EP4365371A1 - Cadre porte-outil et machine de manutention equipee d'un tel cadre porte-outil - Google Patents

Cadre porte-outil et machine de manutention equipee d'un tel cadre porte-outil Download PDF

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EP4365371A1
EP4365371A1 EP23205298.5A EP23205298A EP4365371A1 EP 4365371 A1 EP4365371 A1 EP 4365371A1 EP 23205298 A EP23205298 A EP 23205298A EP 4365371 A1 EP4365371 A1 EP 4365371A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
locking
proximity sensor
holder frame
tool holder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23205298.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre GERMANAUD
Guillaume FANENE
Yann LEROY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Manurob
Original Assignee
Manurob
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Manurob filed Critical Manurob
Publication of EP4365371A1 publication Critical patent/EP4365371A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/3604—Devices to connect tools to arms, booms or the like
    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3631—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat with a hook and a transversal locking element
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    • E02F3/3663—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat hydraulically-operated
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    • E02F3/3405—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines and comprising an additional linkage mechanism
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    • E02F3/3414—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines the arms being pivoted at the rear of the vehicle chassis, e.g. skid steer loader
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205—Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles

Definitions

  • the invention relates to a tool-carrying frame intended to be mounted articulated on the boom of a handling machine and intended to be coupled to a tool.
  • the invention also relates to a handling machine equipped with such a tool-carrying frame.
  • tool-carrying frames comprising, in the upper part, hooking members intended to cooperate with complementary members secured to the tool.
  • the hooking members may in particular comprise a pair of bars which extend transversely and coaxially with each other while the complementary members comprise two hooks which are integral with the tool and are arranged to hook respectively on one and the other of the two bars.
  • the structure is inverted, that is to say that the tool holder frame is equipped with hooks intended to cooperate with a pair of bars carried by the tool.
  • the tool holder frame comprises, in the lower part, a crosspiece which is formed from a metal bar and is arranged to cooperate with a pair of support stops formed on fittings welded to the back of the tool.
  • the tool frame also includes one or more locking pins which are adapted and intended to be inserted into locking holes in the tool.
  • the hooks are engaged around the bars and a tipping cylinder is actuated so as to pivot the tool-carrying frame towards an extreme digging position, which makes it possible to bring the crosspiece into contact with the tool’s support stops.
  • the locking rods are thus located opposite the locking orifices and can thus be moved into their locking position in which they penetrate inside said locking orifices.
  • An idea underlying the invention consists of proposing a tool-holder frame making it possible to guarantee that the coupling of said tool-holder frame to a tool has been carried out correctly.
  • the first and second sensors it is possible to check before moving the locking rod towards the locking position, on the one hand, that the first hooking member of the tool holder frame is properly hooked to the complementary organ of the tool and, on the other hand, that the eyelet of the tool is suitably positioned inside the first accommodation space. This makes it possible to eliminate or at least limit the risks that the tool holder frame is not properly coupled to the tool.
  • such a tool holder frame may have one or more of the following characteristics.
  • the first proximity sensor and the second proximity sensor are chosen from mechanical sensors, capacitive sensors, inductive sensors, ultrasonic sensors, Hall effect sensors and optical sensors.
  • the first attachment member is chosen from a bar intended to be attached to a hook forming the first complementary member and a hook intended to be attached to a bar forming the first complementary member.
  • the first sensor is positioned behind the first hooking member.
  • the first hooking member is a bar and the first sensor is positioned behind the first bar.
  • the first hooking member projects laterally outwards from a flange and the first sensor is housed at least partially in an orifice formed in said flange.
  • the first sensor does not protrude laterally outwards relative to the flange.
  • the tool holder frame further comprises a second hooking member which is intended to be hooked to a second complementary member secured to the tool and a third proximity sensor which is positioned opposite a zone intended to accommodate the second complementary member when the second attachment member is attached to said second complementary member and which is arranged to deliver a signal representative of the attachment of the second attachment member to the second complementary member.
  • the third proximity sensor is chosen from mechanical sensors, capacitive sensors, inductive sensors, ultrasonic sensors, Hall effect sensors and optical sensors.
  • the second attachment member is chosen from a bar intended to be attached to a hook forming the second complementary member and a hook intended to be attached to a bar forming the second complementary member.
  • the third sensor is positioned behind the second hooking member.
  • the second hooking member is a second bar and the third sensor is positioned behind the second bar.
  • the second hooking member projects laterally outwards from a flange and the third sensor is housed at least partially in an orifice formed in said flange.
  • the third sensor does not protrude laterally outwards relative to the flange.
  • the tool holder frame comprises a flange and a metal wing which is arranged inside the flange and which defines with the flange, the first housing space.
  • the second sensor is positioned at the rear of the first locking rod.
  • the second sensor is housed at least partially in an orifice made in the metal wing defining the first housing space with the flange.
  • the tool holder frame comprises a fourth proximity sensor and a fifth proximity sensor which are respectively arranged to deliver a signal representative of a positioning of the first locking rod in the locking position and in the unlocked position. This also makes it possible to verify that the locking operations have been carried out correctly so as to further limit the risk of the tool accidentally becoming unhooked from the tool holder frame.
  • the tool holder frame comprises a second housing space intended to receive a second eyelet of the tool having a locking orifice, a second locking rod movable between a locking position in which said second locking rod locking is capable of penetrating the locking orifice of the second eyelet and an unlocked position in which said second locking rod is outside said locking orifice and a sixth proximity sensor which is positioned opposite the second housing space and which is arranged to deliver a signal representative of the positioning of the second eyelet in the second housing space.
  • the sixth proximity sensor is chosen from mechanical sensors, capacitive sensors, inductive sensors, ultrasonic sensors, Hall effect sensors and optical sensors.
  • the tool holder frame comprises a flange and a metal wing which is arranged inside the flange and which defines with the flange, the second housing space.
  • the sixth sensor is positioned at the rear of the second locking rod.
  • the sixth sensor is housed at least partially in an orifice made in the metal wing defining the second housing space with the flange.
  • the first locking rod and the second locking rod are respectively integral with a body and a rod of a locking cylinder mounted floating on the tool holder frame.
  • the first locking rod and the second locking rod are each integral with the body or the rod of the locking cylinder and are each equipped with a sleeve, each of the locking rods passing through an orifice provided in a metal wing and an orifice in a plate, each sleeve being positioned between one of the plate and one of the metal wings so that said sleeves each abut against one of the metal wings when the first and second rods of locking are in the locking position and are each abutting against one of the plates when the first and the second locking rods are in the unlocked position.
  • the fourth proximity sensor is fixed to one of the body and the rod of the locking cylinder and is arranged opposite an element which is integral with the other of the body and the rod of the locking cylinder.
  • locking cylinder and which is only located in a field of perception of the fourth proximity sensor when the locking cylinder reaches an end position corresponding to the locking position of the first locking rod and the second locking rod
  • the fifth proximity sensor being fixed to one of the body and the rod of the cylinder locking and being arranged opposite an element which is integral with the other among the body and the rod of the locking cylinder and which is only located in a field of perception of the fifth proximity sensor when the locking cylinder reaches a end position corresponding to the unlocked position of the first locking rod and the second locking rod.
  • the tool holder frame comprises a crosspiece which is arranged to cooperate with a pair of tool support stops.
  • the tool holder frame includes a reader configured to read a unique identifier contained in a radio tag fitted to the tool.
  • such a handling machine may have one or more of the following characteristics.
  • such a handling machine is particularly advantageous in that, on the one hand, it is autonomous and on the other hand, it is versatile and can thus carry out a wide variety of handling operations due to its capacity to 'couple autonomously to a plurality of different tools.
  • the steering member and a steering cylinder.
  • the motor is an electric motor.
  • the lifting cylinder has a first end pivotally mounted on the boom and a second end pivotally mounted on the chassis.
  • the dumping cylinder is pivotally mounted, on the one hand, on the boom and, on the other hand, on a beam, a dumping rod being pivotally mounted on the beam and on the tool-carrying frame .
  • the autonomous coupling module is configured to control at least the lifting cylinder and the dumping cylinder, and optionally the motor and the steering member, so that the first and second hooking members of the tool holder frame cooperate with the first and second complementary members secured to the tool and that a crosspiece comes to bear against at least one support stop of the tool.
  • the autonomous coupling module is configured to move the locking rod from the unlocked position to the locking position after the crosspiece is pressed against the support stop of the tool.
  • the autonomous coupling module is configured to compare a unique identifier contained in a radio tag fitted to the tool with identification information of the tool included in instructions representative of a mission to be carried out .
  • the handling machine further comprises one or more visual indicators configured to display information representative of the signals delivered by the first proximity sensor and the second proximity sensor and, optionally to display information representative of the signals delivered by the third, fourth, fifth and sixth proximity sensors.
  • Such an embodiment is particularly advantageous for informing the driver of the attachment of the first attachment member and the position of the first eyelet when the machine is intended to be driven by a driver.
  • the tool holder frame comprises an electrical connection member comprising two pins which are intended to be electrically connected to two complementary pins connected to each other of a complementary electrical connection member fixed to the tool, the machine further comprising a control unit which is configured to transmit a signal to one of the two pins and compare it with the signal received by the other of the two pins. This makes it possible to determine whether the electrical connection member has been correctly connected to the complementary electrical connection member of the tool.
  • the invention proposes an assembly comprising at least one aforementioned handling machine and at least one tool comprising a first member complementary intended to be hooked to the first hooking member of the tool holder frame and a first eyelet which has a locking orifice and is intended to be received in the first housing space.
  • the “longitudinal” direction of the machine corresponds to the front-to-back orientation. Furthermore, the “transverse” direction is oriented perpendicular to the longitudinal direction.
  • the terms “rear” and “front” correspond respectively to the abbreviations AR and AV indicated in the figures and are used to define the relative position of one element with respect to another in the longitudinal direction.
  • the terms “front” and “rear” are adopted here in relation to the direction of loading of the tool, that is to say that the tool is positioned at the front of the machine. This definition does not prefigure the preferred direction of movement of the machine which can therefore occur either forwards or backwards.
  • a handling machine 1 intended to be equipped with a tool-carrying frame 2.
  • the machine 1 comprises a chassis, not visible, and an arrow 3 which is mounted articulated on the chassis by an articulation device described by following, and at the end of which the tool holder frame 2 is mounted, visible on the figure 1 , intended to receive a tool 4.
  • tool 4 we designate, for example, forks or a bucket, such as a simple bucket, a silage scooping bucket, a distributor bucket or others.
  • the machine 1 comprises two axles, a front axle 5 and a rear axle 6, which are each mounted on the chassis along a transverse axis and are each equipped with two wheels, one on the left and the other on the right.
  • the two front 5 and rear 6 axles are steered axles, that is to say they are equipped with steering members making it possible to vary the orientation of the wheels relative to the longitudinal direction of the machine 1
  • each of the front 5 and rear 6 axles is equipped with a steering cylinder allowing the orientation of the wheels of said front 5 or rear 6 axle to be changed.
  • the machine 1 comprises at least one electric motor, not illustrated, which is fixed to the chassis and which is coupled to at least one of the front axles 5 or rear 6, and preferably to both, via a device transmission, mechanical or hydraulic.
