CA1210600A - Procede et dispositif de commande automatique de battage d'un element allonge dans le sol - Google Patents
Procede et dispositif de commande automatique de battage d'un element allonge dans le solInfo
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Abstract
"Procédé et dispositif de commande automatique de battage d'un élément allongé dans le sol"-. D E S C R I P T I F __________________________________ La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour réaliser le battage automatique d'un élément allongé dans le sol. Le dispositif de la présente invention comprend une machine de battage du type à chute libre d'un mouton pour battre un pieu , comprenant un capteur de charge exercée par le câble de suspension sur une poulie , et un capteur du déplacement angulaire du treuil. Ces différents capteurs sont reliés à un dispositif électronique d'analyse de signaux de manière à commander automatiquement l'embrayage, le préembrayage ou le débrayage du treuil par détection automatique de l'instant d'impact du mouton sur le pieu et détection de la hauteur de remontée du mouton , et de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à battre. L'invention s'applique notamment dans le domaine des travaux de terrassement.
Description
~2~0600 La p~-esente invention concerne et a essentielle-ment pour objet Ull procédé et un dispositif pour realiser le battage automatique d'un elément tel qu'un pieu, une pal-planche ou analogue, par exemple dans le sol.
S
On connait déjà des dispositifs de battage d'un pieu ou d'une palplanche, par chute libre d'un mouton sus-pendu à un câble enroule sur un treuil. Dans ces dispositifs, la commande de remontée du mouton et/ou de déclenchement de la chute libre du mouton etait manuelle. En consequence, ``
ces dispositifs présentaient de grands inconvénients, en effet, le machiniste devait être très attentif au mouvement du mouton de manière à optimiser le rendement de la chute de ce dernier, qui est fonction de la vitesse et de la hauteur de remontée dudit mouton ainsi que de la cadence du battage.
Principalement lors d'une cadence élevée de battage, 1' attention du machiniste devenait très vite insoutenable, et entraînait une diminution notable du rendement de la machine.
La présente invention a pour objet de remédier à
tous ces inconvénients en proposant un procédé et une dis- `~`
positif de commande automatique de la remontée du mounton ainsi que du déclenchement de la chute libre de ce dernier. `
L'invention, qui supprime toute intervention du machiniste permet d'optimiser le rendement de la chute du mouton quelle que soit la cadence de battage et la durée de celui-ci.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé
pour réaliser le battage d'un élément allongé, par e~emple dans le sol, tel qu'un pieu, une palplance ou analogue, au moyen d'un dispositif de battage du t~vpe à chute libre d'un `~
mouton, tel qu'une sonnette ou analogue, comprenant les étapes suivantes: laisser tomber, en chute libre le mouton sur l'élément à battre; remonter le mouton à une hauteur prédéterminée et réglable par rapport à l'element à ba~tre;
ledit déclenchement de la chute libre du mouton et de la `
`
~ `
I `` i210600 , remontée dudit mouton étant commandé automatiquement pari détection respectivement de la hauteur prédéterminée de la remontée dudit mouton et de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à battre; caractérisé en ce qu'on ~ 5 détecte l'ins`ant d'impact sur l'élément à battre de manière à commander l'enroulement du câble de suspension du mouton avec une force d'enroulement du câble au plus sensiblement égale au poids dudit mouton. Le procédé de l'invention se caractérisé en ce que le déclencehment de la chute libre du mouton et la remontée dudit mouton sont commandés auto-matiquement par détection respectivement de la hauteur pré-déterminée de remontée dudit mouton et de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à battre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la détection de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à
battre commande l'enroulement du.câble de suspension avec une force d' enroulement du câble au plus sensiblement egale au poids dudit mouton, le declenchement de l'instant d'immobilisation du mouton étant ccmmandé
par la détection de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à
battre.
Ainsi, selo~ cette caractéristique, on maintient sensiblement en position tèndu le câble de suspension après ¦ que le lmouton soit entré en contact avec l élément à battre sans pour cela exercer une force sur ledit mouton tendant à le remonter. En conséquence, sensiblement la totalite I de l'énergie cinétique que possède le mouton à l'instant de ¦ l'impact sur l'élément à battre est ransmise à cet élément.
~ 30 La presente invention vise egalement un dispositif ¦ la mise en oeuvre du procedé décrit ci-dessus, ce dis-positif comprenant un appareil de battage ou sonnette com-portant un châssis, un mât de battage, un mouton suspendu a un câble s'enroulant sur un treuil, ledit treuil etant relié par l'intermédiaire de moyens d'embrayage et de ¦ débrayage à des moyens d'entraînement tels que par exemple I
~ C
12~0600 moteurs electriques, thermiques, hydrauliques, pneumatiques ou analogues, des moyens de detection de l'instant d'immo-bilisation du mouton sur l'elément à battre émettant un signal correspondant à l'instant d'immobilisation, et des moyens de détection de la hauteur de remontée dudit mouton émettant également un signal, cesdits moyens de détection :~
étant reliés respectivement par l'intermediaire d'un système de commande du puissance auxdits moyens d'embrayage et de debrayage du treuil; caracterise en ce que les moyens d' embrayage et de débrayage comportent une première position dite "de preembrayage" pour transmettre une force d'entraî-nement au treuil au plus sensiblement égale au poids du ~`.
mouton, et une seconde position dite "d'embrayage" pour . transmettre une force d'entrainement au treuil permettant de remonter ledit mouton. ,`.
Ainsi, ce dispositif permet d'une part de commander l'embrayage du treuil avec les moyens d'entraînement dès que .`
le mouton est en contact avec l'élément à battre;
, .
r ~ 1210600 et d'autre part de commander le débrayage dudit treuil pour déclencher la chute libre du mouton, dès que celui-ci a é~é remont~ d'une hauteur prédéterminée ~ar rapport ~
l'él~ment à battre. De ce fait, le batt ~e est commandé
automatiquemen~ sans intervention d'un machiniste.
