FR2750149A1 - Procede et appareil de commande d'un outil d'un engin de travaux - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un appareil (100) pour déplacer de façon commandable un outil. L'outil (102) est relié à un engin de travaux et est mobile en réponse à l'actionnement d'un vérin hydraulique (106, 114). Un levier de commande (206) est associé à un détecteur (220) qui fournit un signal de commande d'opérateur. Un détecteur de position d'outil (216, 218) produit un signal de position d'outil. Un dispositif de commande à microprocesseur reçoit les signaux de position d'outil et de commande d'opérateur, modifie le signal de commande d'opérateur et produit un signal d'électrovanne en réponse au signal d'opérateur modifié. Une vanne hydraulique reçoit le signal d'électrovanne et commande en conséquence le vérin hydraulique (106, 114).
Description
PROCEDÉ ET APPAREIL DE COMMANDE D'UN OUTIL D'UN ENGIN DE TRAVAUX
La présente invention concerne de façon générale un procédé et un appareil de commande du déplacement d'un outil d'un
engin de travaux et plus particulièrement un appareil et un pro-
cédé pour commander le déplacement de l'outil en fonction de la position de l'outil et d'une commande d'opérateur. Des engins de travaux tels que des chargeuses à roues comprennent des outils susceptibles d'être déplacés en passant par plusieurs positions au cours d'un cycle de travail. De tels outils comprennent typiquement des godets, des fourches et autres
dispositifs de maniement de matériaux. Le cycle de travail typi-
que associé à un godet comprend séquentiellement le position-
nement du godet et d'un bras de levage associé dans une position de creusage pour remplir le godet de matériau, dans une position de transport, dans une position élevée et dans une position de
déchargement pour enlever le matériau du godet.
Des manettes de commande sont montées au niveau du poste d'opérateur et sont reliées à un circuit électrohydraulique pour déplacer le godet et/ou ses bras de levage. L'opérateur doit déplacer manuellement les manettes de commande pour ouvrir et
fermer des vannes hydrauliques qui dirigent un fluide sous pres-
sion vers des vérins hydrauliques qui amènent alors l'outil à se déplacer. Par exemple, quand les bras de levage doivent être levés, l'opérateur déplace la manette de commande associée au circuit hydraulique de bras de levage vers une position pour laquelle la vanne hydraulique amène le fluide sous pression à s'écouler vers l'extrémité de tête d'un vérin de levage, amenant ainsi les bras de levage à se lever. Quand le levier de commande revient à une position neutre, la vanne hydraulique se ferme et
le fluide sous pression ne circule plus vers le vérin de levage.
En fonctionnement normal, l'outil est souvent amené à
démarrer brutalement ou à s'arrêter brutalement après avoir réa-
lisé une fonction souhaitée du cycle de travail, d'o il résulte des changements rapides de vitesse et d'accélération du godet et/ou du bras de levage, de la machine et de l'opérateur. Ceci peut survenir par exemple quand 1 'outil est déplacé à l'extrémité de sa plage de déplacement désirée. La relation géométrique entre le déplacement linéaire des vérins d'inclinaison ou de levage et le déplacement angulaire correspondant du godet ou du bras de levage peut produire un inconfort pour l'opérateur par suite de changements rapides de vitesse et d'accélération. Les forces
absorbées par la structure de liaison et les circuits hydrau-
liques associés peuvent entraîner la nécessité d'un entretien
accru et le risque de défaillance accélérée des pièces associées.
Un autre résultat possible de la relation géométrique est une rotation angulaire excessive du bras de levage ou du godet au voisinage de certaines positions en élongation des vérins qui
peuvent entraîner de mauvaises performances.
Des contraintes sont également produites quand le véhi-
cule est en train d'abaisser une charge et que l'opérateur ferme rapidement la vanne hydraulique associée. L'inertie de la charge et de l'outil exerce des forces sur la structure de bras de levage et sur le système hydraulique quand la vanne hydraulique associée est rapidement fermée et que le déplacement des bras de levage est brutalement arrêté. Ces arrêts provoquent une usure accrue des véhicules et réduisent le confort de 1 'opérateur. Dans certains cas, l'arrière de la machine peut même être soulevé du
sol.
La présente invention vise à résoudre un ou plusieurs
des problèmes exposés ci-dessus.
Selon un aspect de la présente invention, il est décrit un appareil pour déplacer de façon commandable un outil. L'outil est relié à un engin de travaux et est mobile en réponse à 1 'actionnement d'un vérin hydraulique. L'appareil comprend une
manette (ou manche à balai) commandée par 1 'opérateur. Un détec-
teur de position de manette détecte la position de la manette de
commande et produit en réponse un signal de commande d'opérateur.
Un détecteur de position d'outil détecte la position du vérin
hydraulique et produit en réponse un signal de position d'outil.
Un contrôleur comportant un microprocesseur reçoit les signaux de position d'outil et de commande d'opérateur, modifie le signal de commande d'opérateur, et produit un signal d'électrovanne en réponse au signal de commande d'opérateur modifié. Une vanne électrohydraulique reçoit le signal d'électrovanne et fournit de
façon commandable un flux de fluide hydraulique au vérin hydrau-
lique, en réponse à l'amplitude du signal d'électrovanne.