  • the machine 1 also includes an electrical energy storage device, not visible, which includes one or more batteries and which is connected to the electric motor in order to supply it with electrical energy.
  • the boom 3 comprises two lifting arms 7, 8 which extend longitudinally, parallel to each other and which are arranged on either side of the median longitudinal plane of the machine 1
  • the two lifting arms 7, 8 are connected to each other by means of crosspieces.
  • the boom 3 is mounted movable relative to the chassis between an extreme lowered position, shown on the figure 2 , and an extreme raised position, shown on the Figure 3 .
  • the arrow 3 is thus capable of taking a plurality of positions between the two aforementioned extreme positions and in particular a transport position, represented on the figure 1 in which the tool-carrying frame 2 is positioned at a sufficient distance from the ground so as not to degrade the ground clearance of the machine 1.
  • the boom 3 is mounted articulated on the chassis by means of an articulation device comprising two connecting rods, namely a front connecting rod 9 and a rear connecting rod 10, in particular visible on the Figure 3 .
  • the rear connecting rod 10 is pivotally mounted, on the one hand, on the chassis and, on the other hand, on the boom 3.
  • the front connecting rod 9 is also pivotally mounted, on the one hand, on the chassis and, on the other hand, on arrow 3.
  • the four aforementioned geometric pivot axes are parallel to each other and oriented transversely.
  • the machine 1 includes a lifting cylinder 11, also shown on the Figure 3 , allowing arrow 3 to move between the extreme lowered position and the extreme raised position.
  • the lifting cylinder 11 has one end which is hingedly mounted on the chassis and another end which is hingedly mounted on the boom 3.
  • the handling machine 1 is an autonomous machine. It therefore does not have a cabin intended to accommodate a driver.
  • the machine 1 comprises at least one spatial detection sensor 12, that is to say a sensor generating signals which include information representative of the position of the objects located in the environment of the machine 1.
  • the spatial detection sensor 12 is fixed on a projecting portion 13 which projects, between the two lifting arms 7, 8, upwards, beyond said lifting arms 7, 8 when the arrow 3 is in the transport position or in the extreme lowered position.
  • the spatial detection sensor 12 is chosen from cameras and in particular stereoscopic cameras, time-of-flight cameras, LIDARS, radars and ultrasonic sensors.
  • the spatial detection sensor 12 is a stereoscopic camera.
  • the machine 1 comprises at least one other spatial position sensor, which is advantageously of a different type from the spatial detection sensor 12 described above and making it possible to ensure redundancy of the information collected.
  • the machine 1 may in particular include other spatial position sensors, such as LIDARS for example, at the front and rear of the machine 1, for example under its chassis.
  • LIDARS spatial position sensors
  • On the figure 1 we schematically observe the position of a spatial detection sensor 14, such as a LIDAR for example, placed at the front of the machine 1 under its chassis.
  • the spatial detection sensors 12 are particularly capable of delivering signals comprising information representative of the position of a tool 4 and the organic materials to be loaded.
  • the tool holder frame 2 is intended to be secured to a tool 4 and is mounted articulated at the front end of the boom 3 around an axis A.
  • the tool holder frame 2 is thus capable of taking a plurality of positions between two extreme positions, namely an extreme digging position and an extreme dumping position.
  • a tipping cylinder 15 acts on the tool-carrying frame 2 via a balance 16 so as to make it pivot around the axis A, relative to the arrow 3.
  • the tipping cylinder 15 has a first end which is mounted articulated on the arrow 3 and a second end which is mounted articulated on the balance 16.
  • the two ends of the balance 16 are respectively mounted articulated on the arrow 3 and on a tipping rod 17 which is, in addition, mounted articulated on the tool-carrying frame 2 so that the pivoting movement of the balance 16 causes the pivoting of the tool holder frame 2 around axis A.
  • the tool holder frame 2 comprises a pair of flanges 18, 19, for example metallic, which are respectively arranged at one and the other of the two lateral ends of the tool holder frame 2.
  • the flanges 18, 19 are fixed to each other by a crosspiece 20, high, and a crosspiece 21, low.
  • the tool holder frame 2 comprises, in the upper part, hooking members intended to cooperate with complementary members secured to the tool 4.
  • the hooking members comprise a pair of bars 22, 23 extending transversely and coaxially to one another while the complementary members comprise two hooks 24, 25, particularly visible on the figure 4 , which are integral with the tool 4 and are arranged to hook respectively on one and the other of the two bars 22, 23.
  • the two bars 22, 23 are here welded to one and the other other of the two flanges 18, 19. Note that, according to another embodiment, the structure is inverted, that is to say that the tool holder frame 2 is equipped with hooks intended to cooperate with a pair of bars carried using tool 4.
  • the crosspiece 21 is formed from a metal bar and is arranged to cooperate with a pair of support stops 26, 27 which are here formed on fittings 28, 29 welded to the back of the tool 4, visible on the Figure 4 .
  • the tool holder frame 2 includes a locking device visible on the figure 5 .
  • the locking device comprises locking rods 30, 31 which extend transversely and are capable and intended to be inserted into locking orifices 32, 33 of the tool 4, also visible on the figure 4 .
  • the openings of locking 32, 33 are, for example, provided in eyelets 34, 35 projecting rearwardly from the lower part of the fittings 28, 29.
  • the tool holder frame 2 comprises two metal wings 36, 37, here in the shape of an inverted L, which are each fixed to one of the flanges 18, 19 and which define, with said flange 18, 19, a housing space 38 , 39 to receive the locking orifices 32, 33 - and more particularly the eyelets 34, 35 in which said locking orifices 32, 33 are provided - when the tool 4 has been correctly positioned on the tool holder frame 2 in such a manner to be attached to it.
  • the upper branch of the metal wings 36, 37 is welded to one of the metal flanges 18, 19 while the lower branch is welded to the crosspiece 21.
  • the locking rods 30, 31 are movable transversely from the inside to the outside from an unlocked position in which they are outside said locking orifices 32, 33 towards a locking position in which they are capable of being positioned inside one of the locking holes 32, 33.
  • the tool holder frame 2 comprises a locking cylinder 40 making it possible to move the locking rods 30, 31 between the locking position and the unlocked position.
  • the locking cylinder 40 is a double-acting cylinder extending transversely.
  • the locking cylinder 40 is mounted “floating” on the tool holder frame 2 which means that neither its body 41 nor its rod 42 are immobilized in translation, the abutment of one against a fixed part during the extension of said locking cylinder 40 having the effect of distributing the thrust force so that the other in turn abuts against a fixed part. More particularly, the locking cylinder 40 is positioned between two plates 43, 44 which are fixed relative to the metal flanges 18, 19 and which are themselves located between the two metal wings 36, 37.
  • each of the locking rods 30, 31 is equipped with a sleeve 45, 46 which is fixed to said locking rod, for example by means of a pin 47, 48 and is fixed to the body 41 or to the rod 42 of the locking cylinder 40.
  • the metal wings 36, 37 each have an orifice which is crossed by one of the locking rods 30, 31.
  • the two plates 43, 44 each have an orifice which is crossed by the one of the locking rods 30, 31.
  • the diameter of the orifices is, however, less than that of the sleeves 45, 46.
  • the metal wings 36, 37 thus each form an abutment piece against which one of the sleeves 45, 46 comes into contact stop during locking while the plates 43, 44 each form a stop part against which one of the sleeves 45, 46 abuts during unlocking.
  • the tool holder frame 2 In order to couple a tool 4 to the tool holder frame 2, the tool holder frame 2 is positioned relative to the tool 4 so that the hooks 24, 25 are engaged around the bars 22, 23.
  • the dumping cylinder 15 is also actuated so as to pivot the tool holder frame 2 towards the extreme digging position, which makes it possible to bring the crosspiece 21 into contact with the support stops 26, 27 of the tool 4.
  • the eyelets 34, 35 are then each arranged in one of the corresponding housing spaces 38, 39, provided between one of the metal flanges 18, 19 and one of the metal wings 36, 37.
  • the locking orifices 32, 33 are thus positioned facing and in the axis of the locking rods 30, 31.
  • the locking cylinder 40 is biased in the direction of its extension.
  • the two sleeves 45, 46 then move outwards until they abut against the metal wings 36, 37, which corresponds to the maximum extension of the locking cylinder 40.
  • the rods of locking 30, 31 are then positioned inside the locking orifices 32, 33 formed in the eyelets 34, 35 of the tool 4.
  • the tool holder frame 2 is also equipped with a first housing 49, provided with a set of fluid connection members 67, 68, 69, 70 visible on the figure 8 , which is intended to be coupled to a second housing, not illustrated, of the tool 4 which is equipped with a set of complementary fluidic connection members.
  • the housing 49 also includes an electrical connection member 71 which is intended to be electrically connected to a complementary electrical connection member, also not illustrated, of the tool 4.
  • the fluidic connection members 67,68, 69, 70 serve to connect one or more hydraulic or pneumatic control circuits, on board the handling machine 1, to hydraulic or pneumatic control members, such as control cylinders or hydraulically controlled motors, equipping the tool 4.
  • the member electrical connection 71 ensures an electrical connection between the handling machine 1 and equipment on board the tool 4, such as sensors, actuators or electric motors.
  • the electrical connection member 71 also has the function of allowing verification of the coupling of the housing 49 of the tool holder frame 2 to that of the tool 4.
  • the tool holder frame 2 comprises two proximity sensors 50, one of which is shown on the Figure 6 , which are respectively positioned opposite one and the other of the two zones intended to receive the complementary attachment members of the tool 4, that is to say the hooks 24, 25 in the embodiment represented.
  • each proximity sensor 50 has a detection field which is oriented to detect the presence of the complementary attachment members of the tool 4 when these are correctly engaged with the attachment members of the tool holder frame 2
  • the proximity sensors 50 can be mechanical sensors but are advantageously non-contact sensors which are, for example, chosen from capacitive sensors, inductive sensors, ultrasonic sensors, Hall effect sensors and optical sensors. .
  • the proximity sensors 50 are preferably inductive sensors.
  • each proximity sensor 50 is housed at least partially in an orifice provided in one of the flanges 18, 19 and is placed behind one of the bars 22, 23.
  • Each proximity sensor 50 thus allows to detect the presence of one of the hooks 24, 25 of the tool 4, when said hook 24, 25 is properly engaged on the bar 22, 23.
  • the proximity sensors 50 do not protrude laterally outwards relative to the flange 18, 19..
  • Such an arrangement of the proximity sensors 50, in orifices made in the flanges 18, 19, behind the bars 22, 23, offers a location protected from possible impacts with the tool 4 or any other external object.
  • the tool holder frame 2 also includes proximity sensors 51, 52 which make it possible to detect that the eyelets 34, 35 of the tool 4 are correctly positioned in their respective housing space 38, 39.
  • the proximity sensors 51, 52 are advantageously arranged at the rear of the locking rods 30, 31, and partially housed in orifices made in the metal wings 36, 37, which offers them a location protected from shocks. with tool 4 or any other external object.
  • the proximity sensors 51, 52 are arranged opposite the end of the eyelets 34, 35 when they are correctly positioned.