Selon une autre caractéristique de l'in~ention, les moyens de détection précités de l'instant d'impact dudit mouton sur l'élément à battre comprennent un capteur de charge mesurant la charge exercée par le c~ble de suspension du mouton sur une poulie de guidage dudit c~ble, fixée à l'extrémité supérieure du mât de battage, et un dispositif d'analyse des variations du signal fourni par ledit capteur. Ce dispositif d'analyse des variations du signal est composé d'un organe d'analyse du signal et d'un organe de commande des moyens d'embrayage précités du treuil.
Selon encore une autre caractéristique de l'inven-tion, les moyens de détection de l'instant d'impact précité comprennent des capteurs de position, de vitesse ou d'accélération du mouton au cours de sa chute libre, et un dispositif d'analyse de la valeur du signal émis par ces capteurs, ledit disposit.if comprenant ~m organe d'analyse dudit signal et un organe de commande des moyens ~ d'embrayage précité du treuil.
Selon une nouvelle caractéristique de l'invention, ces moyens de détection de l'instant d'impact du mouton a~ec l'élément à battre comprennent un capteur de son et un dispositif d'analyse du signal émis par le capteur, ledit dispositif d'analyse étant analogue au dispositif d'analyse précité.
Selon encore une autre caractéristique de l'inven-tion, les moyens de détection précites de La hauteur de remontée du mouton ~omprennent un capteur du deplacemen~
angulaire du treuil, et un dispositi~ d`anal~se et de comparaison du signal émis par ledit capteur a~ec une ~aleur prédéterminée et réglable c3rrespondant a ~me hauteur predéterm née de remontee du mouton, cedit ~12~0~
dispositi~ d'analyse et de comparaison comprenant un organe d'analyse, et de comparaison du signal, et un organe de commande des moyens précités de débrayage du treuil.
Avantageusement, ce capteur de déplacement angu-laire du treuil comprend des marques ~ixées sur ledit treuil sensiblement régulièrement selon un cercle, un détecteur émettant un signal pour chaque passage d'une des marques précitées devant au moins un repère fixe, et un compteur totalisateur de ces signaux.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs précités d'analyse des signaux émis par les di~férents capteurs sont avan-tageuse-ment un ensemble à circuits électroniques.
Selon une impo~tecaractéristique de l'invention, le dispositif comprend un moyen de détection de 1'instant d'immobilisation du mouton en contact avec l'élément à
battre, ledit moyen étant relié par l'intermédiaire dudit organe de commande de puissance auxdits moyens d'embrayage et de débrayage, lesdits moyens d'embrayage comportant une première position dite " de préembrayage" pour trans-mettre une force d'entra~nement au treu~ au ~us sen~lement eg~e au poids du mouton, et une seconde position dite "d'embrayage" pour transmettre une force d'entrainement au treuil perme-t-tant la remontee dudit mouton.
Par ailleurs, le moyen de détection de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à battre émet un signal correspondant à cet ins-tant d'impact, appliqué à l'organe de commande de puissance précité pour commander le passage des moyens d'embrayage depuis leur position débrayée dans leur première position de préembrayage, le moyen de détec-tion précité de l'instant d1immobilisation du mouton précité sur l'élément à battre émettant un signal corres-pondant à cette immobilisation, appli~ué audit organe de commande de puissance pour commander le passage desdi-ts moyens d'embrayage depuis leur première position de préembrayage à leur seconde position d'embrayage.
" ~12~6e~ ID
~ vantageusemen', le moyen de détection de l'instant d'immobilisation du mouton est constitué par les moyens de ; détection de la hauteur de remontée du mouton, le signal émis par ces moyens étant analysé par un dispositif d'analyse du signal pour déterminer l'instant de vitesse nulle de rotation du treuil et émettre le signal précité
appliqué à l'organe de commande de puissance précité.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la descrip-tion explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant d~lxmo~sde réalisation de l'invention et dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schéma-tique illustrant une machine de battage comprenant le dispositif de commande automatique dudit battage, conforme à l'invention;
- la figure 2 est un diagramme représentant la charge exercée par le câble sur la poulie en fonction du temps, au cours du battage; et - la figure 3 est un diagramme représentant la vitesse de déroulement et d'enroulement du câble sur le treuil en fonction du temps au cours du battage.
En se référant à la figure 1, une machine de battage 1 d'un élément allongé 2 tel qu'un pieu, une palplanche ou analogue dans le sol 3 comprend de manière classlque un châssis 4, un mât de battage 5 à l'extrémité
supérieure duquel est montée une poulie 6 de guidage.
De plus, cette machine de battage comprend un mouton 7 suspendu à un cable 8 guidé par la poulie 6 et s'enroulant sur un treuil 9 de battage. Ce treuil 9 est fixé sur le châssis 4 de la machine de bat-tage 1 et comprend des moyens d'entra~nement (non représentés), par exemple des moyens d'entraînement hydrauliques ou pneumatiques. Selon l'invention, la liaison entre le treuil 9 et ces moyens d'entrainement est commandée par des moyens d'embrayage ou de débrayage 11 représentés schématiquement et étant constitués selon un mode de réalisation préféré de l'invention, par un système de vérins hydrauliques. De plus, selon l'invention, ces moyens d'embrayage ou de débrayage 11 sont commandés et actionnés par un système 10 hydraulique de commande de puissance,connu en soi et comprenant schématiquement un distributeur 10a, une pompe 10b et un réservoir de fluide hydraulique 10c. Les différents traits de liaison, représentés en traits forts, entre les éléments 11, 10a7 10b, 10c représentent des liaisons hydrauliques.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la machine de battage 1 est équipée d'un système de commande automatique de battage du pieu 2 dans le sol 3.
Ce dispositif de commande automatique comprend un capteur 12 de charge exercée par le câble 8 sur la poulie 6. Ce capteur de charge 12 est relié à un dispositif 13 d~analyse du signal émis par le cap-teur 12.
