Dispositif de commande hydraulique pour machine de manutention à mouvements multiples Les machines de manutention, et plus particuliè rement les machines de travaux publics telles que pelles, grues, chargeuses, etc., à commande hydrau lique, sont généralement équipées d'un circuit hy draulique simple contrôlé par une pluralité de dis tributeurs permettant d'alimenter sélectivement en huile sous pression fournie par une pompe, un vérin ou un moteur à actionner.
Dans le cas le plus général, la pompe est du type à débit sensiblement constant, et il en résulte que la vitesse de l'organe récepteur est également limitée à une valeur sensiblement constante. On ne peut donc obtenir pour certaines opérations à faible charge telles que les mouvements d'approche de l'organe de travail, que des vitesses au plus égales à la vitesse normale de travail, alors que la puissance disponible permettrait des vitesses plus grandes.
D'autre part, si on utilise le circuit de la pompe pour alimenter simultanément deux organes récep teurs, le partage du débit s'effectue irrégulièrement, l'organe le moins chargé en absorbant la plus grande partie, et chacune des deux vitesses obtenues est évi demment inférieure à la vitesse normale de travail.
Les pompes à débit variable permettent d'obtenir des vitesses d'approche plus élevées, mais elles sont coûteuses et ne permettent pas la commande simul tanée de deux organes récepteurs. La sihnutanéité de deux mouvements est cependant avantageuse, dans le cas de grues ou de pelles, puisqu'elle permet de ré duire la durée d'un cycle de travail en superposant deux mouvements distincts, tels que par exemple, le levage de la charge et la rotation ou translation de l'organe supportant la charge.
On peut obtenir ce ré sultat en utilisant deux circuits hydrauliques distincts, chacun d'eux pouvant alimenter un organe récepteur déterminé pourvu que les deux mouvements simulta nés soient compatibles entre eux, mais il faut alors disposer d'une puissance double puisque chaque or gane peut travailler à pleine charge.
Le dispositif de commande hydraulique qui fait l'objet de l'invention permet, avec une puissance limitée à celle qui est nécessaire pour un mouvement à pleine charge avec une vitesse normale déterminée, de réaliser deux mouvements simultanés à charge réduite et à vitesse normale, ou un mouvement à charge réduite et à grande vitesse, et cela sans qu'il soit nécessaire de prendre des précautions spéciales lors de la sélection des différents mouvements, pour éviter des charges ou des vitesses trop élevées.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un moteur unique entraînant deux pompes de même capacité dont chacune est suscep tible de fournir la pression et le débit nécessaires à un mouvement à pleine charge et à vitesse normale, ces deux pompes alimentant deux circuits affectés chacun à la commande de mouvements susceptibles de se superposer à des mouvements commandés par l'autre circuit, chaque circuit comportant un distri buteur de manoeuvre pour chacun des mouvements qu'il commande,
les deux circuits comprenant deux valves contrôlées automatiquement par un circuit auxiliaire alimenté par lesdits circuits en fonction des positions desdits distributeurs de manoeuvre et des pressions dans ces deux circuits, lesdites valves étant agencées de manière à, soit séparer les deux circuits pour des mouvements simultanés à charge réduite et à vitesse normale, soit additionner dans un même circuit les débits des deux pompes pour un mouvement unique à charge réduite et à grande vi tesse,
soit alimenter l'un ou l'autre des deux circuits à la pression maximum de la pompe correspondante pour un mouvement à pleine charge et à vitesse nor male.
Dans le dessin annexé, on a représenté sous forme de schémas, et ci-après on a décrit, à titre d'exemple, une forme de réalisation du dispositif de commande conforme à l'invention. .
Dans le dessin la fig. 1 est un schéma d'ensemble montrant un dispositif de commande hydraulique dans la position de marche à vide ; les fig. 2, 3, 4 et 5 sont des schémas analogues à celui de la fig. 1, montrant le dispositif dans les positions qui correspondent respectivement à un mou vement d'approche à grande vitesse, à un mouvement de travail à pleine puissance et à vitesse normale de travail, à deux mouvements d'approche à la vi tesse normale, et à un mouvement d'approche limité à la vitesse normale.