  • the proximity sensors 51, 52 are positioned so that, when the eyelets 34, 35 are suitably positioned, their field of perception straddles the end of one of the eyelets 34, 35 and an unoccupied zone of the accommodation space 38, 39.
  • Such an arrangement of the proximity sensors 51, 52 makes it possible to determine with even greater reliability that the eyelets 34, 35 are correctly positioned relative to the tool holder frame 2.
  • the proximity sensors 51, 52 are here fixed to the metal wings 36, 37, which offers them a location more protected from shocks than if they were fixed on the side flanges 18, 19.
  • the aforementioned proximity sensors 51, 52 are advantageously contactless sensors which are, for example, chosen from mechanical sensors, capacitive sensors, inductive sensors, ultrasonic sensors, Hall effect sensors and optical sensors.
  • the proximity sensors 51, 52 are also inductive sensors.
  • the tool holder frame 2 also includes two proximity sensors 53, 54, one of which, referenced 53, makes it possible to detect that the locking cylinder 40 has reached its end position corresponding to the locking position locking rods 30, 31 and the other of which, referenced 54, makes it possible to detect that the locking cylinder 40 has reached its other end position corresponding to the unlocked position of the locking rods 30, 31.
  • the proximity sensor 53 is fixed to the body 41 of the locking cylinder 40 while a metal element 55 is integral with the rod 42 of the locking cylinder 40.
  • the metal element 55 is placed opposite the proximity sensor 53 and does not is located in the field of perception of said proximity sensor 53 only when the locking cylinder 40 has reached the end position corresponding to the locking position.
  • the proximity sensor 54 is fixed to the rod 42 of the locking cylinder 40 and is arranged opposite a metal element 56 which is integral with the body 41 of the locking cylinder 40 and which is not located in the field of perception of said sensor proximity switch 54 only when the locking cylinder 40 has reached the end position corresponding to the unlocked position.
  • the aforementioned proximity sensors 53, 54 are advantageously contactless sensors which are, for example, chosen from capacitive sensors, inductive sensors, ultrasonic sensors, Hall effect sensors and optical sensors. In the embodiment shown, the proximity sensors 53, 54 are also inductive sensors.
  • the proximity sensors 50, 51, 52, 53, 54 are equipped with one or more light-emitting diodes which are configured to light up when the proximity sensor detects a presence. This makes it possible in particular, when mounting said proximity sensors 50, 51, 52, 53, 54, to verify that they are active and to facilitate verification of their positioning on the tool holder frame 2.
  • the tool holder frame 2 is also equipped with a radio tag reader 57, of the type designated by the acronym RFID for “Radio Frequency Identification” in English.
  • the tools 4 are each equipped with a radio tag of the aforementioned type which includes a unique identifier. Thus, as will be detailed further below, it is possible to verify that the tool 4 which has been coupled to the tool holder frame 2 is the correct one.
  • the control unit 58 is further equipped with processing means for processing the signals collected by the spatial position sensor(s) 12, 14 and delivering information relating to the position of objects in the environment of the machine 1 and in particular the tool 4 which must be coupled to the tool holder frame 2.
  • the information includes in particular three-dimensional coordinates of a plurality of points on the surface of the objects.
  • the control unit 58 is configured to generate instructions to the electric motor 59 which is coupled to at least one of the front 5 and rear 6 axles via a transmission device.
  • the control unit 58 is also configured to provide control of the hydraulic control circuit which controls the lifting cylinder 11, the dumping cylinder 15, the steering cylinders 60, 61 and the locking cylinder 40.
  • the circuit hydraulic control system comprises in particular a reservoir 62, a pump 63 connected to the reservoir 62 as well as a flow sharing distributor 64.
  • the pump 63 is also supplied with electrical energy by the electrical energy storage device described above.
  • the flow sharing distributor is configured to implement communication the hydraulic fluid coming from the pump 63 with the lifting cylinder 11, the dumping cylinder 15, the steering cylinder 60 of the front axle 5, the steering cylinder 61 of the rear axle 6, the locking cylinder 40 or simultaneously with several of said cylinders.
  • control unit 58 notably comprises an independent coupling module 65 which is used to couple a tool 4 to the tool-carrying frame 2.
  • the autonomous coupling module 65 is configured to move the machine 1 in order to position it relative to said tool 4 in a relative coupling position as a function of at least one of the signals delivered by the spatial position sensors 12, 14.
  • the autonomous coupling module 65 comprises processing means configured to process at least one of the signals collected by the spatial position sensor(s) and deliver positioning information of the tool 4 representative of the position and orientation of the tool 4 relative to the machine 1.
  • the information includes in particular three-dimensional coordinates of at least two characteristic points of the tool 4.
  • the autonomous coupling module 65 is configured to control, based on the positioning information of the tool 4, the movement of the machine 1 by controlling the electric motor 59 and the steering cylinders 60, 61 so that that -this is located in a relative coupling position in which the attachment members of the tool holder frame 2 (the bars 22, 23 in the embodiment shown) are located opposite the complementary members of the tool 4 ( the hooks 24, 25 in the embodiment shown).
  • the independent coupling module 65 controls the lifting cylinder 11 and the dumping cylinder 15 so as to engage the attachment members of the tool-carrying frame 2 in the complementary members of the tool 4.
  • the autonomous coupling module 65 can also control the electric motor 59 and the steering cylinders 60, 61 in order to move the machine 1 simultaneously with the movement of the boom 3 and the support frame. tool 2 for engage the attachment members of the tool holder frame 2 in the complementary members of the tool 4.
  • the autonomous coupling module 65 controls the tipping cylinder 15 in order to ensure the pivoting of the tool-carrying frame 2 towards the extreme digging position so that the crosspiece 21 comes to bear against the support stops 26, 27 of the tool 4 and that the eyelets 34, 34 are housed in their respective housing space 39, 40 in a position in which the locking orifices 32, 33 are located in the axis locking rods 30, 31.
  • the autonomous coupling module 65 processes the signals delivered by the proximity sensor 53 and thus makes it possible to verify that the locking cylinder 40 has reached its end position corresponding to the locking position of the locking rods 30, 31.
  • the electrical connection member 71 comprises a plurality of pins, two of which, referenced 72 and 73, are intended to be electrically connected to two complementary pins which are connected to each other and belong to the complementary electrical connection member mounted on the tool 4.
  • the autonomous coupling module 65 is configured to transmit a signal to one of the two aforementioned pins and compare it with the signal received by the other of said pins in order to determine whether the electrical connection member 70 has been correctly connected to the complementary electrical connection member.
  • each of the tools 4 is equipped with a radio tag 66, of the type designated by the acronym RFID for “Radio Frequency Identification” in English, which includes a unique identifier while the machine is equipped with a reader 57 capable of reading the unique identifier contained in the radio tag.
  • the autonomous coupling module 65 is thus able to compare the unique identifier of the radio tag 66 with the tool identifier 4 referenced in the mission instructions to be carried out. This makes it possible to verify that the tool 4 which has been coupled to the tool holder frame 2 is the correct one.
  • the handling machine 1 is not an autonomous machine 1 and therefore requires the presence of an operator to move the vehicle and ensure the operations of coupling a tool 4 to the door frame -tool 2.
  • control unit 58 can be produced in different forms, in a unitary or distributed manner, by means of hardware and/or software components.
  • Usable hardware components are specific ASIC integrated circuits, FPGA programmable logic networks or microprocessors.
  • Software components can be written in different programming languages, for example C, C++, Java or VHDL. This list is not exhaustive.

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Abstract

L'invention concerne un cadre porte-outil (2) destiné à être monté articulé sur la flèche (3) d'une machine (1) de manutention et destiné à être accouplé à un outil (4); ledit cadre porte-outil (2) comportant au moins un premier organe d'accrochage (22) destiné à être accroché à un premier organe complémentaire (24) solidaire de l'outil (4); au moins un premier espace de logement (38) destiné à recevoir un premier oeillet (34) de l'outil (4)présentant un orifice de verrouillage (32) ; un premier capteur de proximité qui est positionné en regard d'une zone destinée à accueillir le premier organe complémentaire (24) ; et un deuxième capteur de proximité (51) qui est positionné en regard du premier espace de logement (38). Figure à publier: 5

Description

    Domaine technique
  • L'invention se rapporte à un cadre porte-outil destiné à être monté articulé sur la flèche d'une machine de manutention et destiné à être accouplé à un outil.
  • L'invention concerne également une machine de manutention équipée d'un tel cadre porte-outil.
    • Arrière-plan technologique
  • Dans l'état de la technique, il est connu des cadres porte-outil comportant en partie haute, des organes d'accrochage destinés à coopérer avec des organes complémentaires solidaires de l'outil. Les organes d'accrochage peuvent notamment comporter une paire de barreaux qui s'étendent transversalement et coaxialement l'un à l'autre tandis que les organes complémentaires comportent deux crochets qui sont solidaires de l'outil et sont agencés pour venir s'accrocher respectivement sur l'un et l'autre des deux barreaux. Selon une variante, la structure est inversée, c'est-à-dire que le cadre porte-outil est équipé de crochets destinés à coopérer avec une paire de barreaux portés par l'outil. Le cadre porte-outil comporte, en partie basse, une traverse qui est formée d'une barre métallique et est agencée pour coopérer avec une paire de butées d'appui formées sur des ferrures soudées au dos de l'outil. Le cadre porte-outil comporte également une ou plusieurs tiges de verrouillage qui sont aptes et destinées à être insérées dans des orifices de verrouillage de l'outil.
  • Afin d'accoupler un outil au cadre porte-outil, on engage les crochets autour des barreaux et un vérin de bennage est actionné de façon à faire pivoter le cadre porte-outil en direction d'une position extrême de cavage, ce qui permet de mettre en contact la traverse avec les butées d'appui de l'outil. Les tiges de verrouillage se situent ainsi en regard des orifices de verrouillage et peuvent ainsi être déplacées dans leur position de verrouillage dans laquelle elles pénètrent à l'intérieur desdits orifices de verrouillage. Un tel cadre porte-outil est, par exemple, décrit dans la demande de brevet FR2869054 .
  • De tels cadres porte-outil ne sont pas pleinement satisfaisants. En particulier, il existe un risque que l'outil et le cadre porte-outil ne soient pas convenablement accouplés l'un à l'autre. Dans un tel cas, l'outil est donc susceptible de se décrocher, ce qui pose de réels problèmes de sécurité.
  • Il est certes possible à un conducteur de la machine de descendre de la machine afin de vérifier visuellement que l'outil est correctement accouplé au cadre porte-outil. Toutefois, de telles vérifications sont consommatrices de temps et peu commodes. En tout état de cause, de telles vérifications ne peuvent pas être réalisées par un conducteur lorsque le cadre porte-outil est monté sur une machine de manutention autonome, c'est-à-dire une machine qui est capable de se déplacer, de procéder à des opérations de manutention et à des opérations d'accouplement/désaccouplement de l'outil au cadre porte-outil de manière automatisée, sans intervention d'un conducteur.
    • Résumé
  • Une idée à la base de l'invention consiste à proposer un cadre porte-outil permettant de garantir que l'accouplement dudit cadre porte-outil à un outil a été réalisé correctement.