En outre, selon l'invention, plusieurs marques 14 sont ~ixées sur le treuil, sensiblement régulièrement selon un cercle. Lors de la rotation du treuil 9, ces marques défilent devant deux repères ~ixes 15a, 15b constituant un ensemble de détection 15 du sens et du déplacement angulaire du treuil. En effet, chaque passage d'une marque 14 devan-t les repères 15a, 15b, est détecté
et totalisé par un compteur d'impulsions, le signal ainsi émis est transmis au dispositif d'analyse 13 précité.
Le dispositif d'analyse 13 traitant les signaux émis par les cap-teurs 12 et 15, émet un signal de commande actionnant l'organe de commande 10 de puissance des moyens d'embrayage ou de débrayage 11 du -treuil 9. Pour plus de clarté, les traits fins représentant les liaisons entre les capteurs 12, 15b, 15a, le dispositif d~analyse 13 etlesystème de commande de puissance 10 illustrent les liaisons de -transmission de signaux entre ces différ-en~ts éléments. Selon le mode de réalisation, ces liaisons sont des liaisons électriques.
106~1~
On indiquera maintenant en se référant aux figures 1 et 2 le ~onctionnement du dispositif de commande automa-tique de battage conforme à un premier mode de réal.isation préféré de l'invention.
En se référant plus particulierement a la figure 2, qui représente schématiquement la valeur de la charge exercée par le cable 8 sur la poulie 6 , détectée par le capteur de charge 12 au cours de deux cycles de battage, on analysera ce signal pour détecter l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2. Cette analyse correspond a celle réalisée par le dispositif d'analyse 13 conforme à
l'invention. En effet, en suivant la courbe selon le schéma représenté par les lettres, a, b, c, d, e, f, g, b' on remarque que pendant la période a-b le signal est sensiblement constant et correspond à une valeur 'levée de la charge exercée sur la poulie 6, cette période correspond à la remontée du mouton, donc le treuil 9 et les moyens d'entrainement dudit treuil sont embrayés.
A cet instan-t b, on note une chute rapide de la charge, la période b-c correspondant au déclenchement de la chute libre du mouton, ensuite une sensible stabilisation de la charge pendant la période c-d, et une nouvelle diminu-tion au point d de cette charge. Cette nouvelle diminution correspond à l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2, en ef'fet, à cet instan-t, le câble 8, par son inertie, continue à se dérouler et donc présente un mou important, diminuant la charge exercée sur la poulie 6. Le dispositif d'analyse 13, constitué selon un mode de réalisation préféré de l'invention par des circuits électroniques, comprend un organe d'analyse du signal émis par le capteur de charge et représenté à la figure 2 et un organe de commande pour déclencher le système 10 de commande de puissance des moyens d'embrayage 11. L'organe d'analyse précité dé-tecte la diminu-tion de la charge intervenant au point ~ et excite à ce momen-t l'organe de commande pour déclencher le système 10 de commande de puissance des moyens d'embrayage 11. Ainsi, la partie de courbe e-f ~1.2~ 0 `~ g correspond sensiblement à l'enroulement du mou du câble 8, puis la charge augmente brutalement de f à g, correspondant au début de la remontée du mouton 7, la partie g-b' correspondant à la remontée du mouton 7 à une hauteur prédéterminée.
En outre, selon l'invention, le déclenchement de la chute libre du mouton 7, correspondant sensiblement au point b ou b' de la courbe de la figure 2, est commandé
en fonction du signal émis par les moyens de détection 15 et reçu par le dispositif d'analyse 13. En effett le nombre d'impulsions totalisées par les moyens de détection 15b correspond au nornbre de passages des marques 14 devant les détecteurs 15a, 15b et ainsi à la longueur de câble 8 enroulé autour du treuil 9, donc à une hauteur de remontée du mouton 7 par rappor-t au pieu 2. Ce nombre d~impulsions est alors analysé et comparé dans un organe d'analyse et de comparaison du dispositif d'analyse 13, à une valeur prédéterminée et réglable correspondant à une hauteur prédéterminée de remontée du mouton 7. Il est évident de comprendre que lorsque le nombre d'impulsions attein-t ; cette valeur prédéterminée, l'organe d'analyse et de comparaison excite un organe de cornmande pour actionner le système 10 de puissance des moyens de débrayage 11 du treuil 9 et des moyens d'entraînement , ce qui entraine automatiquement la chute libre du mouton 7.
Ainsi, le dispositif de l'invention permet de commander automa-tiquement la remontée du mou-ton 7 à une hauteur prédéterminée et sa chute libre, par une double détection de l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2 et de sa hauteur de remontée. Ainsi, le procédé et le dispositif de l'invention permettent d'utiliser une machine de battage avec un rendement optimum de la chute du mouton, quelle que soit la cadence de bat-tage, indé-peildamment de la qualification, de l'attention cl'un machiniste, car toute commande manuelle du déplacement du mouton est supprimée.
~2~LQ~ 0 Selon un autre mode préféré de l'invention, les moyens d'embrayage 11 comprennent une position débrayée et deux positions embrayées : une première position dite "de préembrayage" transmettant ~me force d'entraSnement du treuil 9 quie,tau~ssensiblement égale au poids du mouton 7;
et une seconde position dite "d'embrayage" dans laquelle ~ ce moyen d'embrayage 11 transmet une force d t entra~nement :~ au treuil 9 permettant de remonter le mouton 7.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif de détection 15 du déplacement angulaire du treuil 9 permet, avantageusement, d'une part de détecter la hauteur de remontée du mouton 7 et d'autre part de détecter l'instant d'immobilisation du mouton 7 sur l'élément à battre 2.
En se référant plus particulièrement à la figure 3, le fonctionnemen-t du dispositif de commande au-tomatique de battage conforme à ce second mode de réalisation préféré
est le sulvant :
La courbe en traits pleins représente la variation des vitesses d'enroulement Ve etde déroulement Vd du cable le treuil 9 en:fonction du temps pendant un cycle de : battage, la courbe en traits discontinus correspondant aux variations des vitesses de déroulement Vd et d'enrou-: ~ : lement Ve du câble 8 pendant le cycle suivant de battage qui est sensiblement identique à la courbe en traits pleins Le cycle de battage selon ce mode de réalisa~ion est le suivant :
au point a le mouton étant remonté à une hauteur correspondant à la hauteur prédéterminée, le treuil est débrayé pour provoquer la chute libre du mouton correspon-dant à la zone I, la vitesse de déroulement du câble étant représentée par le segment de courbe a-b.