Le schéma de la fig. 1 représente le dispositif de commande hydraulique dans le cas où aucun appa reil utilisateur de la pression n'est alimenté.
Deux pompes identiques RA et RB alimentent respectivement deux circuits A et B représentés en traits pleins, et sont entraînées par un moteur com mun M dont la puissance correspond à celle néces saire pour l'entraînement des deux pompes avec leur débit maximum sous une pression p, ou pour l'en traînement de l'une des deux pompes avec son débit maximum sous une pression P = 2p, la pression étant nulle dans l'autre pompe. La pression P dans chacun des circuits A et B est limitée par une sou pape de sûreté 1, reliée à la bâche.
Les deux circuits A et B comprennent une valve 2 à trois positions permettant, soit le libre passage des deux débits (position a du schéma), soit l'addi tion du débit A au débit B (position b), soit l'addi tion du débit B au débit A (position c). D'autre part, une valve 3 à trois positions, commune aux deux circuits, permet soit le libre passage des deux débits (position a du schéma), soit de relier directement à la bâche le circuit A (position b) ou le circuit B (po sition c).
Le circuit A est relié directement à un groupe de distributeurs de man#uvre 4, 5, 6 ; le circuit B est relié directement à un second groupe de distri buteurs de man#uvre 7, 8, 9.
Chacun des distributeurs de man#uvre 4 à 9 peut occuper trois positions. Dans les positions a du sché ma, les trois distributeurs d'un même groupe sont reliés entre eux, en série, et à une valve 10 commune aux deux groupes ; dans les positions b et c, chacun des distributeurs alimente, respectivement dans un sens ou dans l'autre, un organe moteur (vérin ou mo teur rotatif) à commander.
Les deux circuits A et B sont, d'autre part, reliés directement à la valve 10 qui peut occuper deux positions ; dans la position a, la valve 10 relie à la bâche, les distributeurs de man#uvre des deux grou pes ; dans la position b, la valve 10 établit la liaison entre les deux circuits A et B et coupe les retours à la bâche à travers les distributeurs.
Sur chacun des circuits A et B est monté un cla pet antiretour 11. Les distributeurs 4 à 9 sont à dis positifs de commande manuelle D. Les valves 2, 3 et 10 sont à dispositifs de commande hydraulique H, et reliées à cet effet à un circuit pilote C représenté en traits pointillés.
Le circuit pilote C est dérivé des circuits A et B par l'intermédiaire de deux soupapes 12 et 13 tarées à la pression p, et qui ci-après seront désignés par soupapes de séquence.
A l'aval des soupapes 12 et 13, les deux bran ches du circuit C sont reliées d'une part aux deux dispositifs de commande hydraulique H de la valve 3, d'autre part au dispositif de commande hydrau lique H de la valve 10, et enfin à un dispositif de commande hydraulique H d'une valve 14.
La valve 1.4 peut occuper deux positions. Dans la position a du schéma, elle relie les circuits A et B respectivement à deux valves 15 et 16 ; dans la posi tion b, elle interrompt ces liaisons.
Les valves 15 et 16 peuvent occuper trois posi tions. Dans la position a, elles établissent la commu nication entre les circuits correspondants A ou B avec les dispositifs de commande hydraulique H de la valve 2 ; dans les deux positions b, elles relient à. la bâche les dispositifs de commande hydraulique correspondant H de la valve 2.
Les valves 15 et 16 sont liées mécaniquement par des moyens non représentés, la valve 16 au groupe de distributeurs 4, 5, 6, la valve 15 au groupe de dis tributeurs 7, 8, 9.
La partie du circuit pilote C qui commande la valve 14 n'est alimentée en liquide sous pression que lorsque l'un ou l'autre des distributeurs 4, 6 et 7 est manoeuvré.
Toutes les valves et soupapes à commande hy draulique sont rappelées dans leur position de repos par des ressorts 17.
Le circuit pilote C comporte une pluralité de cla pets antiretour 18.
Le schéma des fig. 1 à 5 a été établi, à titre d'exemple, pour une pelle mécanique comportant deux moteurs de translation qui commandent chacun une chenille ou une roue motrice, un moteur de rota tion de la tourelle, un vérin de cavage, un vérin de commande du godet, et un vérin de levage.