  • Selon un premier aspect, l'invention propose un cadre porte-outil destiné à être monté articulé sur la flèche d'une machine de manutention et destiné à être accouplé à un outil; ledit cadre porte-outil comportant :
    • au moins un premier organe d'accrochage destiné à être accroché à un premier organe complémentaire solidaire de l'outil;
    • au moins un premier espace de logement destiné à recevoir un premier oeillet de l'outil présentant un orifice de verrouillage ; et
    • au moins une première tige de verrouillage mobile entre une position de verrouillage dans laquelle ladite première tige de verrouillage est apte à pénétrer dans l'orifice de verrouillage du premier oeillet et une position déverrouillée dans laquelle ladite première tige de verrouillage est hors dudit orifice de verrouillage; ledit cadre porte-outil étant remarquable en ce qu'il comporte :
    • un premier capteur de proximité qui est positionné en regard d'une zone destinée à accueillir le premier organe complémentaire solidaire de l'outil lorsque le premier organe d'accrochage est accroché audit premier organe complémentaire et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif de l'accrochage du premier organe d'accrochage au premier organe complémentaire ; et
    • un deuxième capteur de proximité qui est positionné en regard du premier espace de logement et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif du positionnement du premier oeillet dans le premier espace de logement.
  • Ainsi, grâce au premier et au deuxième capteurs, il est possible de vérifier avant de déplacer la tige de verrouillage vers la position de verrouillage, d'une part, que le premier organe d'accrochage du cadre porte-outil est convenablement accroché à l'organe complémentaire de l'outil et, d'autre part, que l'oeillet de l'outil est convenablement positionné à l'intérieur du premier espace de logement. Ceci permet de supprimer ou pour le moins de limiter les risques que le cadre porte-outil ne soit pas convenablement accouplé à l'outil.
  • Selon des modes de réalisation, un tel cadre porte-outil peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
  • Selon un mode de réalisation, le premier capteur de proximité et le deuxième capteur de proximité sont choisis parmi les capteurs mécaniques, les capteurs capacitifs, les capteurs inductifs, les capteurs à ultra-sons, les capteurs à effet Hall et les capteurs optiques.
  • Selon un mode de réalisation, le premier organe d'accrochage est choisi parmi un barreau destiné à être accroché à un crochet formant le premier organe complémentaire et un crochet destiné à être accroché à un barreau formant le premier organe complémentaire.
  • Selon un mode de réalisation, le premier capteur est positionné derrière le premier organe d'accrochage.
  • Selon un mode de réalisation, le premier organe d'accrochage est un barreau et le premier capteur est positionne derrière le premier barreau.
  • Selon un mode de réalisation, le premier organe d'accrochage fait saillie latéralement vers l'extérieur depuis une flasque et le premier capteur est logé au moins partiellement dans un orifice ménagé dans ladite flasque.
  • De manière avantageuse, le premier capteur ne dépasse par latéralement vers l'extérieur par rapport à la flasque.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comporte en outre un deuxième organe d'accrochage qui est destiné à être accroché à un deuxième organe complémentaire solidaire de l'outil et un troisième capteur de proximité qui est positionné en regard d'une zone destinée à accueillir le deuxième organe complémentaire lorsque le deuxième organe d'accrochage est accroché audit deuxième organe complémentaire et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif de l'accrochage du deuxième organe d'accrochage au deuxième organe complémentaire.
  • Selon un mode de réalisation, le troisième capteur de proximité est choisi parmi les capteurs mécaniques, les capteurs capacitifs, les capteurs inductifs, les capteurs à ultra-sons, les capteurs à effet Hall et les capteurs optiques.
  • Selon un mode de réalisation, le deuxième organe d'accrochage est choisi parmi un barreau destiné à être accroché à un crochet formant le deuxième organe complémentaire et un crochet destiné à être accroché à un barreau formant le deuxième organe complémentaire.
  • Selon un mode de réalisation, le troisième capteur est positionné derrière le deuxième organe d'accrochage.
  • Selon un mode de réalisation, le deuxième organe d'accrochage est un deuxième barreau et le troisième capteur est positionne derrière le deuxième barreau.
  • Selon un mode de réalisation, le deuxième organe d'accrochage fait saillie latéralement vers l'extérieur depuis une flasque et le troisième capteur est logé au moins partiellement dans un orifice ménagé dans ladite flasque.
  • De manière avantageuse, le troisième capteur ne dépasse par latéralement vers l'extérieur par rapport à la flasque.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comporte une flasque et une aile métallique qui est disposée à l'intérieur de la flasque et qui définit avec la flasque, le premier espace de logement.
  • Selon un mode de réalisation, le deuxième capteur est positionné à l'arrière de la première tige de verrouillage.
  • Selon un mode de réalisation, le deuxième capteur est logé au moins partiellement dans un orifice ménagé dans l'aile métallique définissant le premier espace de logement avec la flasque.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comporte un quatrième capteur de proximité et un cinquième capteur de proximité qui sont respectivement agencés pour délivrer un signal représentatif d'un positionnement de la première tige de verrouillage dans la position de verrouillage et dans la position déverrouillée. Ceci permet en outre de vérifier que les opérations de verrouillage se sont correctement déroulées de sorte à limiter encore davantage les risques que l'outil ne se décroche accidentellement du cadre porte-outil.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comprend un deuxième espace de logement destiné à recevoir un deuxième oeillet de l'outil présentant un orifice de verrouillage, une deuxième tige de verrouillage mobile entre une position de verrouillage dans laquelle ladite deuxième tige de verrouillage est apte à pénétrer dans l'orifice de verrouillage du deuxième oeillet et une position déverrouillée dans laquelle ladite deuxième tige de verrouillage est hors dudit orifice de verrouillage et un sixième capteur de proximité qui est positionné en regard du deuxième espace de logement et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif du positionnement du deuxième oeillet dans le deuxième espace de logement.
  • Selon un mode de réalisation, le sixième capteur de proximité est choisi parmi les capteurs mécaniques, les capteurs capacitifs, les capteurs inductifs, les capteurs à ultra-sons, les capteurs à effet Hall et les capteurs optiques.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comporte une flasque et une aile métallique qui est disposée à l'intérieur de la flasque et qui définit avec la flasque, le deuxième espace de logement.
  • Selon un mode de réalisation, le sixième capteur est positionné à l'arrière de la deuxième tige de de verrouillage.
  • Selon un mode de réalisation, le sixième capteur est logé au moins partiellement dans un orifice ménagé dans l'aile métallique définissant le deuxième espace de logement avec la flasque.
  • Selon un mode de réalisation, la première tige de verrouillage et la deuxième tige de verrouillage sont respectivement solidaires d'un corps et d'une tige d'un vérin de verrouillage monté flottant sur le cadre porte-outil.
  • Selon un mode de réalisation, la première tige de verrouillage et la deuxième tige de verrouillage sont chacune solidaires du corps ou de la tige du vérin de verrouillage et sont chacune équipées d'un manchon, chacune des tiges de verrouillage traversant un orifice ménagé dans une aile métallique et un orifice dans une plaquette, chaque manchon étant positionné entre l'une des plaquette et l'une des ailes métalliques de sorte que lesdits manchons sont chacun en butée contre l'une des ailes métalliques lorsque la première et la deuxième tiges de verrouillage sont en position de verrouillage et sont chacun en butée contre l'une des plaquettes lorsque la première et la deuxième tiges de verrouillage sont en position déverrouillée.
  • Selon un mode de réalisation, le quatrième capteur de proximité est fixé à l'un parmi le corps et la tige du vérin de verrouillage et est disposé en regard d'un élément qui est solidaire de l'autre parmi le corps et la tige du vérin de verrouillage et qui ne se situe dans un champ de perception du quatrième capteur de proximité que lorsque le vérin de verrouillage atteint une position de fin de course correspondant à la position de verrouillage de la première tige de verrouillage et de la deuxième tige de verrouillage, le cinquième capteur de proximité étant fixé à l'un parmi le corps et la tige du vérin de verrouillage et étant disposé en regard d'un élément qui est solidaire de l'autre parmi le corps et la tige du vérin de verrouillage et qui ne se situe dans un champ de perception du cinquième capteur de proximité que lorsque le vérin de verrouillage atteint une position de fin de course correspondant à la position déverrouillée de la première tige de verrouillage et de la deuxième tige de verrouillage.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comporte une traverse qui est agencée pour coopérer avec une paire de butées d'appui de l'outil.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comporte un lecteur configuré pour lire un identifiant unique contenu dans une radio-étiquette équipant l'outil.
  • Selon un deuxième aspect, l'invention propose une machine de manutention comportant :
    • un châssis ;
    • une flèche qui est montée articulée sur le châssis entre une position extrême abaissée et une position extrême relevée ; et
    • un cadre porte-outil du type précité qui est monté pivotant sur la flèche entre une position extrême de cavage et une position extrême de déversement.
  • Selon des modes de réalisation, une telle machine de manutention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
  • Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte :
    • un essieu avant et un essieu arrière qui sont chacun montés sur le châssis selon un axe transversal ; au moins l'un desdits essieux avant et arrière étant directeur et commandé par un organe de direction ;
    • un moteur qui est accouplé à au moins l'un des essieux avant et arrière par un dispositif de transmission ;
    • un vérin de levage qui est agencé pour déplacer la flèche entre la position extrême abaissée et la position extrême relevée ;
    • un vérin de bennage qui est agencé pour déplacer le cadre porte-outil entre la position extrême de cavage et la position extrême de déversement ;
    • au moins un capteur de détection spatiale apte à délivrer un signal comportant des informations représentatives de la position d'un outil ;
    • une unité de commande qui comporte un module d'accouplement autonome qui est configuré pour :
    • traiter le signal délivré par l'au moins un capteur de détection spatiale et délivrer des informations de positionnement de l'outil représentatives de la position et de l'orientation de l'outil par rapport à la machine ;
    • commander au moins l'organe de direction et le moteur en fonction des informations de positionnement de l'outil de manière à positionner la machine par rapport au cadre porte-outil dans une position relative d'accouplement ; et
    • commander au moins le vérin de levage et le vérin de bennage lorsque la machine est dans ladite position relative d'accouplement afin d'accoupler de manière autonome l'outil au cadre porte-outil.
  • Ainsi, une telle machine de manutention est particulièrement avantageuse en ce que, d'une part, elle est autonome et d'autre part, elle est polyvalente et peut ainsi réaliser une grande diversité d'opérations de manutention en raison de sa capacité à s'accoupler de manière autonome à une pluralité d'outils différents.
  • Selon un mode de réalisation, l'organe de direction et un vérin de direction.
  • Selon un mode de réalisation, le moteur est un moteur électrique.
  • Selon un mode de réalisation, le vérin de levage comporte une première extrémité montée pivotante sur la flèche et une deuxième extrémité montée pivotante sur le châssis.
  • Selon un mode de réalisation, le vérin de bennage est monté pivotant, d'une part, sur la flèche et, d'autre part, sur un balancier, une bielle de bennage étant montée pivotante sur le balancier et sur le cadre porte-outil.