Plus particulièrement, la présente invention prévoit un dispositif pour déplacer de façon commandable un outil d'une machine de terrassement, 1 'outil comprenant une flèche et un godet qui y est fixé, l'outil ayant plusieurs fonctions qui incluent des fonctions de levage et d'abaissement au cours desquelles la flèche est actionnée par un vérin hydraulique de levage et des fonctions de déchargement et de chargement au cours desquelles le godet est entraîné en pivotement par un vérin hydraulique d'inclinaison. Ce dispositif comprend une manette de commande actionnée par l'opérateur; un moyen de détection de position du levier de commande pour détecter la position du levier et produire en réponse un signal de commande d'opérateur;
un moyen de détection de position d'outil pour détecter la posi-
tion en élévation de la flèche et la position en pivotement du
godet et pour produire en réponse des signaux respectifs de posi-
tion de 1 'outil; un moyen de mémoire pour mémoriser une table de consultation pour chaque fonction, les tables contenant plusieurs valeurs correspondant à plusieurs positions de l'outil; un moyen de commande pour recevoir les signaux de position d'outil et de commande d'opérateur, déterminer la position instantanée de
l'outil et la fonction correspondante, modifier le signal de com-
mande d'opérateur sur la base de la fonction concernée, et produire un signal d'électrovanne en réponse au signal de commande d'opérateur modifié; et un moyen de vanne pour recevoir le signal d' électrovanne et fournir de façon commandable un fluide hydraulique à des vérins hydrauliques respectifs, en
réponse à l'amplitude du signal de vanne.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen de commande comprend des moyens pour sélectionner une valeur à partir de la table de consultation respective en réponse à la position respective de l'outil, pour multiplier la valeur
par l'amplitude du signal de commande d'opérateur, et pour pro-
duire en réponse le signal d'électrovanne ayant une amplitude
égale au produit.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le signal de position d'outil correspondant à la position en élévation de la flèche est indicatif de la position du vérin de
levage et le signal de position d'outil correspondant à la posi-
tion en pivotement du godet est indicatif de la position du vérin d'inclinaison. Selon un mode de réalisation de la présente invention,
le moyen de mémoire comprend une table de consultation de déchar-
gement et de chargement pour commander le pivotement du godet, chaque table mémorisant plusieurs valeurs de normalisation correspondant aux positions du vérin du levage et du vérin d'inclinaison. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la table de consultation de déchargement comprend plusieurs valeurs de normalisation qui limitent le mouvement en pivotement du godet tandis que le godet approche d'un angle de déchargement maximum désiré et plusieurs valeurs de normalisation qui amènent le mouvement de pivotement du godet à s'arrêter quand on atteint
l'angle de déchargement maximum désiré.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la table de consultation de chargement comprend plusieurs valeurs de normalisation qui croissent progressivement tandis que le godet est déplacé à partir de 1 'angle de déchargement maximum désiré, et plusieurs valeurs de normalisation qui empêchent 1 'opérateur de commander davantage un godet complètement chargé
au-delà de l'angle de chargement maximum.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen de mémoire comprend une table de consultation de levage et d'abaissement pour commander l'actionnement de l'ensemble de levage, chaque table de consultation mémorisant plusieurs valeurs
de normalisation correspondant à la position du vérin de levage.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la table de consultation de levage comprend plusieurs valeurs de normalisation qui limitent le déplacement de la flèche tandis que
la flèche s'approche d'une hauteur maximum désirée.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la table de consultation d'abaissement comprend plusieurs valeurs de normalisation qui augmentent progressivement tandis que la
flèche est abaissée à partir d'une hauteur maximum.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen de mémoire comprend une table de commande d'angle de
chargement pour mémoriser plusieurs valeurs de limitation corres-
pondant aux positions des vérins de levage et d'inclinaison.
Selon un mode de réalisation de la présente invention,
le moyen de commande comprend un moyen de déchargement automati-
que pour sélectionner la valeur de limitation, comparer la valeur de limitation à la valeur du signal de commande d'opérateur, et produire le signal d'électrovanne d'une valeur égale à la plus
faible des deux valeurs comparées.