A chacun des six mouvements à réaliser est af fecté l'un des six distributeurs de man#uvre 4 à 9, qui sont répartis dans les deux groupes 4, 5, 6, et 7, 8, 9 de manière que deux distributeurs qui com mandent deux mouvements susceptibles d'être simul tanés se trouvent chacun dans l'un des deux groupes. Les distributeurs d'un même groupe peuvent être verrouillés mécaniquement l'un par rapport à l'autre de manière à éviter leur sélection simultanée.
Dans le schéma, le distributeur 4 commande la rotation de la tourelle ; le distributeur 5 commande le mouvement de cavage ; les distributeurs 6 et 7 commandent respectivement les translations gauche et droite ; le distributeur 8 commande le levage, et le distributeur 9 commande le godet.
Les mouvements d'approche à grande vitesse sont prévus pour le cavage, le levage, et la man#uvre du godet ; les mouvements de travail à vitesse nor male et à pleine puissance sont réalisés quel que soit le récepteur utilisé ; les mouvements d'approche limi tés à la vitesse normale sont prévus pour la seule rotation de la tourelle, ou pour la seule utilisation de l'un des moteurs de translation.
Les schémas des fig. 2, 3 et 4 montrent, à titre d'exemple, les différentes combinaisons des deux circuits au cours d'une opération de cavage accom pagnée temporairement d'une opération de levage.
La man#uvre manuelle du distributeur 5 a eu pour effet d'interrompre la communication entre le circuit A et la bâche et d'alimenter dans le sens voulu le vérin, non représenté, de cavage. Cette man#uvre a eu d'autre part pour effet d'actionner la valve 16, qui interrompt la communication entre le circuit B et la valve 2 ; celle-ci, reliée au seul circuit A, vient occuper sa position c pour laquelle le débit B s'ajoute au débit A (fig. 2), le vérin de cavage se déplaçant ainsi à une vitesse double de sa vitesse normale de travail tant que la pression reste inférieure à sa va leur p.
Dès que la pression dépasse cette valeur p, la soupape de séquence 12 intervient et alimente le circuit pilote C (fig. 3). La valve 14 interrompt alors la communication entre le circuit A et la valve 2, qui revient dans sa position pour laquelle elle sépare les deux circuits A et B, tandis que la valve 3 est entraînée dans sa position pour laquelle le circuit B est relié à la bâche. Le vérin de commande de cavage est alors alimenté sous une pression qui peut attein dre la valeur P ; le mouvement de cavage peut s'ef fectuer à vitesse normale à pleine puissance.
En même temps, le circuit pilote C, en agissant sur la valve 10, a relié au circuit A les distributeurs 7. 8 et 9.
Au mouvement de cavage peut se superposer, à chaque instant, un deuxième mouvement tel que le levage.
La man#uvre du distributeur 8 affecté au levage a pour effet d'actionner la valve 15 et d'interrompre la communication entre le circuit B et la valve 10 (fig. 4).
Si à ce moment le vérin de cavage est alimenté par les deux débits A et B (fig. 2), l'intervention de la valve 15 a pour effet d'interrompre la communi cation entre le circuit A et la valve 2, qui, alors reliée à la bâche par les deux soupapes 15 et 16, sépare les deux circuits A et B.
Si au contraire le vérin de cavage était alimenté par le seul circuit A à la pression P (fig. 3), la baisse de pression en dessous de la valeur p dans le cir cuit A qui alimente les deux groupes de distributeur, a pour effet de faire intervenir la soupape de sé quence 12 ; le circuit pilote C n'étant plus alimenté, la valve 3 interrompt la communication entre le cir cuit B et la bâche, et la valve 10 interrompt la com munication entre le circuit A et les distributeurs 7, 8 et 9 qui sont alors alimentés par le circuit B.
Les vérins de cavage et de levage peuvent alors travailler simultanément sous des pressions inférieu res ou égales à p.