  • Selon un mode de réalisation, le module d'accouplement autonome est configuré pour piloter au moins le vérin de levage et le vérin de bennage, et optionnellement le moteur et l'organe de direction, afin que les premier et deuxième organes d'accrochage du cadre porte-outil coopèrent avec les premier et deuxième organes complémentaires solidaires de l'outil et qu'une traverse vienne en appui contre au moins une butée d'appui de l'outil.
  • Selon un mode de réalisation, le module d'accouplement autonome est configuré pour déplacer la tige de verrouillage de la position déverrouillée jusqu'à la position de verrouillage après la mise en appui de la traverse contre la butée d'appui de l'outil.
  • Selon un mode de réalisation, le module d'accouplement autonome est configuré pour comparer un identifiant unique contenu dans une radio-étiquette équipant l'outil avec une information d'identification de l'outil incluse dans des instructions représentatives d'une mission à réaliser.
  • Selon un mode de réalisation, le module d'accouplement autonome est configuré pour :
    • traiter des signaux délivrés par le premier capteur de proximité et le deuxième capteur de proximité afin de vérifier que le premier organe d'accrochage est accroché au premier organe complémentaire et vérifier que le premier oeillet est correctement positionné dans le premier espace de logement ; et
    • déplacer la première tige de verrouillage vers la position de verrouillage lorsque les signaux délivrés par le premier capteur de proximité et le deuxième capteur de proximité sont représentatifs d'un positionnement relatif correct de l'outil par rapport au cadre porte-outil.
  • Selon un mode de réalisation, le module d'accouplement autonome est en outre configuré pour :
    • traiter des signaux délivrés par le troisième capteur de proximité et le sixième capteur de proximité afin de vérifier que le deuxième organe d'accrochage est accroché au deuxième organe complémentaire et vérifier que le deuxième oeillet est correctement positionné dans le deuxième espace de logement ; et
    • déplacer la première tige de verrouillage et la deuxième tige de verrouillage vers la position de verrouillage lorsque les signaux délivrés par, le premier capteur de proximité, le deuxième capteur de proximité, le troisième capteur de proximité et le sixième capteur de proximité sont représentatifs d'un positionnement relatif correct de l'outil par rapport au cadre porte-outil.
  • Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte en outre un ou plusieurs indicateurs visuels configurés pour afficher une information représentative des signaux délivrés par le premier capteur de proximité et le deuxième capteur de proximité et, optionnellement pour afficher une information représentative des signaux délivrés par le troisième, le quatrième, le cinquième et le sixième capteurs de proximité. Un tel mode de réalisation est notamment avantageux pour informer le conducteur de l'accrochage du premier organe d'accrochage et de la position du premier oeillet lorsque la machine est destinée à être conduite par un conducteur.
  • Selon un mode de réalisation, le cadre porte-outil comporte un organe de connexion électrique comportant deux broches qui sont destinées à être raccordées électriquement à deux broches complémentaires reliées l'une à l'autre d'un organe de connexion électrique complémentaire fixé à l'outil, la machine comportant en outre une unité de commande qui est configurée pour transmettre un signal à l'une des deux broches et le comparer avec le signal reçu par l'autre des deux broches. Ceci permet de déterminer si l'organe de connexion électrique a été correctement connecté à l'organe de connexion électrique complémentaire de l'outil.
  • Selon un troisième aspect, l'invention propose un ensemble comportant au moins une machine de manutention précitée et au moins un outil comportant un premier organe complémentaire destiné à être accroché au premier organe d'accrochage du cadre porte-outil et un premier oeillet qui présente un orifice de verrouillage et est destiné à être reçu dans le premier espace de logement.
    • Brève description des figures
  • L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
    • [fig.1] La figure 1 est une vue en perspective avant droite d'une machine de manutention équipé d'un cadre porte-outil.
    • [fig.2] La figure 2 est une vue latérale de la machine de manutention de la figure 1 dans laquelle un outil est accouplé au cadre porte-outil et la flèche est en position extrême abaissée.
    • [fig.3] La figure 3 est une vue de la machine de manutention de la figure 1 dans laquelle un outil est accouplé au cadre porte-outil et la flèche est en position extrême relevée.
    • [fig.4] La figure 4 est une vue arrière droite d'un outil destiné à être accouplé au cadre porte-outil de la machine de manutention.
    • [fig.5] La figure 5 est une vue avant du cadre porte-outil de la machine de manutention.
    • [fig.6] La figure 6 est une vue latérale du cadre porte-outil de la figure 5.
    • [fig.7] La figure 7 est une vue de détail en perspective illustrant notamment le vérin de verrouillage et les capteurs de proximité permettant de vérifier que le vérin de verrouillage est en position de verrouillage ou en position déverrouillée.
    • [fig.8] La figure 8 est une vue de détail en perspective illustrant notamment le premier boîtier du cadre porte-outil équipé d'un ensemble d'organes de connexion fluidique et d'un organe de connexion électrique.
    • [fig.9] La figure 9 est une représentation schématique de l'unité de commande de la machine de manutention et des différents capteurs et équipements équipant ladite machine de manutention.
    Description des modes de réalisation
  • Par convention, la direction « longitudinale » de la machine correspond à l'orientation avant-arrière. Par ailleurs, la direction « transversale » est orientée perpendiculairement à la direction longitudinale. Les termes « arrière » et « avant » correspondent respectivement aux abréviations AR et AV indiquées sur les figures et sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre selon la direction longitudinale. Les termes « avant » et « arrière » sont ici adoptées en relation avec la direction de chargement de l'outil, c'est-à-dire que l'outil est positionné à l'avant de la machine. Cette définition ne préfigure pas de la direction privilégiée de déplacement de la machine qui peut donc indifféremment se produire vers l'avant ou vers l'arrière.
  • En relation avec les figures 1 et 2, on décrit une machine 1 de manutention destinée à être équipée d'un cadre porte-outil 2. La machine 1 comporte un châssis, non visible, et une flèche 3 qui est montée articulée sur le châssis par un dispositif d'articulation décrit par la suite, et à l'extrémité de laquelle est monté le cadre porte-outil 2, visible sur la figure 1, destiné à recevoir un outil 4. Par outil 4, on désigne, par exemple, des fourches ou un godet, tel qu'un godet simple, un godet désileur, un godet distributeur ou autres.
  • Le châssis est mobile. Pour ce faire, dans le mode de réalisation représenté, la machine 1 comporte deux essieux, un essieu avant 5 et un essieu arrière 6, qui sont chacun montés sur le châssis selon un axe transversal et sont chacun équipés de deux roues, l'une à gauche et l'autre à droite. De manière avantageuse, les deux essieux avant 5 et arrière 6 sont des essieux directeurs, c'est-à-dire sont équipés d'organes de direction permettant de faire varier l'orientation des roues par rapport à la direction longitudinale de la machine 1. Pour ce faire, chacun des essieux avant 5 et arrière 6 est équipé avec un vérin de direction permettant de modifier l'orientation des roues dudit essieu avant 5 ou arrière 6.
  • La machine 1 comporte au moins un moteur électrique, non illustré, qui est fixé au châssis et qui est accouplé à au moins l'un des essieux avant 5 ou arrière 6, et de préférence aux deux, par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission, mécanique ou hydraulique. La machine 1 comporte également un dispositif de stockage de l'énergie électrique, non visible, qui comprend une ou plusieurs batteries et qui est connecté au moteur électrique afin de l'alimenter en énergie électrique.
  • Dans le mode de réalisation représenté, la flèche 3 comporte deux bras de levage 7, 8 qui s'étendent longitudinalement, parallèlement l'un à l'autre et qui sont disposés de part et d'autre du plan longitudinal médian de la machine 1. Les deux bras de levage 7, 8 sont reliés l'un à l'autre au moyen de traverses.
  • La flèche 3 est montée mobile par rapport au châssis entre une position extrême abaissée, représentée sur la figure 2, et une position extrême relevée, représentée sur la figure 3. La flèche 3 est ainsi apte à prendre une pluralité de positions entre les deux positions extrêmes précitées et notamment une position de transport, représentée sur la figure 1 dans laquelle le cadre porte-outil 2 est positionné à une distance du sol suffisante pour ne pas dégrader la garde au sol de la machine 1.
  • La flèche 3 est montée articulée sur le châssis au moyen d'un dispositif d'articulation comportant deux bielles, à savoir une bielle avant 9 et une bielle arrière 10, notamment visibles sur la figure 3. La bielle arrière 10 est montée pivotante, d'une part, sur le châssis et, d'autre part, sur la flèche 3. La bielle avant 9 est également montée pivotante, d'une part, sur le châssis et, d'autre part, sur la flèche 3. Les quatre axes géométriques de pivotement précités sont parallèles les uns aux autres et orientés transversalement.
  • La machine 1 comporte un vérin de levage 11, également représenté sur la figure 3, permettant à la flèche 3 de se déplacer entre la position extrême abaissée et la position extrême relevée. Pour ce faire, le vérin de levage 11 présente une extrémité qui est montée articulée sur le châssis et une autre extrémité qui est montée articulée sur la flèche 3.
  • Dans le mode de réalisation représenté, la machine 1 de manutention est une machine autonome. Elle est donc dépourvue de cabine destinée à accueillir un conducteur. De plus, la machine 1 comporte au moins un capteur de détection spatiale 12, c'est-à-dire un capteur générant des signaux qui comportent des informations représentatives de la position des objets situés dans l'environnement de la machine 1. Dans le mode de réalisation représenté, le capteur de détection spatiale 12 est fixé sur une portion saillante 13 qui fait saillie, entre les deux bras de levage 7, 8, vers le haut, au-delà desdits bras de levage 7, 8 lorsque la flèche 3 est dans la position de transport ou dans la position extrême abaissée. Le capteur de détection spatiale 12 est choisi parmi les caméras et notamment les caméras stéréoscopiques, les caméras temps de vol, les LIDARS, les radars et les capteurs à ultrasons. Dans le mode de réalisation représenté, le capteur de détection spatiale 12 est une caméra stéréoscopique. Selon un mode de réalisation avantageux, la machine 1 comporte au moins un autre capteur de position spatiale, qui est avantageusement d'un type différent du capteur de détection spatiale 12 décrit précédemment et permettant d'assurer une redondance des informations collectées. La machine 1 peut notamment comporter d'autres capteurs de position spatiale, tels que des LIDARS par exemple, à l'avant et à l'arrière de la machine 1, par exemple sous son châssis. Sur la figure 1, on observe schématiquement la position d'un capteur de détection spatiale 14, tel qu'un LIDAR par exemple, disposé à l'avant de la machine 1 sous son châssis. Les capteurs de détection spatiale 12 sont notamment aptes à délivrer des signaux comportant des informations représentatives de la position d'un outil 4 et des matières organiques à charger.
  • Le cadre porte-outil 2 est destiné à être solidarisé à un outil 4 et est monté articulé à l'extrémité avant de la flèche 3 autour d'un axe A. Le cadre porte-outil 2 est ainsi apte à prendre une pluralité de positions entre deux positions extrêmes, à savoir une position extrême de cavage et une position extrême de déversement. Un vérin de bennage 15 agit sur le cadre porte-outil 2 via un balancier 16 de manière à le faire pivoter autour de l'axe A, par rapport à la flèche 3. Le vérin de bennage 15 comporte une première extrémité qui est montée articulée sur la flèche 3 et une deuxième extrémité qui est montée articulée sur le balancier 16.