A l'instant d'impact du mouton 7 sur l'élément à
battre 2 détecté par le capteur de charge 12, selon l'invention, les moyens d'embrayage 11 sont passés dans ~ leur première position dite "de préembrayage" pour : entrainer le treuil 9 selon une force d'entra~nement au 12'~L06e3~
plus sensiblement égale au poids du mouton 7. Sur la figure 2,cette partie du cycle correspond à la ~one II.
Donc, le câble est enroulé autour du treuil 9 tant qu'il n'est pas en position tendue ce qui correspond à la partie de courbe bc. Comme cette force d'enroulement exercée sur le câble 8 n'est pas suffisante pour remonter le mouton 7, lorsque le câble est en position tendue, il sera de nouveau déroulé pour suivre le déplacement du mouton 7 vers le bas (cd). Quand sensiblement toute l'énergie cinétique acquise par le mouton 7 lors de sa chute libre est transmise au pieu 2, le mouton 7 s'immobilisera sur l'extrémité supérieure du pieu 2 ce qui correspond au point d de la courbe. Selon l'invention, ce-tte immobilisa-tion est détectée par le capteur 15 de déplacement angulaire du treuil 9 car le câble 8 est toujours maintenu en position tendue étant donné que les moyens d'embrayage 11 sont dans leur première position de préembrayage.
A cet instant, le signal émis par le capteur 15 de déplacementan~e~ analysé par le dispositif d'analyse 13 transmet un signal de commande à l'organe de commande de puissance des moyens d'embrayage 11 pour faire passer ceux-ci depuis leur première position de pré-embrayage à leur deuxième position d'embrayage dans laquelle la force d'entra~nement transmise au treuil 9 permet de remonter le mou-ton 7. Cette partie III du cycle de battage correspond au segment de courbe d-e-f.
Le mouton est remonté à une hauteur déterminée par le capteur de déplacement angulaire 15 du treuil 9 correspondant à la hauteur prédéterminée, le treuil 9 est débrayé pour recommencer un nouveau cycle de battage.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, la force exercée par le câble 8 sur le mouton 7 après son instant d'impact avec l'élément 2 à battre est relativement faible pour permettre simplement de maintenir le câble 8 en position tendue et de ce fait, sensiblement la -totali-té
de l'énergie cinétique acquise par le mouton 7 lors de sa chute est transmise à l'élément 2 à battre.
Le~ proc.~d~s de l'invention permettent donc de commander automatiquement le battage d'~m ~lament battre tout en augmentant l'efficacité du battage.
En outre, il est bien entendu évident que l'invention comprend tout dispositif permettant de detecter automatlquement l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2, pour commander automatiquement la remontae dudit mouton. A titre d'exemple non limitatif on peut citer comme dispositif de déteGtion de l'instant d'impact, des detecteurs de position, de vit,esse ou d'accéleratlon du mouton 7 au cours de sa chute libre, ou un capteur sonore, tous ces capteurs émettlnt un signal présentant une variation dans leur intensité en fonction de l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2, cette variation -tant analysée dans un dispositif d'analyse 13 pour commander un système de commande de puissance de l'emb~lyage du treuil.
D'autre part, les moyens de détection 15 du déplacement angulaire du treuil ne sont donnés qu l titre d'exemple non limitatif.
~ ien entendu, l'invention n'est nullement li.nit~e aux modes C ? réalisation décrits et reprasentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que les moyens d'entrainement, les moyens d'embrayage ou de débrayage, l'organe de commande de puissance desdits moyens d'embrayage ou de débrayage peuvent être e1uelconq-les sans sortir du cadre de l'invention.
S
On connait déjà des dispositifs de battage d'un pieu ou d'une palplanche, par chute libre d'un mouton sus-pendu à un câble enroule sur un treuil. Dans ces dispositifs, la commande de remontée du mouton et/ou de déclenchement de la chute libre du mouton etait manuelle. En consequence, ``
ces dispositifs présentaient de grands inconvénients, en effet, le machiniste devait être très attentif au mouvement du mouton de manière à optimiser le rendement de la chute de ce dernier, qui est fonction de la vitesse et de la hauteur de remontée dudit mouton ainsi que de la cadence du battage.
Principalement lors d'une cadence élevée de battage, 1' attention du machiniste devenait très vite insoutenable, et entraînait une diminution notable du rendement de la machine.
La présente invention a pour objet de remédier à
tous ces inconvénients en proposant un procédé et une dis- `~`
positif de commande automatique de la remontée du mounton ainsi que du déclenchement de la chute libre de ce dernier. `
L'invention, qui supprime toute intervention du machiniste permet d'optimiser le rendement de la chute du mouton quelle que soit la cadence de battage et la durée de celui-ci.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé
pour réaliser le battage d'un élément allongé, par e~emple dans le sol, tel qu'un pieu, une palplance ou analogue, au moyen d'un dispositif de battage du t~vpe à chute libre d'un `~
mouton, tel qu'une sonnette ou analogue, comprenant les étapes suivantes: laisser tomber, en chute libre le mouton sur l'élément à battre; remonter le mouton à une hauteur prédéterminée et réglable par rapport à l'element à ba~tre;
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I `` i210600 , remontée dudit mouton étant commandé automatiquement pari détection respectivement de la hauteur prédéterminée de la remontée dudit mouton et de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à battre; caractérisé en ce qu'on ~ 5 détecte l'ins`ant d'impact sur l'élément à battre de manière à commander l'enroulement du câble de suspension du mouton avec une force d'enroulement du câble au plus sensiblement égale au poids dudit mouton. Le procédé de l'invention se caractérisé en ce que le déclencehment de la chute libre du mouton et la remontée dudit mouton sont commandés auto-matiquement par détection respectivement de la hauteur pré-déterminée de remontée dudit mouton et de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à battre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la détection de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à
battre commande l'enroulement du.câble de suspension avec une force d' enroulement du câble au plus sensiblement egale au poids dudit mouton, le declenchement de l'instant d'immobilisation du mouton étant ccmmandé
par la détection de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à
battre.