Si dans l'un quelconque des deux circuits la pres sion dépasse la valeur p, la soupape de séquence 12 ou 13 correspondante intervient, et réalimente le circuit pilote C qui rétablit la pression p dans le circuit considéré, et élimine l'autre circuit qui pourra d'ailleurs rentrer en fonction, à la pression p d'abord, puis à la pression P, dès que le mouvement qui avait provoqué son élimination est arrêté par la man#uvre de son distributeur.
Le schéma de la fig. 5 montre, à titre d'exemple, la commande du moteur de rotation de la tourelle, dont les mouvements d'approche ne doivent être ef fectués qu'à la vitesse normale, c'est-à-dire en n'uti lisant que le débit d'un seul circuit.
La man#uvre du distributeur 4 a pour effet, d'une part d'alimenter le moteur de la tourelle, et d'autre part d'établir la communication entre le cir cuit A et le circuit pilote C, dont l'action sur la valve 14 interdit la communication entre le circuit A et la valve 2, de manière à éviter l'addition des deux dé bits dans le circuit A. La vitesse du mouvement de rotation de la tourelle est donc toujours limitée à la valeur de la vitesse normale de travail, pour laquelle la soupape 12 commande le circuit pilote C dans le sens de l'alimentation du moteur de rotation à pleine puissance.
Le mouvement d'approche de la tourelle peut bien entendu être accompagné d'un mouvement d'ap proche de l'un ou l'autre des récepteurs commandés par les distributeurs 7, 8, 9.
La limitation de la vitesse d'approche est réalisée de la même manière pour chacun des mouvements de translation lorsqu'il est utilisé seul.
Il va de soi que le dispositif de commande tel qu'il vient d'être décrit pourrait être modifié dans ses détails, ou complété par tout organe accessoire utile. En particulier le circuit hydraulique de pilotage pourrait être remplacé par un circuit électrique de commande, les valves 2, 3 et 10 devenant alors des électrovalves et les valves de séquence 12 et 13 deve nant des manocontacts électriques.
Hydraulic control device for handling machine with multiple movements Handling machines, and more particularly public works machines such as excavators, cranes, loaders, etc., with hydraulic control, are generally equipped with a hydraulic circuit simple controlled by a plurality of distributors making it possible to supply selectively pressurized oil supplied by a pump, a jack or a motor to be actuated.
In the most general case, the pump is of the substantially constant flow type, and it follows that the speed of the receiving member is also limited to a substantially constant value. It is therefore only possible to obtain, for certain low-load operations such as the approach movements of the working member, speeds at most equal to the normal working speed, whereas the available power would allow higher speeds.
On the other hand, if the pump circuit is used to supply two receiving members simultaneously, the flow is shared irregularly, the least loaded member absorbing the greater part, and each of the two speeds obtained is obviously lower than normal working speed.
Variable-flow pumps make it possible to obtain higher approach speeds, but they are expensive and do not allow simultaneous control of two receiving members. The sihnutaneity of two movements is however advantageous, in the case of cranes or excavators, since it makes it possible to reduce the duration of a work cycle by superimposing two distinct movements, such as for example, the lifting of the load and the rotation or translation of the member supporting the load.
This result can be obtained by using two separate hydraulic circuits, each of them being able to supply a given receiving member provided that the two simultaneous movements are compatible with each other, but it is then necessary to have double power since each organ can work at full load.
The hydraulic control device which is the subject of the invention makes it possible, with a power limited to that which is necessary for a movement at full load with a determined normal speed, to perform two simultaneous movements at reduced load and at normal speed, or a movement at reduced load and at high speed, and this without it being necessary to take special precautions when selecting the different movements, to avoid excessive loads or speeds.
The device according to the invention is characterized in that it comprises a single motor driving two pumps of the same capacity, each of which is capable of supplying the pressure and the flow rate necessary for movement at full load and at normal speed, these two pumps. supplying two circuits each assigned to the control of movements capable of being superimposed on movements controlled by the other circuit, each circuit comprising an operation distributor for each of the movements that it controls,
the two circuits comprising two valves controlled automatically by an auxiliary circuit supplied by said circuits as a function of the positions of said maneuvering valves and of the pressures in these two circuits, said valves being arranged so as to either separate the two circuits for simultaneous movements at reduced load and at normal speed, or add in the same circuit the flow rates of the two pumps for a single movement at reduced load and at high speed,
either supply one or the other of the two circuits at the maximum pressure of the corresponding pump for movement at full load and at normal speed.