  • Les deux extrémités du balancier 16 sont respectivement montées articulées sur la flèche 3 et sur une bielle de bennage 17 qui est, en outre, montée articulée sur le cadre porte-outil 2 de sorte que le mouvement de pivotement du balancier 16 entraîne le pivotement du cadre porte-outil 2 autour de l'axe A.
  • En relation avec les figures 4 à 8, on décrit ci-dessous les caractéristiques du cadre porte-outil 2 ainsi que celles de l'outil 4 selon un mode de réalisation.
  • Comme représenté sur la figure 5, le cadre porte-outil 2 comporte une paire de flasques 18, 19, par exemple métalliques, qui sont respectivement disposées à l'une et l'autre des deux extrémités latérales du cadre porte-outil 2. Les flasques 18, 19 sont fixées l'une à l'autre par une traverse 20, haute, et une traverse 21, basse. Le cadre porte-outil 2 comporte, en partie haute, des organes d'accrochage destinés à coopérer avec des organes complémentaires solidaires de l'outil 4. Dans le mode de réalisation représenté, les organes d'accrochage comportent une paire de barreaux 22, 23s'étendant transversalement et coaxialement l'un à l'autre tandis que les organes complémentaires comportent deux crochets 24, 25, notamment visibles sur la figure 4, qui sont solidaires de l'outil 4 et sont agencés pour venir s'accrocher respectivement sur l'un et l'autre des deux barreaux 22, 23. Les deux barreaux 22, 23 sont ici soudés à l'une et à l'autre des deux flasques 18, 19. Notons que, selon un autre mode de réalisation, la structure est inversée, c'est-à-dire que le cadre porte-outil 2 est équipé de crochets destinés à coopérer avec une paire de barreaux portés par l'outil 4.
  • La traverse 21 est formée d'une barre métallique et est agencée pour coopérer avec une paire de butées d'appui 26, 27 qui sont ici formées sur des ferrures 28, 29 soudées au dos de l'outil 4, visibles sur la figure 4.
  • Le cadre porte-outil 2 comporte un dispositif de verrouillage visible sur la figure 5. Le dispositif de verrouillage comporte des tiges de verrouillage 30, 31 qui s'étendent transversalement et sont aptes et destinées à être insérées dans des orifices de verrouillage 32, 33 de l'outil 4, également visibles sur la figure 4. Les orifices de verrouillage 32, 33 sont, par exemple, ménagés dans des oeillets 34, 35 faisant saillie vers l'arrière depuis la partie basse des ferrures 28, 29.
  • Le cadre porte-outil 2 comporte deux ailes métalliques 36, 37, ici en forme de L inversé, qui sont chacune fixées à l'une des flasques 18, 19 et qui définissent, avec ladite flasque 18, 19, un espace de logement 38, 39 pour recevoir les orifices de verrouillage 32, 33 - et plus particulièrement les oeillets 34, 35 dans lesquels lesdits orifices de verrouillage 32, 33 sont ménagés - lorsque l'outil 4 a été correctement positionné sur le cadre porte-outil 2 de manière à être accroché à celui-ci. La branche supérieure des ailes métalliques 36, 37est soudée à l'une des flasques métalliques 18, 19 tandis que la branche inférieure est soudée à la traverse 21.
  • Les tiges de verrouillage 30, 31 sont mobiles transversalement de l'intérieur vers l'extérieur depuis une position déverrouillée dans laquelle elles sont hors desdits orifices de verrouillage 32, 33 en direction d'une position de verrouillage dans laquelle elles sont aptes à être positionnées à l'intérieur de l'un des orifices de verrouillage 32, 33.
  • Dans le mode de réalisation représenté, le cadre porte-outil 2 comporte un vérin de verrouillage 40 permettant de déplacer les tiges de verrouillage 30, 31 entre la position de verrouillage et la position déverrouillée. Le vérin de verrouillage 40 est un vérin double effet s'étendant transversalement. Le vérin de verrouillage 40 est monté « flottant » sur le cadre porte-outil 2 ce qui signifie que ni son corps 41 ni sa tige 42 ne sont immobilisés en translation, la mise en butée de l'un contre une pièce fixe au cours de l'extension dudit vérin de verrouillage 40 ayant pour effet de répartir l'effort de poussée pour que l'autre vienne à son tour en butée contre une pièce fixe. Plus particulièrement, le vérin de verrouillage 40 est positionné entre deux plaquettes 43, 44 qui sont fixes par rapport aux flasques métalliques 18, 19 et qui sont elles-mêmes situées entre les deux ailes métalliques 36, 37.
  • Par ailleurs, chacune des tiges de verrouillage 30, 31 est équipée d'un manchon 45, 46 qui est fixée à ladite tige de verrouillage, par exemple au moyen d'une goupille 47, 48et est fixée au corps 41 ou à la tige 42 du vérin de verrouillage 40. Les ailes métalliques 36, 37 présentent chacune un orifice qui est traversé par l'une des tiges de verrouillage 30, 31. De manière similaire, les deux plaquettes 43, 44 présentent chacun un orifice qui est traversé par l'une des tiges de verrouillage 30, 31. Le diamètre des orifices est toutefois inférieur à celui des manchon 45, 46. Les ailes métalliques 36, 37 forment ainsi chacune une pièce de butée contre laquelle l'un de manchons 45, 46 vient en butée lors du verrouillage tandis que les plaquettes 43, 44 forment chacune une pièce de butée contre laquelle l'un de manchons 45, 46 vient en butée lors du déverrouillage.
  • Afin d'accoupler un outil 4 au cadre porte-outil 2, on positionne le cadre porte-outil 2 par rapport à l'outil 4 de manière que les crochets 24, 25 soient engagés autour des barreaux 22, 23. Le vérin de bennage 15 est également actionné de façon à faire pivoter le cadre porte-outil 2 en direction de la position extrême de cavage, ce qui permet de mettre en contact la traverse 21 avec les butées d'appui 26, 27 de l'outil 4. Les oeillets 34, 35 sont alors disposés chacun dans l'un des espaces de logement 38, 39 correspondant, ménagé entre l'une des flasques métalliques 18, 19 et l'une des ailes métalliques 36, 37. Les orifices de verrouillage 32, 33 sont ainsi positionnés en regard et dans l'axe des tiges de verrouillage 30, 31.
  • Pour assurer le verrouillage, le vérin de verrouillage 40 est sollicité dans le sens de son extension. Les deux manchons 45, 46 se déplacent alors vers l'extérieur jusqu'à venir en butée contre les ailes métalliques 36, 37, ce qui correspond à l'extension maximale du vérin de verrouillage 40. Dans cette position de verrouillage, les tiges de verrouillage 30, 31 sont alors positionnées à l'intérieur des orifices de verrouillage 32, 33 formées dans les oeillets 34, 35 de l'outil 4. Pour plus d'informations sur les caractéristiques d'un tel cadre porte-outil 2, on pourra également se référer à la demande FR2869054 .
  • Dans le mode de réalisation représenté, le cadre porte-outil 2 est également équipé d'un premier boîtier 49, pourvu d'un ensemble d'organes de connexion fluidique 67, 68, 69, 70 visibles sur la figure 8, qui est destiné à être accouplé à un deuxième boîtier, non illustré, de l'outil 4 qui est équipé d'un ensemble d'organes de connexion fluidique complémentaires. Le boîtier 49 comporte également un organe de connexion électrique 71 qui est destiné à être raccordé électriquement à un organe de connexion électrique complémentaire, également non illustré, de l'outil 4. Les organes de connexion fluidique 67,68, 69, 70 servent à relier un ou plusieurs circuits de commande hydraulique ou pneumatique, embarqués sur la machine 1 de manutention, à des organes de commande hydrauliques ou pneumatiques, tels que des vérins de commande ou des moteurs à commande hydraulique, équipant l'outil 4. L'organe de connexion électrique 71 permet d'assurer une connexion électrique entre la machine 1 de manutention et des équipement embarqués sur l'outil 4, tel que des capteurs, actionneurs ou moteurs électriques. En outre, comme il sera décrit de manière détaillée par la suite, l'organe de connexion électrique 71 a également pour fonction de permettre une vérification de l'accouplement du boîtier 49 du cadre porte-outil 2 à celui de l'outil 4. Pour de plus amples renseignements sur les caractéristiques desdits boîtiers 49 et organes de connexion fluidiques, on pourra notamment se reporter à la demande WO0220906 .
  • Par ailleurs, le cadre porte-outil 2 est équipé d'une pluralité de capteurs de proximité 50, 51, 52, 53, 54 permettant de :
    • vérifier que les organes d'accrochage du cadre porte-outil 2 sont correctement engagés avec les organes complémentaires solidaires de l'outil 4 ;
    • vérifier que les oeillets 34, 35 sont correctement positionnés dans les espaces de logement 38, 39 ; et
    • vérifier que le vérin de verrouillage 40 est en position de verrouillage ou en position déverrouillée.
  • En particulier, le cadre porte-outil 2 comporte deux capteurs de proximité 50, dont l'un est représenté sur la figure 6, qui sont respectivement positionnées en regard de l'une et l'autre des deux zones destinées à recevoir les organes d'accroche complémentaires de l'outil 4, c'est-à-dire les crochets 24, 25 dans le mode de réalisation représenté. Ainsi, chaque capteur de proximité 50 présente un champ de détection qui est orienté pour détecter la présence des organes d'accroche complémentaires de l'outil 4 lorsque que ceux-ci sont correctement engagés avec les organes d'accroche du cadre porte-outil 2. Les capteurs de proximité 50 peuvent être des capteurs mécaniques mais sont avantageusement des capteurs sans contact qui sont, par exemple, choisis parmi les capteurs capacitifs, les capteurs inductifs, les capteurs à ultra-sons, les capteurs à effet Hall et les capteurs optiques. Les capteurs de proximité 50 sont, de préférence, des capteurs inductifs. Dans le mode de réalisation représenté, chaque capteur de proximité 50 est logé au moins partiellement dans un orifice ménagé dans l'une des flasques 18, 19 et est disposé derrière l'un des barreaux 22, 23. Chaque capteur de proximité 50 permet ainsi de détecter la présence d'un des crochets 24, 25 de l'outil 4, lorsque ledit crochet 24, 25 est convenablement engagé sur le barreau 22, 23. En outre, les capteurs de proximité 50 ne dépassent pas latéralement vers l'extérieur par rapport à la flasque 18, 19.. Une telle disposition des capteurs de proximité 50, dans des orifices ménagés dans les flasques 18, 19, derrière les barreaux 22, 23, offre un emplacement préservé d'éventuels chocs avec l'outil 4 ou tout autre objet extérieur.