Ainsi, selo~ cette caractéristique, on maintient sensiblement en position tèndu le câble de suspension après ¦ que le lmouton soit entré en contact avec l élément à battre sans pour cela exercer une force sur ledit mouton tendant à le remonter. En conséquence, sensiblement la totalite I de l'énergie cinétique que possède le mouton à l'instant de ¦ l'impact sur l'élément à battre est ransmise à cet élément.
~ 30 La presente invention vise egalement un dispositif ¦ la mise en oeuvre du procedé décrit ci-dessus, ce dis-positif comprenant un appareil de battage ou sonnette com-portant un châssis, un mât de battage, un mouton suspendu a un câble s'enroulant sur un treuil, ledit treuil etant relié par l'intermédiaire de moyens d'embrayage et de ¦ débrayage à des moyens d'entraînement tels que par exemple I
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12~0600 moteurs electriques, thermiques, hydrauliques, pneumatiques ou analogues, des moyens de detection de l'instant d'immo-bilisation du mouton sur l'elément à battre émettant un signal correspondant à l'instant d'immobilisation, et des moyens de détection de la hauteur de remontée dudit mouton émettant également un signal, cesdits moyens de détection :~
étant reliés respectivement par l'intermediaire d'un système de commande du puissance auxdits moyens d'embrayage et de debrayage du treuil; caracterise en ce que les moyens d' embrayage et de débrayage comportent une première position dite "de preembrayage" pour transmettre une force d'entraî-nement au treuil au plus sensiblement égale au poids du ~`.
mouton, et une seconde position dite "d'embrayage" pour . transmettre une force d'entrainement au treuil permettant de remonter ledit mouton. ,`.
Ainsi, ce dispositif permet d'une part de commander l'embrayage du treuil avec les moyens d'entraînement dès que .`
le mouton est en contact avec l'élément à battre;
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l'él~ment à battre. De ce fait, le batt ~e est commandé
automatiquemen~ sans intervention d'un machiniste.
Selon une autre caractéristique de l'in~ention, les moyens de détection précités de l'instant d'impact dudit mouton sur l'élément à battre comprennent un capteur de charge mesurant la charge exercée par le c~ble de suspension du mouton sur une poulie de guidage dudit c~ble, fixée à l'extrémité supérieure du mât de battage, et un dispositif d'analyse des variations du signal fourni par ledit capteur. Ce dispositif d'analyse des variations du signal est composé d'un organe d'analyse du signal et d'un organe de commande des moyens d'embrayage précités du treuil.
Selon encore une autre caractéristique de l'inven-tion, les moyens de détection de l'instant d'impact précité comprennent des capteurs de position, de vitesse ou d'accélération du mouton au cours de sa chute libre, et un dispositif d'analyse de la valeur du signal émis par ces capteurs, ledit disposit.if comprenant ~m organe d'analyse dudit signal et un organe de commande des moyens ~ d'embrayage précité du treuil.
Selon une nouvelle caractéristique de l'invention, ces moyens de détection de l'instant d'impact du mouton a~ec l'élément à battre comprennent un capteur de son et un dispositif d'analyse du signal émis par le capteur, ledit dispositif d'analyse étant analogue au dispositif d'analyse précité.
Selon encore une autre caractéristique de l'inven-tion, les moyens de détection précites de La hauteur de remontée du mouton ~omprennent un capteur du deplacemen~
angulaire du treuil, et un dispositi~ d`anal~se et de comparaison du signal émis par ledit capteur a~ec une ~aleur prédéterminée et réglable c3rrespondant a ~me hauteur predéterm née de remontee du mouton, cedit ~12~0~
dispositi~ d'analyse et de comparaison comprenant un organe d'analyse, et de comparaison du signal, et un organe de commande des moyens précités de débrayage du treuil.
Avantageusement, ce capteur de déplacement angu-laire du treuil comprend des marques ~ixées sur ledit treuil sensiblement régulièrement selon un cercle, un détecteur émettant un signal pour chaque passage d'une des marques précitées devant au moins un repère fixe, et un compteur totalisateur de ces signaux.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs précités d'analyse des signaux émis par les di~férents capteurs sont avan-tageuse-ment un ensemble à circuits électroniques.
Selon une impo~tecaractéristique de l'invention, le dispositif comprend un moyen de détection de 1'instant d'immobilisation du mouton en contact avec l'élément à
battre, ledit moyen étant relié par l'intermédiaire dudit organe de commande de puissance auxdits moyens d'embrayage et de débrayage, lesdits moyens d'embrayage comportant une première position dite " de préembrayage" pour trans-mettre une force d'entra~nement au treu~ au ~us sen~lement eg~e au poids du mouton, et une seconde position dite "d'embrayage" pour transmettre une force d'entrainement au treuil perme-t-tant la remontee dudit mouton.
Par ailleurs, le moyen de détection de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à battre émet un signal correspondant à cet ins-tant d'impact, appliqué à l'organe de commande de puissance précité pour commander le passage des moyens d'embrayage depuis leur position débrayée dans leur première position de préembrayage, le moyen de détec-tion précité de l'instant d1immobilisation du mouton précité sur l'élément à battre émettant un signal corres-pondant à cette immobilisation, appli~ué audit organe de commande de puissance pour commander le passage desdi-ts moyens d'embrayage depuis leur première position de préembrayage à leur seconde position d'embrayage.
" ~12~6e~ ID
~ vantageusemen', le moyen de détection de l'instant d'immobilisation du mouton est constitué par les moyens de ; détection de la hauteur de remontée du mouton, le signal émis par ces moyens étant analysé par un dispositif d'analyse du signal pour déterminer l'instant de vitesse nulle de rotation du treuil et émettre le signal précité
appliqué à l'organe de commande de puissance précité.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la descrip-tion explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant d~lxmo~sde réalisation de l'invention et dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schéma-tique illustrant une machine de battage comprenant le dispositif de commande automatique dudit battage, conforme à l'invention;
- la figure 2 est un diagramme représentant la charge exercée par le câble sur la poulie en fonction du temps, au cours du battage; et - la figure 3 est un diagramme représentant la vitesse de déroulement et d'enroulement du câble sur le treuil en fonction du temps au cours du battage.