In the accompanying drawing, there is shown in the form of diagrams, and hereinafter there is described, by way of example, an embodiment of the control device according to the invention. .
In the drawing in fig. 1 is a block diagram showing a hydraulic control device in the idle position; figs. 2, 3, 4 and 5 are diagrams similar to that of FIG. 1, showing the device in the positions which correspond respectively to one approach movement at high speed, to one working movement at full power and at normal working speed, to two approach movements at normal speed, and approach movement limited to normal speed.
The diagram in fig. 1 shows the hydraulic control device in the event that no pressure user device is supplied.
Two identical pumps RA and RB respectively supply two circuits A and B shown in solid lines, and are driven by a common motor M, the power of which corresponds to that necessary for driving the two pumps with their maximum flow at a pressure p , or for driving one of the two pumps with its maximum flow rate under a pressure P = 2p, the pressure being zero in the other pump. The pressure P in each of the circuits A and B is limited by a safety valve 1, connected to the tank.
The two circuits A and B include a valve 2 with three positions allowing either the free passage of the two flows (position a in the diagram), or the addition of flow A to flow B (position b), or the addition from flow B to flow A (position c). On the other hand, a three-position valve 3, common to both circuits, allows either the free passage of the two flows (position a of the diagram), or to connect circuit A (position b) or circuit B directly to the tank. (position c).
Circuit A is directly connected to a group of operating valves 4, 5, 6; circuit B is directly connected to a second group of operating distributors 7, 8, 9.
Each of the operating valves 4 to 9 can occupy three positions. In the positions a of the diagram ma, the three distributors of the same group are connected to each other, in series, and to a valve 10 common to the two groups; in positions b and c, each of the distributors supplies, respectively in one direction or the other, a motor member (cylinder or rotary motor) to be controlled.
The two circuits A and B are, on the other hand, directly connected to the valve 10 which can occupy two positions; in position a, the valve 10 connects to the tarpaulin, the operating distributors of the two groups; in position b, the valve 10 establishes the connection between the two circuits A and B and cuts the returns to the tarpaulin through the distributors.
On each of the circuits A and B is mounted a non-return valve 11. The distributors 4 to 9 have manual control devices D. Valves 2, 3 and 10 are with hydraulic control devices H, and connected for this purpose to a pilot circuit C shown in dotted lines.
The pilot circuit C is derived from the circuits A and B by means of two valves 12 and 13 calibrated at the pressure p, and which hereafter will be designated by sequence valves.
Downstream of the valves 12 and 13, the two branches of circuit C are connected on the one hand to the two hydraulic control devices H of the valve 3, on the other hand to the hydraulic control device H of the valve 10 , and finally to a hydraulic control device H of a valve 14.
The valve 1.4 can occupy two positions. In position a of the diagram, it connects circuits A and B respectively to two valves 15 and 16; in position b, it interrupts these links.
The valves 15 and 16 can occupy three positions. In position a, they establish communication between the corresponding circuits A or B with the hydraulic control devices H of the valve 2; in the two positions b, they connect to. the cover the corresponding hydraulic control devices H of the valve 2.
The valves 15 and 16 are mechanically linked by means not shown, the valve 16 to the group of distributors 4, 5, 6, the valve 15 to the group of distributors 7, 8, 9.
The part of the pilot circuit C which controls the valve 14 is only supplied with pressurized liquid when one or the other of the distributors 4, 6 and 7 is operated.
All hydraulically operated valves and valves are returned to their rest position by springs 17.
The pilot circuit C comprises a plurality of non-return valves 18.
The diagram of fig. 1 to 5 has been established, by way of example, for a mechanical excavator comprising two translation motors which each control a crawler or a driving wheel, a turret rotation motor, a digging cylinder, a control cylinder bucket, and a lifting cylinder.
To each of the six movements to be carried out is assigned one of the six operating distributors 4 to 9, which are distributed in the two groups 4, 5, 6, and 7, 8, 9 so that two distributors which com where two movements which can be simulated are each in one of the two groups. The distributors of the same group can be mechanically locked with respect to each other so as to avoid their simultaneous selection.