  • Par ailleurs, en revenant à la figure 5, on observe que le cadre porte-outil 2 comporte également des capteurs de proximité 51, 52 qui permettent de détecter que les oeillets 34, 35 de l'outil 4 sont correctement positionnés dans leur espace de logement 38, 39 respectif. Pour ce faire, les capteurs de proximité 51, 52 sont avantageusement disposés à l'arrière des tiges de verrouillage 30, 31, et logés partiellement dans des orifices ménagés dans les ailes métalliques 36, 37, ce qui leur offre un emplacement préservé des chocs avec l'outil 4 ou tout autre objet extérieur. Ainsi, les capteurs de proximité 51, 52 sont disposés en regard de l'extrémité des oeillets 34, 35 lorsqu'ils sont correctement positionnés. De préférence, les capteurs de proximité 51, 52 sont positionnés de sorte que, lorsque les oeillets 34, 35 sont convenablement positionnés, leur champ de perception soit à cheval entre l'extrémité de l'un des oeillets 34, 35 et une zone inoccupée de l'espace de logement 38, 39. Une telle disposition des capteurs de proximité 51, 52 permet de déterminer avec encore davantage de fiabilité que les oeillets 34, 35 sont correctement positionnés par rapport au cadre porte-outil 2.
  • Les capteurs de proximité 51, 52 sont ici fixés aux ailes métalliques 36, 37, ce qui leur offre un emplacement plus protégé des chocs que s'ils étaient fixés sur les flasques latérales 18, 19. Les capteurs de proximité 51, 52 précités sont avantageusement des capteurs sans contact qui sont, par exemple, choisis parmi les capteurs mécaniques, les capteurs capacitifs, les capteurs inductifs, les capteurs à ultra-sons, les capteurs à effet Hall et les capteurs optiques.. Dans le mode de réalisation représenté, les capteurs de proximité 51, 52 sont également des capteurs inductifs.
  • Par ailleurs, la cadre porte-outil 2 comporte également deux capteurs de proximité 53, 54, dont l'un, référencé 53, permet de détecter que le vérin de verrouillage 40 a atteint sa position de fin de course correspondant à la position de verrouillage des tiges de verrouillage 30, 31 et dont l'autre, référencé 54, permet de détecter que le vérin de verrouillage 40 a atteint son autre position de fin de course correspondant à la position de déverrouillée des tiges de verrouillage 30, 31.
  • Pour ce faire, comme représenté notamment sur la figure 7, le capteur de proximité 53 est fixé au corps 41 du vérin de verrouillage 40 tandis qu'un élément métallique 55 est solidaire de la tige 42 du vérin de verrouillage 40. L'élément métallique 55est disposé en regard du capteur de proximité 53 et ne se situe dans le champ de perception dudit capteur de proximité 53 que lorsque le vérin de verrouillage 40 a atteint la position de fin de course correspondant à la position de verrouillage. Le capteur de proximité 54 est fixé à la tige 42 du vérin de verrouillage 40 et est disposé en regard d'un élément métallique 56 qui est solidaire du corps 41 du vérin de verrouillage 40 et qui ne se situe dans le champ de perception dudit capteur de proximité 54 que lorsque le vérin de verrouillage 40 a atteint la position de fin de course correspondant à la position déverrouillé. Les capteurs de proximité 53, 54 précités sont avantageusement des capteurs sans contact qui sont, par exemple, choisis parmi les capteurs capacitifs, les capteurs inductifs, les capteurs à ultra-sons, les capteurs à effet Hall et les capteurs optiques. Dans le mode de réalisation représenté, les capteurs de proximité 53, 54 sont également des capteurs inductifs.
  • Selon un mode de réalisation avantageux, les capteurs de proximité 50, 51, 52, 53, 54 sont équipés d'une ou plusieurs diodes électroluminescentes qui sont configurés pour s'allumer lorsque le capteur de proximité à détecter une présence. Ceci permet notamment, lors du montage desdits capteurs de proximité 50, 51, 52, 53, 54 de vérifier qu'ils sont actifs et de faciliter la vérification de leur positionnement sur le cadre porte-outil 2.
  • Par ailleurs, le cadre porte-outil 2 est également équipé d'un lecteur de radio-étiquette 57, du type désigné par le sigle RFID pour « Radio Frequency Identification » en langue anglaise. En outre, les outils 4 sont chacun équipés d'une radio-étiquette du type précité qui comporte un identifiant unique. Ainsi, comme il sera détaillé davantage ci-dessous, il est possible de vérifier que l'outil 4 qui a été accouplé au cadre porte-outil 2 est le bon.
  • En relation avec la figure 9, on décrit ci-dessous une unité de commande 58 de la machine 1 ainsi que les équipements sur lesquels elle agit.
  • L'unité de commande 58 est notamment connectée aux capteurs suivants :
    • aux capteurs 50, 51, 52, 53, 54 du cadre porte-outil 2 ;
    • aux capteurs de position spatiale 12, 14, tels que la caméra stéréoscopique disposée au sommet de la portion saillante 13 et les autres capteurs de position spatiales, tel que des LIDARS, disposés par exemple sous le châssis de la machine, et
    • à l'organe de connexion électrique 71 qui permet d'assurer une connexion électrique entre la machine 1 et des équipements embarqués sur l'outil 2.
  • L'unité de commande 58 est en outre équipée de moyens de traitement pour traiter les signaux collectés par le(s) capteur(s) de position spatiale 12, 14 et délivrer des informations relatives à la position des objets dans l'environnement de la machine 1 et notamment de l'outil 4 qui doit être accouplé au cadre porte-outil 2. Les informations comportent notamment des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points à la surface des objets.
  • L'unité de commande 58 est configurée pour générer des consignes au moteur électrique 59 qui est accouplé à au moins l'un des essieux avant 5 et arrière 6 par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission.
  • L'unité de commande 58 est également configurée pour assurer une commande du circuit hydraulique de commande qui assure la commande du vérin de levage 11, du vérin de bennage 15, des vérins de direction 60, 61 et du vérin de verrouillage 40. Le circuit hydraulique de commande comporte notamment un réservoir 62, une pompe 63 raccordée au réservoir 62 ainsi qu'un distributeur à partage de débits 64. La pompe 63 est également alimentée en énergie électrique par le dispositif de stockage de l'énergie électrique décrit précédemment. Le distributeur à partage de débit est configuré pour mettre en communication le fluide hydraulique provenant de la pompe 63 avec le vérin de levage 11, le vérin de bennage 15, le vérin de direction 60 de l'essieu avant 5, le vérin de direction 61 de l'essieu arrière 6, le vérin de verrouillage 40 ou simultanément avec plusieurs desdits vérins.
  • L'unité de commande 58 comporte également des moyens de pilotage qui sont configurés pour :
    • commander, de manière autonome, le déplacement de la machine 1 dans l'espace ; et
    • commander, de manière autonome, le pivotement de la flèche 3 par rapport au châssis et du cadre porte-outil 2 par rapport à la flèche 3 ;
    en fonction des missions à réaliser.
  • Par ailleurs, l'unité de commande 58 comporte notamment un module d'accouplement autonome 65 qui est mis en oeuvre pour accoupler un outil 4 au cadre porte-outil 2.
  • Le module d'accouplement autonome 65 est configuré pour déplacer la machine 1 afin de la positionner par rapport audit outil 4 dans une position relative d'accouplement en fonction d'au moins l'un des signaux délivrés par les capteurs de position spatiale 12, 14.
  • Pour ce faire, le module d'accouplement autonome 65 comporte des moyens de traitement configuré pour traiter au moins l'un des signaux collectés par le(s) capteur(s) de position spatiale et délivrer des informations de positionnement de l'outil 4 représentatives de la position et de l'orientation de l'outil 4 par rapport à la machine 1. Les informations comportent notamment des coordonnées tridimensionnelles d'au moins deux points caractéristiques de l'outil 4.
  • Ainsi, le module d'accouplement autonome 65 est configuré pour commander, en fonction des informations de positionnement de l'outil 4, le déplacement de la machine 1 en pilotant le moteur électrique 59 et les vérins de direction 60, 61 de sorte que celle-ci se situe dans une position relative d'accouplement dans laquelle les organes d'accrochage du cadre porte-outil 2 (les barreaux 22, 23 dans le mode de réalisation représenté) se situent en regard des organes complémentaires de l'outil 4 (les crochets 24, 25 dans le mode de réalisation représenté).
  • Lorsque cette position relative d'accouplement est atteinte, le module d'accouplement autonome 65 pilote le vérin de levage 11 et le vérin de bennage 15 de manière à engager les organes d'accrochage du cadre porte-outil 2 dans les organes complémentaires de l'outil 4. Selon un mode de réalisation, le module d'accouplement autonome 65 peut également piloter le moteur électrique 59 et les vérins de direction 60, 61 afin de déplacer la machine 1 simultanément au déplacement de la flèche 3 et du cadre porte-outil 2 pour engager les organes d'accrochage du cadre porte-outil 2 dans les organes complémentaires de l'outil 4.
  • Simultanément ou dans un deuxième temps, le module d'accouplement autonome 65 pilote le vérin de bennage 15 afin d'assurer le pivotement du cadre porte-outil 2 en direction de la position extrême de cavage de sorte que la traverse 21 vienne en appui contre les butées d'appui 26, 27 de l'outil 4 et que les oeillets 34, 34 viennent se loger dans leur espace de logement 39, 40 respectif dans une position dans laquelle les orifices de verrouillage 32, 33 se situent dans l'axe des tiges de verrouillage 30, 31.
  • Le module d'accouplement autonome 65 est configuré pour :
    • traiter les signaux délivrés par les capteurs de proximités 50, 51, 52 afin de vérifier que les organes d'accrochage du cadre porte-outil 2 sont correctement engagés avec les organes complémentaires solidaires de l'outil 4 et vérifier que les oeillets 34, 35 sont correctement positionnés dans les espaces de logement 38, 39 ; et
    • piloter le vérin de verrouillage 40 de manière à déplacer les tiges de verrouillage 30, 31 vers la position de verrouillage, à l'intérieur des orifices de verrouillage 32, 33 correspondant de l'outil 4 lorsque les signaux délivrés par les capteurs de proximités 50, 51, 52 sont représentatifs d'un positionnement relatif correct de l'outil 4 par rapport au cadre porte-outil 2.
  • Par la suite, le module d'accouplement autonome 65 traite les signaux délivrés par le capteur de proximité 53 et permet ainsi de vérifier que le vérin de verrouillage 40 a atteint sa position de fin de course correspondant à la position de verrouillage des tiges de verrouillage 30, 31.
  • Enfin, selon un mode de réalisation avantageux, l'organe de connexion électrique 71 comporte une pluralité de broches dont deux, référencées 72 et 73, sont destinées à être raccordées électriquement à deux broches complémentaires qui sont reliées l'une à l'autre et appartiennent à l'organe de connexion électrique complémentaire monté sur l'outil 4. En outre, le module d'accouplement autonome 65 est configuré pour transmettre un signal à l'une des deux broches précitées et le comparer avec le signal reçu par l'autre desdites broches afin de déterminer si l'organe de connexion électrique 70 a été correctement connecté à l'organe de connexion électrique complémentaire.