En se référant à la figure 1, une machine de battage 1 d'un élément allongé 2 tel qu'un pieu, une palplanche ou analogue dans le sol 3 comprend de manière classlque un châssis 4, un mât de battage 5 à l'extrémité
supérieure duquel est montée une poulie 6 de guidage.
De plus, cette machine de battage comprend un mouton 7 suspendu à un cable 8 guidé par la poulie 6 et s'enroulant sur un treuil 9 de battage. Ce treuil 9 est fixé sur le châssis 4 de la machine de bat-tage 1 et comprend des moyens d'entra~nement (non représentés), par exemple des moyens d'entraînement hydrauliques ou pneumatiques. Selon l'invention, la liaison entre le treuil 9 et ces moyens d'entrainement est commandée par des moyens d'embrayage ou de débrayage 11 représentés schématiquement et étant constitués selon un mode de réalisation préféré de l'invention, par un système de vérins hydrauliques. De plus, selon l'invention, ces moyens d'embrayage ou de débrayage 11 sont commandés et actionnés par un système 10 hydraulique de commande de puissance,connu en soi et comprenant schématiquement un distributeur 10a, une pompe 10b et un réservoir de fluide hydraulique 10c. Les différents traits de liaison, représentés en traits forts, entre les éléments 11, 10a7 10b, 10c représentent des liaisons hydrauliques.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la machine de battage 1 est équipée d'un système de commande automatique de battage du pieu 2 dans le sol 3.
Ce dispositif de commande automatique comprend un capteur 12 de charge exercée par le câble 8 sur la poulie 6. Ce capteur de charge 12 est relié à un dispositif 13 d~analyse du signal émis par le cap-teur 12.
En outre, selon l'invention, plusieurs marques 14 sont ~ixées sur le treuil, sensiblement régulièrement selon un cercle. Lors de la rotation du treuil 9, ces marques défilent devant deux repères ~ixes 15a, 15b constituant un ensemble de détection 15 du sens et du déplacement angulaire du treuil. En effet, chaque passage d'une marque 14 devan-t les repères 15a, 15b, est détecté
et totalisé par un compteur d'impulsions, le signal ainsi émis est transmis au dispositif d'analyse 13 précité.
Le dispositif d'analyse 13 traitant les signaux émis par les cap-teurs 12 et 15, émet un signal de commande actionnant l'organe de commande 10 de puissance des moyens d'embrayage ou de débrayage 11 du -treuil 9. Pour plus de clarté, les traits fins représentant les liaisons entre les capteurs 12, 15b, 15a, le dispositif d~analyse 13 etlesystème de commande de puissance 10 illustrent les liaisons de -transmission de signaux entre ces différ-en~ts éléments. Selon le mode de réalisation, ces liaisons sont des liaisons électriques.
106~1~
On indiquera maintenant en se référant aux figures 1 et 2 le ~onctionnement du dispositif de commande automa-tique de battage conforme à un premier mode de réal.isation préféré de l'invention.
En se référant plus particulierement a la figure 2, qui représente schématiquement la valeur de la charge exercée par le cable 8 sur la poulie 6 , détectée par le capteur de charge 12 au cours de deux cycles de battage, on analysera ce signal pour détecter l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2. Cette analyse correspond a celle réalisée par le dispositif d'analyse 13 conforme à
l'invention. En effet, en suivant la courbe selon le schéma représenté par les lettres, a, b, c, d, e, f, g, b' on remarque que pendant la période a-b le signal est sensiblement constant et correspond à une valeur 'levée de la charge exercée sur la poulie 6, cette période correspond à la remontée du mouton, donc le treuil 9 et les moyens d'entrainement dudit treuil sont embrayés.
A cet instan-t b, on note une chute rapide de la charge, la période b-c correspondant au déclenchement de la chute libre du mouton, ensuite une sensible stabilisation de la charge pendant la période c-d, et une nouvelle diminu-tion au point d de cette charge. Cette nouvelle diminution correspond à l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2, en ef'fet, à cet instan-t, le câble 8, par son inertie, continue à se dérouler et donc présente un mou important, diminuant la charge exercée sur la poulie 6. Le dispositif d'analyse 13, constitué selon un mode de réalisation préféré de l'invention par des circuits électroniques, comprend un organe d'analyse du signal émis par le capteur de charge et représenté à la figure 2 et un organe de commande pour déclencher le système 10 de commande de puissance des moyens d'embrayage 11. L'organe d'analyse précité dé-tecte la diminu-tion de la charge intervenant au point ~ et excite à ce momen-t l'organe de commande pour déclencher le système 10 de commande de puissance des moyens d'embrayage 11. Ainsi, la partie de courbe e-f ~1.2~ 0 `~ g correspond sensiblement à l'enroulement du mou du câble 8, puis la charge augmente brutalement de f à g, correspondant au début de la remontée du mouton 7, la partie g-b' correspondant à la remontée du mouton 7 à une hauteur prédéterminée.
En outre, selon l'invention, le déclenchement de la chute libre du mouton 7, correspondant sensiblement au point b ou b' de la courbe de la figure 2, est commandé
en fonction du signal émis par les moyens de détection 15 et reçu par le dispositif d'analyse 13. En effett le nombre d'impulsions totalisées par les moyens de détection 15b correspond au nornbre de passages des marques 14 devant les détecteurs 15a, 15b et ainsi à la longueur de câble 8 enroulé autour du treuil 9, donc à une hauteur de remontée du mouton 7 par rappor-t au pieu 2. Ce nombre d~impulsions est alors analysé et comparé dans un organe d'analyse et de comparaison du dispositif d'analyse 13, à une valeur prédéterminée et réglable correspondant à une hauteur prédéterminée de remontée du mouton 7. Il est évident de comprendre que lorsque le nombre d'impulsions attein-t ; cette valeur prédéterminée, l'organe d'analyse et de comparaison excite un organe de cornmande pour actionner le système 10 de puissance des moyens de débrayage 11 du treuil 9 et des moyens d'entraînement , ce qui entraine automatiquement la chute libre du mouton 7.