In the diagram, the distributor 4 controls the rotation of the turret; the distributor 5 controls the digging movement; distributors 6 and 7 respectively control the left and right translations; the distributor 8 controls the lifting, and the distributor 9 controls the bucket.
High speed approach motions are intended for digging, lifting, and maneuvering the bucket; working movements at normal speed and at full power are carried out regardless of the receiver used; approach movements limited to normal speed are intended for the rotation of the turret alone, or for the sole use of one of the translation motors.
The diagrams in fig. 2, 3 and 4 show, by way of example, the different combinations of the two circuits during a digging operation temporarily accompanied by a lifting operation.
The manual operation of the distributor 5 has had the effect of interrupting the communication between the circuit A and the tank and of supplying in the desired direction the jack, not shown, of digging. This maneuver also had the effect of actuating the valve 16, which interrupts the communication between the circuit B and the valve 2; this one, connected to only circuit A, comes to occupy its position c for which the flow B is added to the flow A (fig. 2), the digging cylinder thus moving at a speed double of its normal working speed as long as that the pressure remains lower than its value p.
As soon as the pressure exceeds this value p, the sequence valve 12 intervenes and supplies the pilot circuit C (fig. 3). The valve 14 then interrupts the communication between the circuit A and the valve 2, which returns to its position for which it separates the two circuits A and B, while the valve 3 is driven into its position for which the circuit B is connected to The tarpaulin. The digging control cylinder is then supplied under a pressure which can reach the value P; the crowding movement can be done at normal speed at full power.
At the same time, the pilot circuit C, by acting on the valve 10, has connected the distributors 7. 8 and 9 to circuit A.
The digging movement can be superimposed, at any moment, a second movement such as lifting.
The operation of the distributor 8 assigned to the lifting has the effect of actuating the valve 15 and interrupting the communication between the circuit B and the valve 10 (fig. 4).
If at this moment the digging cylinder is supplied by the two flow rates A and B (fig. 2), the intervention of the valve 15 has the effect of interrupting the communication between the circuit A and the valve 2, which, then connected to the tarpaulin by the two valves 15 and 16, separates the two circuits A and B.
If, on the other hand, the digging cylinder was supplied by the only circuit A at pressure P (fig. 3), the drop in pressure below the value p in the circuit A which supplies the two groups of distributor, has the effect of to bring in the sequence valve 12; the pilot circuit C no longer being supplied, the valve 3 interrupts the communication between the circuit B and the cover, and the valve 10 interrupts the communication between the circuit A and the distributors 7, 8 and 9 which are then supplied by circuit B.
The digging and lifting cylinders can then work simultaneously under pressures less than or equal to p.
If in either of the two circuits the pressure exceeds the value p, the corresponding sequence valve 12 or 13 intervenes, and replenishes the pilot circuit C which restores the pressure p in the circuit considered, and eliminates the other circuit which can moreover return to function, at pressure p first, then at pressure P, as soon as the movement which had caused its elimination is stopped by the operation of its distributor.
The diagram in fig. 5 shows, by way of example, the control of the turret rotation motor, the approach movements of which must only be carried out at normal speed, that is to say by using only the flow of a single circuit.
The operation of the distributor 4 has the effect, on the one hand, of supplying the turret motor, and on the other hand to establish communication between the circuit A and the pilot circuit C, whose action on valve 14 prohibits communication between circuit A and valve 2, so as to avoid the addition of the two flow rates in circuit A. The speed of the turret rotational movement is therefore always limited to the value of the speed normal working, for which the valve 12 controls the pilot circuit C in the direction of supplying the rotation motor at full power.
The approach movement of the turret can of course be accompanied by an approach movement close to one or the other of the receivers controlled by the distributors 7, 8, 9.
The limitation of the approach speed is achieved in the same way for each of the translational movements when it is used alone.
It goes without saying that the control device as has just been described could be modified in its details, or supplemented by any useful accessory member. In particular, the hydraulic control circuit could be replaced by an electrical control circuit, the valves 2, 3 and 10 then becoming solenoid valves and the sequence valves 12 and 13 becoming electrical pressure switches.