  • En outre, selon un mode de réalisation, chacun des outils 4 est équipé d'une radio-étiquette 66, du type désigné par le sigle RFID pour « Radio Frequency Identification » en langue anglaise, qui comporte un identifiant unique tandis que la machine est équipée d'un lecteur 57 apte à lire l'identifiant unique contenu dans la radio-étiquette. Le module d'accouplement autonome 65 est ainsi apte à comparer l'identifiant unique de la radio-étiquette 66 avec l'identifiant de l'outil 4 référencé dans les instructions de mission à réaliser. Ceci permet de vérifier que l'outil 4 qui a été accouplé au cadre porte-outil 2 est le bon.
  • Selon un autre mode de réalisation non représenté, la machine 1 de manutention n'est pas une machine 1 autonome et nécessite donc la présence d'un opérateur pour déplacer le véhicule et assurer les opérations d'accouplement d'un outil 4 au cadre porte-outil 2.
  • Dans un tel cas, les capteurs de proximité 50, 51, 52, 53, 54 sont connectés à un ou plusieurs indicateurs visuels, qui sont par exemple positionnés à l'intérieur de la cabine de la machine de manutention et permettent ainsi d'indiquer au conducteur lorsque :
    • les organes d'accrochage du cadre porte-outil 2 sont correctement engagés avec les organes complémentaires solidaires de l'outil 4 ;
    • les oeillets 34, 35 sont correctement positionnés dans les espaces de logement 38, 39 ; et
    • le vérin de verrouillage 40 est en position de verrouillage ou en position déverrouillée.
  • Certains éléments représentés, notamment l'unité de commande 58, peuvent être réalisés sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels. Des composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiques ASIC, les réseaux logiques programmables FPGA ou les microprocesseurs. Des composants logiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation, par exemple C, C++, Java ou VHDL. Cette liste n'est pas exhaustive.
  • Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention, telle que définie par les revendications.
  • L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
  • Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (15)

  1. Cadre porte-outil (2) destiné à être monté articulé sur la flèche (3) d'une machine (1) de manutention et destiné à être accouplé à un outil (4) ; ledit cadre porte-outil (2) comportant :
    - au moins un premier organe d'accrochage (22) destiné à être accroché à un premier organe complémentaire (24) solidaire de l'outil (4) ;
    - au moins un premier espace de logement (38) destiné à recevoir un premier oeillet (34) de l'outil (4)présentant un orifice de verrouillage (32) ; et
    - au moins une première tige de verrouillage (30) mobile entre une position de verrouillage dans laquelle ladite première tige de verrouillage (30) est apte à pénétrer dans l'orifice de verrouillage (32) du premier oeillet (34) et une position déverrouillée dans laquelle ladite première tige de verrouillage (30) est hors dudit orifice de verrouillage (32) ; ledit cadre porte-outil (2) étant caractérisé en ce qu'il comporte :
    - un premier capteur de proximité (50) qui est positionné en regard d'une zone destinée à accueillir le premier organe complémentaire (24) solidaire de l'outil (4) lorsque le premier organe d'accrochage (22) est accroché audit premier organe complémentaire (24) et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif de l'accrochage du premier organe d'accrochage (22) au premier organe complémentaire (24) ; et
    - un deuxième capteur de proximité (51) qui est positionné en regard du premier espace de logement (38) et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif du positionnement du premier oeillet (34) dans le premier espace de logement (38).
  2. Cadre porte-outil (2) selon la revendication 1, dans lequel le premier capteur de proximité (50) et le deuxième capteur de proximité (51) sont choisis parmi les capteurs mécaniques, les capteurs capacitifs, les capteurs inductifs, les capteurs à ultra-sons, les capteurs à effet Hall et les capteurs optiques.
  3. Cadre porte-outil (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier organe d'accrochage est choisi parmi un barreau (22) destiné à être accroché à un crochet (24) formant le premier organe complémentaire et un crochet destiné à être accroché à un barreau formant le premier organe complémentaire.
  4. Cadre porte-outil (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant en outre un deuxième organe d'accrochage (23) qui est destiné à être accroché à un deuxième organe complémentaire (25) solidaire de l'outil (4) et un troisième capteur de proximité qui est positionné en regard d'une zone destinée à accueillir le deuxième organe complémentaire (25) lorsque le deuxième organe d'accrochage (23) est accroché audit deuxième organe complémentaire (25) et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif de l'accrochage du deuxième organe d'accrochage (23) au deuxième organe complémentaire (25).
  5. Cadre porte-outil (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le cadre porte-outil (2) comporte un quatrième capteur de proximité (53) et un cinquième capteur de proximité (54) qui sont respectivement agencés pour délivrer un signal représentatif d'un positionnement de la première tige de verrouillage (30) dans la position de verrouillage et dans la position déverrouillée.
  6. Cadre porte-outil (2) selon la revendication la revendication 5, comprenant un deuxième espace de logement (39) destiné à recevoir un deuxième oeillet (35) de l'outil (4) présentant un orifice de verrouillage (33), une deuxième tige de verrouillage (31) mobile entre une position de verrouillage dans laquelle ladite deuxième tige de verrouillage (31) est apte à pénétrer dans l'orifice de verrouillage (33) du deuxième oeillet (35) et une position déverrouillée dans laquelle ladite deuxième tige de verrouillage (31) est hors dudit orifice de verrouillage (33) et un sixième capteur de proximité (52) qui est positionné en regard du deuxième espace de logement (39) et qui est agencé pour délivrer un signal représentatif du positionnement du deuxième oeillet (35) dans le deuxième espace de logement (39).
  7. Cadre porte-outil (2) selon la revendication 6, dans lequel la première tige de verrouillage (30) et la deuxième tige de verrouillage (31) sont respectivement solidaires d'un corps (41) et d'une tige (42) d'un vérin de verrouillage (40) monté flottant sur le cadre porte-outil (2).
  8. Cadre porte-outil (2) selon la revendication 7, dans lequel le quatrième capteur de proximité (53) est fixé à l'un parmi le corps (41) et la tige (42) du vérin de verrouillage (40) et est disposé en regard d'un élément (55) qui est solidaire de l'autre parmi le corps (41) et la tige (42) du vérin de verrouillage (40) et qui ne se situe dans un champ de perception du quatrième capteur de proximité (53) que lorsque le vérin de verrouillage (40) atteint une position de fin de course correspondant à la position de verrouillage de la première tige de verrouillage (30) et de la deuxième tige de verrouillage (31) et dans lequel le cinquième capteur de proximité (54) est fixé à l'un parmi le corps (41) et la tige (42) du vérin de verrouillage (40) et est disposé en regard d'un élément (56) qui est solidaire de l'autre parmi le corps (41) et la tige (42) du vérin de verrouillage (40)1 et qui ne se situe dans un champ de perception du cinquième capteur de proximité (54) que lorsque le vérin de verrouillage (40) atteint une position de fin de course correspondant à la position déverrouillée de la première tige de verrouillage (30) et de la deuxième tige de verrouillage (31).
  9. Cadre porte-outil (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 comportant un lecteur (57) configuré pour lire un identifiant unique contenu dans une radio-étiquette (66) équipant l'outil (4).
  10. Machine (1) de manutention comportant :
    - un châssis ;
    - une flèche (3) qui est montée articulée sur le châssis entre une position extrême abaissée et une position extrême relevée ; et
    - un cadre porte-outil (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 qui est monté pivotant sur la flèche (3) entre une position extrême de cavage et une position extrême de déversement.
  11. Machine (1) de manutention selon la revendication 10, comportant :
    - un essieu avant (5) et un essieu arrière (6) qui sont chacun montés sur le châssis selon un axe transversal; au moins l'un desdits essieux avant (5) et arrière (6) étant directeur et commandé par un organe de direction (60, 61) ;
    - un moteur (59) qui est accouplé à au moins l'un des essieux avant (5) et arrière (6) par un dispositif de transmission ;
    - un vérin de levage (11) qui est agencé pour déplacer la flèche (3) entre la position extrême abaissée et la position extrême relevée ;
    - un vérin de bennage (15) qui est agencé pour déplacer le cadre porte-outil (2) entre la position extrême de cavage et la position extrême de déversement ;
    - au moins un capteur de détection spatiale (12, 14) apte à délivrer un signal comportant des informations représentatives de la position d'un outil (4);
    - une unité de commande (58) qui comporte un module d'accouplement autonome (65) qui est configuré pour :
    - traiter le signal délivré par l'au moins un capteur de détection spatiale (12, 14) et délivrer des informations de positionnement de l'outil (4) représentatives de la position et de l'orientation de l'outil (4) par rapport à la machine (1) ;
    - commander au moins l'organe de direction (60, 61) et le moteur (59) en fonction des informations de positionnement de l'outil (4) de manière à positionner la machine (1) par rapport au cadre porte-outil (2) dans une position relative d'accouplement ; et
    - commander au moins le vérin de levage (11) et le vérin de bennage (15) lorsque la machine (1) est dans ladite position relative d'accouplement afin d'accoupler de manière autonome l'outil (4)au cadre porte-outil (2).
  12. Machine (1) de manutention selon la revendication 11, dans laquelle le module d'accouplement autonome (65) est configuré pour :
    - traiter des signaux délivrés par le premier capteur de proximité (50) et le deuxième capteur de proximité (51) afin de vérifier que le premier organe d'accrochage (22) est accroché au premier organe complémentaire (24) et vérifier que le premier oeillet (34) est correctement positionné dans le premier espace de logement (38) ; et
    - déplacer la première tige de verrouillage (30) vers la position de verrouillage lorsque les signaux délivrés par le premier capteur de proximité (50) et le deuxième capteur de proximité (51) sont représentatifs d'un positionnement relatif correct de l'outil (4) par rapport au cadre porte-outil (2).
  13. Machine (1) de manutention selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comportant en outre un ou plusieurs indicateurs visuels configurés pour afficher une information représentative des signaux délivrés par le premier capteur de proximité (50) et le deuxième capteur (51) de proximité.
  14. Machine (1) de manutention selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel le cadre porte-outil (2) comporte un organe de connexion électrique (71) comportant deux broches (72, 73) qui sont destinées à être raccordées électriquement à deux broches complémentaires reliées l'une à l'autre d'un organe de connexion électrique complémentaire fixé à l'outil (4), la machine (1) comportant en outre une unité de commande (58) qui est configurée pour transmettre un signal à l'une des deux broches et le comparer avec un signal reçu par l'autre des deux broches.
  15. Ensemble comportant au moins une machine (1) de manutention selon l'une quelconque des revendications 10 à 14 et au moins un outil (4) comportant un premier organe complémentaire (24) destiné à être accroché au premier organe d'accrochage (22) du cadre porte-outil (2) et un premier oeillet (34) qui présente un orifice de verrouillage (32) et est destiné à être reçu dans le premier espace de logement.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002020906A1 (fr) 2000-09-08 2002-03-14 Mailleux S.A. Procede et systeme d'accouplement mecanique et multifluidique d'un outil sur un cadre porte-outil
FR2869054A1 (fr) 2004-04-14 2005-10-21 Etude Et D Innovation Dans Le Dispositif de verrouillage d'un outil sur le cadre porte-outil d'un chargeur, notamment a usage agricole.
US7275909B2 (en) * 2003-04-16 2007-10-02 Volvo Construction Equipment Holding Sweden Ab Working machine comprising an implement coupling and an implement locking element
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