Ainsi, le dispositif de l'invention permet de commander automa-tiquement la remontée du mou-ton 7 à une hauteur prédéterminée et sa chute libre, par une double détection de l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2 et de sa hauteur de remontée. Ainsi, le procédé et le dispositif de l'invention permettent d'utiliser une machine de battage avec un rendement optimum de la chute du mouton, quelle que soit la cadence de bat-tage, indé-peildamment de la qualification, de l'attention cl'un machiniste, car toute commande manuelle du déplacement du mouton est supprimée.
~2~LQ~ 0 Selon un autre mode préféré de l'invention, les moyens d'embrayage 11 comprennent une position débrayée et deux positions embrayées : une première position dite "de préembrayage" transmettant ~me force d'entraSnement du treuil 9 quie,tau~ssensiblement égale au poids du mouton 7;
et une seconde position dite "d'embrayage" dans laquelle ~ ce moyen d'embrayage 11 transmet une force d t entra~nement :~ au treuil 9 permettant de remonter le mouton 7.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif de détection 15 du déplacement angulaire du treuil 9 permet, avantageusement, d'une part de détecter la hauteur de remontée du mouton 7 et d'autre part de détecter l'instant d'immobilisation du mouton 7 sur l'élément à battre 2.
En se référant plus particulièrement à la figure 3, le fonctionnemen-t du dispositif de commande au-tomatique de battage conforme à ce second mode de réalisation préféré
est le sulvant :
La courbe en traits pleins représente la variation des vitesses d'enroulement Ve etde déroulement Vd du cable le treuil 9 en:fonction du temps pendant un cycle de : battage, la courbe en traits discontinus correspondant aux variations des vitesses de déroulement Vd et d'enrou-: ~ : lement Ve du câble 8 pendant le cycle suivant de battage qui est sensiblement identique à la courbe en traits pleins Le cycle de battage selon ce mode de réalisa~ion est le suivant :
au point a le mouton étant remonté à une hauteur correspondant à la hauteur prédéterminée, le treuil est débrayé pour provoquer la chute libre du mouton correspon-dant à la zone I, la vitesse de déroulement du câble étant représentée par le segment de courbe a-b.
A l'instant d'impact du mouton 7 sur l'élément à
battre 2 détecté par le capteur de charge 12, selon l'invention, les moyens d'embrayage 11 sont passés dans ~ leur première position dite "de préembrayage" pour : entrainer le treuil 9 selon une force d'entra~nement au 12'~L06e3~
plus sensiblement égale au poids du mouton 7. Sur la figure 2,cette partie du cycle correspond à la ~one II.
Donc, le câble est enroulé autour du treuil 9 tant qu'il n'est pas en position tendue ce qui correspond à la partie de courbe bc. Comme cette force d'enroulement exercée sur le câble 8 n'est pas suffisante pour remonter le mouton 7, lorsque le câble est en position tendue, il sera de nouveau déroulé pour suivre le déplacement du mouton 7 vers le bas (cd). Quand sensiblement toute l'énergie cinétique acquise par le mouton 7 lors de sa chute libre est transmise au pieu 2, le mouton 7 s'immobilisera sur l'extrémité supérieure du pieu 2 ce qui correspond au point d de la courbe. Selon l'invention, ce-tte immobilisa-tion est détectée par le capteur 15 de déplacement angulaire du treuil 9 car le câble 8 est toujours maintenu en position tendue étant donné que les moyens d'embrayage 11 sont dans leur première position de préembrayage.
A cet instant, le signal émis par le capteur 15 de déplacementan~e~ analysé par le dispositif d'analyse 13 transmet un signal de commande à l'organe de commande de puissance des moyens d'embrayage 11 pour faire passer ceux-ci depuis leur première position de pré-embrayage à leur deuxième position d'embrayage dans laquelle la force d'entra~nement transmise au treuil 9 permet de remonter le mou-ton 7. Cette partie III du cycle de battage correspond au segment de courbe d-e-f.
Le mouton est remonté à une hauteur déterminée par le capteur de déplacement angulaire 15 du treuil 9 correspondant à la hauteur prédéterminée, le treuil 9 est débrayé pour recommencer un nouveau cycle de battage.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, la force exercée par le câble 8 sur le mouton 7 après son instant d'impact avec l'élément 2 à battre est relativement faible pour permettre simplement de maintenir le câble 8 en position tendue et de ce fait, sensiblement la -totali-té
de l'énergie cinétique acquise par le mouton 7 lors de sa chute est transmise à l'élément 2 à battre.
Le~ proc.~d~s de l'invention permettent donc de commander automatiquement le battage d'~m ~lament battre tout en augmentant l'efficacité du battage.
En outre, il est bien entendu évident que l'invention comprend tout dispositif permettant de detecter automatlquement l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2, pour commander automatiquement la remontae dudit mouton. A titre d'exemple non limitatif on peut citer comme dispositif de déteGtion de l'instant d'impact, des detecteurs de position, de vit,esse ou d'accéleratlon du mouton 7 au cours de sa chute libre, ou un capteur sonore, tous ces capteurs émettlnt un signal présentant une variation dans leur intensité en fonction de l'instant d'impact du mouton 7 sur le pieu 2, cette variation -tant analysée dans un dispositif d'analyse 13 pour commander un système de commande de puissance de l'emb~lyage du treuil.
D'autre part, les moyens de détection 15 du déplacement angulaire du treuil ne sont donnés qu l titre d'exemple non limitatif.
