 4 du bras articulé, le bras articulé est apte à opérer un déplacement axial de l'outil 5 dans un plan vertical, sans nécessiter l'actionnement des articulations entre les différentes portions du bras. En ne nécessitant pas le fonctionnement des moyens d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e des articulations, cette structure télescopique facilite le 35 mouvement plan de l'outil 5. Par ailleurs, le capteur 11 de l'allongement du balancier 4 participe également, en combinaison avec les capteurs 6a, 6b, 6c, 6e de position angulaire des portions du bras articulé, à la détermination 3050955 - 5 - de la position de l'outil 5 monté à une extrémité du bras articulé par rapport au bâti 1 qui porte le bras articulé. Selon une autre particularité de construction, la flèche 3 est montée sur le bâti 1 par l'intermédiaire d'un pivot 2, la flèche 3 étant 5 montée articulée avec le pivot 2 au niveau d'une première de ses extrémités. Selon une spécificité de cette particularité, la machinerie de l'invention comprend un mécanisme d'actionnement 7a disposé au niveau de l'interaction de la flèche 3 avec le pivot 2 et qu'au moins un capteur 6a de position angulaire ou linéaire est intégré au niveau du pivot 2. 10 Selon une autre particularité de construction de l'invention, les données transmises par au moins un capteur 6a, 6b, 6c, 6e, 11 participent à la définition de la position de l'outil 5 sur au moins un axe indépendant de l'axe de fonctionnement d'un mécanisme d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e de la machinerie de l'invention. 15 Selon une autre particularité de construction de l'invention, éventuellement complémentaire des particularités précédemment énoncées, le dispositif de gestion comprend une base de données programmable 12 intégrant au moins une valeur limite et/ou une combinaison de valeurs limites transmises par au moins un capteur 6a, 6b, 6c, 6e, 11 n'autorisant 20 pas la poursuite d'un déplacement de l'outil 5 par le bras articulé au-delà de cette valeur limite et/ou combinaison de valeurs limites. Cette base de données 12 permet ainsi de définir un volume spatial limitant en son sein le déplacement de l'extrémité du bras articulé qui porte l'outil 5. Cette limite spatiale programmable permet ainsi d'éviter le risque d'impact de l'outil 25 avec une portion du bras ou également avec le bâti. De même, à distance du bâti 1, la limite spatiale définie par la base de données 12 permet d'éviter tout risque de bascule du bras articulé lorsque celui est en extension. Selon une particularité, les limites spatiales peuvent être modulées en fonction du poids de l'outil 5 et du type d'outil monté à l'extrémité du bras articulé et 30 du bâti utilisé pour porter la machine. Il convient de noter que le bâti peut être réalisé par un système porteur qui peut être un engin de chantier du type tracteur. Selon une spécificité de construction de cette particularité, l'unité de coordination 10 est programmée pour ralentir le fonctionnement 35 d'un ou de plusieurs des moyens d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7e ou déploiement 7d du bras lorsque le déplacement de l'outil 5 est opéré à proximité de cette limite spatiale ou lorsque l'outil s'en rapproche. 3050955 - 6 - Selon une autre particularité de construction de l'invention, éventuellement complémentaire des particularités précédemment énoncées, le bâti 1 de la machinerie est réalisé par la structure d'un véhicule de sorte que la machinerie soit montée déplaçable avec le véhicule. 5 Selon une autre particularité de construction de l'invention, éventuellement complémentaire des particularités précédentes, l'outil 5 monté à une extrémité du bras articulé est un outil de type faucheuse ou débroussailleuse ou tailleuse. A titre d'exemple de mise en oeuvre, en combinant cette caractéristique avec une machinerie montée sur un 10 véhicule, un utilisateur peut opérer un travail le long d'une bordure conjointement au déplacement du véhicule le long de cette bordure. Le bras articulé permet ainsi d'intervenir avec l'outil 5 à différentes hauteurs de la bordure avec une facilité accrue. L'invention porte également sur un procédé de mise en oeuvre 15 de l'invention. Ainsi, ce procédé comprend : - une étape de détermination de la position spatiale de l'outil 5 par rapport au bâti 1 par l'unité centrale 9 à un instant TO, - une étape de génération par l'interface-utilisateur 8 d'un ordre de déplacement de l'outil 5 selon au moins un axe, 20 - une étape de réception de l'ordre de déplacement par l'unité de coordination 10, - une étape de calcul de l'action de chacun des mécanismes d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7d du bras articulé par l'unité de coordination 10, 25 - une étape de répartition d'ordres d'action respectifs à destination de chaque mécanisme d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7d du bras articulé, - une étape d'activité de chaque mécanisme d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7d du bras articulé selon l'ordre d'action reçu. 30 Selon une particularité de mise en oeuvre de la machinerie de l'invention, le procédé comprend également : - une étape de contrôle de la position spatiale de l'outil 5 par rapport au bâti 1 par l'unité centrale 9 à un instant Ti, l'instant Ti étant, d'une part, postérieur à l'instant TO et, d'autre part, 35 susceptible d'être défini au cours d'une étape d'activité d'un mécanisme d'actionnement 7a, 7b, 7c, 7d du bras articulé. 3050955 - 7 - Cette étape complémentaire du procédé permet ainsi de déterminer à tout instant la position spatiale de l'outil 5. De plus, lorsque cette étape est réalisée de façon récurrente, éventuellement à intervalle régulier, la position spatiale de l'outil 5 est déterminée de façon périodique. De même, la 5 répétition permanente de cette étape permet de connaître de façon continue la position de l'outil 5. Selon une spécificité de cette particularité de mise en oeuvre, l'étape de contrôle comprend : - une sous-étape de mesure par au moins un capteur 6a, 6b, 6c 10 d'une position angulaire d'une articulation du bras articulé, et/ou une sous-étape de mesure du déploiement du balancier 4 par au moins un capteur 11, - une étape de transmission à l'unité centrale 9 d'au moins une valeur mesurée, - une étape de comparaison par l'unité centrale 9 d'au moins 15 une valeur mesurée avec au moins une valeur limite et/ou une combinaison de valeurs limites d'une base de données programmable 12, - une étape de blocage ou de poursuite du déplacement de l'outil 5 par le bras articulé au-delà de cette valeur limite et/ou combinaison de valeurs limites. 20 Grâce à ces étapes complémentaires, la machinerie permet un contrôle, éventuellement récurrent voire permanent, de la position de l'extrémité du bras articulé et de l'outil 5 par rapport à un volume spatial autorisé. De façon complémentaire à l'étape de blocage du déplacement, ce contrôle de la position de l'outil 5 peut également être couplé à un 25 ralentissement forcé du fonctionnement des mécanismes d' actionnement 7a, 7b, 7c, 7d du bras articulé lorsqu'un ou plusieurs capteurs 6a, 6b, 6c, 11 du bras se rapprochent d'une ou de plusieurs valeurs définissant les limites du volume spatial autorisé pour le déplacement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de 30 réalisation décrit et représenté au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Machinerie comprenant un outil (5) et un bras articulé à l'extrémité duquel l'outil (5) est monté, ce bras articulé, activé depuis une interface-utilisateur (8), comprenant notamment : - une flèche (3) montée sur un bâti (1), - un balancier (4) monté articulé au niveau de la seconde extrémité de la flèche (3), une extrémité du balancier portant l'outil (5), - au moins un mécanisme d'actionnement (7b, 7c, 7e) au niveau de chaque articulation du bras caractérisée en ce que, la machinerie comprend un dispositif de 10 gestion du déplacement de l'outil (5) dans l'espace par rapport au bâti (1), ce dispositif de gestion comprenant : - au moins un capteur (6b, 6c, 6e) de position angulaire ou linéaire intégré au niveau de chaque articulation du bras articulé, - au moins une unité centrale (9) connectée à au moins un 15 capteur (6b, 6c, 6e) et apte à calculer la position spatiale de l'outil (5) par rapport au bâti (1) en fonction d'au moins une mesure d'un capteur (6b, 6c, 6e), - une unité de coordination (10) connectée à l'unité centrale (9), à l'interface-utilisateur (8) et aux mécanismes d'actionnement (7b, 7c, 7e) 20 du bras connecté, et apte à coordonner les mécanismes d'actionnement (7b, 7c, 7e) du bras articulé pour imposer à l'outil (5) un déplacement selon au moins deux axes perpendiculaires disposés dans un plan vertical. 2. Machinerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le balancier (4) du bras articulé comprend une structure télescopique 25 permettant son extension axiale associée à un mécanisme de déploiement (7d) et couplée à au moins un capteur (11) connecté à l'unité centrale (9). 3. Machinerie selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la flèche (3) est montée sur le bâti (1) par l'intermédiaire d'un pivot (2), la flèche (3) étant montée articulée avec le pivot (2) au niveau 30 d'une première de ses extrémités. 4. Machinerie selon la revendication 3, caractérisée en ce que la machinerie comprend un mécanisme d'actionnement (7a) disposé au niveau de l'interaction de la flèche (3) avec le pivot (2) et qu'au moins un capteur (6a) de position angulaire ou linéaire est intégré au niveau du pivot (2). 3050955 -9- 5. Machinerie selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, les données transmises par au moins un capteur (6a, 6b, 6c, 6e, 11) participent à la définition de la position de l'outil (5) sur au moins un axe indépendant de l'axe de fonctionnement d'un mécanisme 5 d'actionnement (7a, 7b, 7c, 7e) de la machinerie. 6. Machinerie selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif de gestion comprend une base de données programmable (12) intégrant au moins une valeur limite et/ou une combinaison de valeurs limites transmises par au moins un capteur (6a, 6b, 6c, 6e, 11) n'autorisant pas la poursuite d'un déplacement de l'outil (5) par le bras articulé au-delà de cette valeur limite et/ou combinaison de valeurs limites. 7. Machinerie selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le bâti (1) est réalisé par la structure d'un véhicule de sorte que la 15 machinerie soit montée déplaçable avec le véhicule. 8. Procédé de mise en oeuvre d'une machinerie selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le procédé comprend : - une étape de détermination de la position spatiale de l'outil (5) par rapport au bâti (1) par l'unité centrale (9) à un instant TO, 20 - une étape de génération par l'interface-utilisateur (8) d'un ordre de déplacement de l'outil (5) selon au moins un axe, - une étape de réception de l'ordre de déplacement par l'unité de coordination (10), - une étape de calcul de l'action de chacun des mécanismes 25 d'actionnement (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) du bras articulé par l'unité de coordination (10), - une étape de répartition d'ordres d'action respectifs à destination de chaque mécanisme d'actionnement (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) du bras articulé, 30 - une étape d'activité de chaque mécanisme d'actionnement (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) du bras articulé selon l'ordre d'action reçu. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le procédé comprend également : - une étape de contrôle de la position spatiale de l'outil (5) par 35 rapport au bâti (1) par l'unité centrale (9) à un instant Ti, l'instant Ti étant, d'une part, postérieur à l'instant TO et, d'autre part, susceptible d'être défini 3050955 - 10 - au cours d'une étape d'activité d'un mécanisme d'actionnement (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) du bras articulé. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de contrôle comprend : 5 - une sous-étape de mesure par au moins un capteur (6a, 6b, 6c, 6e) d'une position angulaire d'une articulation du bras articulé, et/ou une sous-étape de mesure du déploiement du balancier (4) par au moins un capteur (11), - une étape de transmission à l'unité centrale (9) d'au moins 10 une valeur mesurée, - une étape de comparaison par l'unité centrale (9) d'au moins une valeur mesurée avec au moins une valeur limite et/ou une combinaison de valeurs limites d'une base de données programmable (12), - une étape de blocage ou de poursuite du déplacement de l'outil (5) par le bras articulé au-delà de cette valeur limite et/ou combinaison de valeurs limites.