~ ien entendu, l'invention n'est nullement li.nit~e aux modes C ? réalisation décrits et reprasentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que les moyens d'entrainement, les moyens d'embrayage ou de débrayage, l'organe de commande de puissance desdits moyens d'embrayage ou de débrayage peuvent être e1uelconq-les sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (6)
UN DROIT EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST
REVENDIQUE, SONT DEFINES COMME IL SUIT:
1. Procédé pour réaliser le battage d'un élément allongé, par exemple dans le sol, tel qu'un pieu, une palplanche ou analogue, au moyen d'un dispositif de battage du type à
chute libre d'un mouton, tel qu'une sonnette ou analogue, comprenant les étapes suivantes:
- laisser tomber, en chute libre le mouton sur l'élément à battre;
- remonter le mouton à une hauteur prédéterminée et réglable par rapport à l'élément à battre;
- ledit déclenchement de la chute libre du mouton et de la remontée dudit mouton étant commandé automatiquement par détection respectivement de la hauteur prédéterminée de la remontée dudit mouton et de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à battre;
caractérisé en ce qu'on détecte l'instant d'impact sur l'élément à battre de manière à commander l'enroulement du câble de suspension du mouton avec une force d'enroulement du câble au plus sensiblement égale au poids dudit mouton.
chute libre d'un mouton, tel qu'une sonnette ou analogue, comprenant les étapes suivantes:
- laisser tomber, en chute libre le mouton sur l'élément à battre;
- remonter le mouton à une hauteur prédéterminée et réglable par rapport à l'élément à battre;
- ledit déclenchement de la chute libre du mouton et de la remontée dudit mouton étant commandé automatiquement par détection respectivement de la hauteur prédéterminée de la remontée dudit mouton et de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à battre;
caractérisé en ce qu'on détecte l'instant d'impact sur l'élément à battre de manière à commander l'enroulement du câble de suspension du mouton avec une force d'enroulement du câble au plus sensiblement égale au poids dudit mouton.
2. Dispositif comprenant un appareil de battage ou sonnette comportant un châssis, un mât de battage, un mouton suspendu à un câble s'enroulant sur un treuil, ledit treuil étant relié par l'intermédiaire de moyens d'embrayage et de débrayage à des moyens d'entraînement tels que par exemple moteurs électriques, thermiques, hydrauliques, pneumatiques ou analogues, des moyens de détection de l'instant d'immo-bilisation du mouton sur l'élément à battre émettant un signal correspondant à l'instant d'immobilisation, et des moyens de détection de la hauteur de remontée dudit mouton émettant également un signal, cesdits moyens de détection étant reliés respectivement par l'intermédiaire d'un système de commande de puissance auxdits moyens d'embrayage et de débrayage du treuil; caractérisé en ce que les moyens d'embrayage et de débrayage comportent une première position dite "de preembrayage" pour transmettre une force d'entraî-nement au treuil au plus sensiblement égale au poids du mouton, et une seconde position dite "d'embrayage" pour trans-mettre une force d'entraînement au treuil permettant de remonter ledit mouton.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé
en ce qu'il comprend des moyens de détection de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à battre émettant un signal correspondant à l'instant d'impact qui est appliqué
au système de commande de puissance pour commander le passage des moyens d'embrayage et de débrayage précités depuis leur position débrayée à leur première position précitée de préembrayage, le moyen de détection précité
de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à
battre émettant un signal correspondant à cet instant d'immobilisation, appliqué au système de commande de puissance pour commander le passage des moyens d'embrayage et de débrayage depuis ladite position de préembrayage à leur seconde position précitée d'embrayage.
en ce qu'il comprend des moyens de détection de l'instant d'impact du mouton sur l'élément à battre émettant un signal correspondant à l'instant d'impact qui est appliqué
au système de commande de puissance pour commander le passage des moyens d'embrayage et de débrayage précités depuis leur position débrayée à leur première position précitée de préembrayage, le moyen de détection précité
de l'instant d'immobilisation du mouton sur l'élément à
battre émettant un signal correspondant à cet instant d'immobilisation, appliqué au système de commande de puissance pour commander le passage des moyens d'embrayage et de débrayage depuis ladite position de préembrayage à leur seconde position précitée d'embrayage.
4. Dispositif selon la revendication 2, du type comprenant une poulie de guidage du câble fixée à l'extré-mité supérieure du mât de battage précité, caractérisé en ce que les moyens de détection précités de l'instant d'impact comprennent un capteur de la charge exercée par le câble sur ladite poulie, et un dispositif d'analyse des variations du signal fourni par ledit capteur, ledit dispositif d'analyse étant composé d'un organe d'analyse dudit signal et d'un organe de commande relié aux moyens d'embrayage précités du treuil par l'intermédiaire de l'organe de commande de puissance précité.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé
en ce que les moyens de détection précités de l'instant d'impact comprennent des capteurs de position, de vitesse ou d'accélération du mouton au cours de sa chute libre, et un dispositif d'analyse de la valeur du signal émis par ces capteurs, ledit dispositif d'analyse comprenant un organe d'analyse dudit signal et un organe de commande relié au moyen précité d'embrayage du treuil par l'intermédiaire de l'organe précité de commande de puissance.
en ce que les moyens de détection précités de l'instant d'impact comprennent des capteurs de position, de vitesse ou d'accélération du mouton au cours de sa chute libre, et un dispositif d'analyse de la valeur du signal émis par ces capteurs, ledit dispositif d'analyse comprenant un organe d'analyse dudit signal et un organe de commande relié au moyen précité d'embrayage du treuil par l'intermédiaire de l'organe précité de commande de puissance.
6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé
en ce que les moyens de détection précités de l'instant d'impact comprennent un capteur de son, et un dispositif d'analyse du signal émis par le capteur, ledit dispositif d'analyse comprenant un organe d'analyse du signal et un organe de commande reliés au moyen précité d'embrayage par l'intermédiaire de l'organe précité de commande de puissance.
en ce que les moyens de détection précités de l'instant d'impact comprennent un capteur de son, et un dispositif d'analyse du signal émis par le capteur, ledit dispositif d'analyse comprenant un organe d'analyse du signal et un organe de commande reliés au moyen précité d'embrayage par l'intermédiaire de l'organe précité de commande de puissance.
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