La présente invention prévoit aussi un procédé pour dé-
placer de façon commandable un outil d'un engin de terrassement, en réponse à la position d'une manette de commande commandée par un opérateur, 1 'outil comprenant une flèche et un godet qui lui est fixé, l'outil ayant plusieurs fonctions qui comprennent des fonctions de levage et d'abaissement selon lesquelles la flèche est actionnée par un vérin hydraulique de levage et des fonctions de déchargement et de chargement selon lesquelles le godet est
amené à pivoter par un vérin hydraulique d'inclinaison, compre-
nant les étapes consistant à détecter la position de la manette
de commande et produire en réponse un signal de commande d'opéra-
teur; détecter la position en élévation de la flèche et la posi-
tion en pivotement du godet, et produire en réponse des signaux
de position d'outil respectifs; mémoriser une table de consulta-
tion pour chaque fonction, les tables de consultation comprenant plusieurs valeurs correspondant à plusieurs positions de l'outil;
recevoir les signaux de position d'outil et de commande d'opéra-
teur, déterminer la position instantanée de l'outil et la fonc-
tion d'outil correspondante, modifier le signal de commande d'opérateur sur la base de la fonction instantanée, et produire
un signal d' électrovanne en réponse au signal de commande d'opé-
rateur modifié. et recevoir le signal d'électrovanne et fournir de façon commandable un flux de fluide hydraulique aux vérins hydrauliques respectifs en réponse à 1 ' amplitude du signal d'électrovanne. Pour mieux comprendre la présente invention, on se référera aux dessins joints parmi lesquels: la figure 1 est une vue de côté de la partie avant d'une chargeuse telle qu'une chargeuse à roues; la figure 2 est un schéma sous forme de blocs d'un système de commande électrohydraulique de la chargeuse; la figure 3 est un graphique illustrant un signal de commande d'opérateur et un signal d'électrovanne en fonction du temps; la figure 4 représente une table de consultation associée à une fonction de déchargement; la figure 5 représente une table de consultation associée à une fonction de chargement; la figure 6 représente une table de consultation associée à une fonction de levage; la figure 7 représente une table de consultation associée à une fonction d'abaissement; et la figure 8 représente une table de consultation à
commande complète d'angle de chargement.
La figure 1 représente de façon générale un système de commande d'outil 100. La figure 1 représente la partie avant d'une machine chargeuse de type à roues 104 comprenant un porteur
de charge sous forme d'un godet 108. Bien que la présente inven-
tion soit décrite en relation avec une machine chargeuse de type
à roues, la présente invention s'applique également à de nom-
breuses autres machines de terrassement telles que des chargeuses à chenilles, des excavatrices hydrauliques, et autres machines comportant des outils de chargement similaires. Le godet 108 est relié à une structure de bras ou flèche de levage 110 qui est
actionnée à pivotement par deux actionneurs ou vérins hydrau-
liques de levage 106 (dont un seul est représenté) autour d'un axe de pivotement de flèche 112 qui est fixé au châssis de la machine. Un axe de pivotement portant la charge de la flèche 118 est fixé à la flèche 110 et aux vérins de levage 106. Le godet 108 est incliné par un actionneur ou vérin d'inclinaison de godet
114 autour d'un axe de pivotement d'inclinaison 116.
La figure 2 représente schématiquement le système de commande d'outil 100 appliqué à une chargeuse à roues. Le système de commande d'outil est adapté à détecter plusieurs entrées et à produire en réponse des signaux de sortie qui sont fournis à
divers actionneurs du système de commande. De préférence, le sys-
tème de commande d'outil comprend un moyen de commande à micro-
processeur 208.
Des première, deuxième et troisième manettes de commande 206A, 206B, 206C permettent à l'opérateur de commander 1 'outil 102. Les manettes de commande comprennent une manette 219 qui peut se déplacer selon un axe unique. Toutefois, en plus du mouvement selon un premier axe (horizontal), la manette 219 peut également se déplacer selon un second axe perpendiculaire à l'axe
horizontal. La première manette de commande 206A commande l'opé-
ration de levage de la flèche 110. La deuxième manette de commande 206B commande 1 'opération d'inclinaison du godet 108. La troisième manette de commande 206C commande une fonction auxi-
liaire telle que l'actionnement d'un outil particulier.
Un moyen 220 de détection de position de manette détecte la position de la manette de commande 219 et produit en réponse un signal de commande électrique d'opérateur. Le signal électrique est fourni à une entrée du moyen de commande 208. Le moyen de détection de manette 220 comprend de préférence un potentiomètre tournant qui produit un signal modulé en largeur d'impulsion en réponse à la position en rotation de la manette;
toutefois, tout détecteur capable de produire un signal élec-
trique en réponse à une position en pivotement de la manette de
commande pourrait être utilisé selon la présente invention.
Un moyen de détection de position d'outil 216, 218 détecte la position de l'outil 102 par rapport à l'engin de travaux 104 et produit en réponse plusieurs signaux de position
d'outil. Dans le mode de réalisation préféré, le moyen de détec-
tion de position 216, 218 comprend un moyen de détection de posi-
tion de levage 216 pour détecter la position en élévation de la flèche 110 et un moyen de détection de position en inclinaison
218 pour détecter la position de pivotement du godet 108.
Dans un mode de réalisation, les moyens de détection de position en levage et en inclinaison 216, 218 comprennent des potentiomètres tournants. Les potentiomètres tournants produisent
des signaux modulés en largeur d'impulsion en réponse à la posi-
tion angulaire de la flèche 110 par rapport au véhicule et du godet 108 par apport à la flèche 110. La position angulaire de la flèche est fonction de l'extension du vérin de levage 106A, B tandis que la position angulaire du godet 108 est fonction des extensions des vérins d'inclinaison et de levage 114, 106A, B. La fonction du moyen de détection 216, 218 peut facilement être réalisée par tout autre détecteur capable de mesurer directement ou indirectement l'extension relative du vérin hydraulique. Par exemple, les potentiomètres pourront être remplacés par des
détecteurs radiofréquence (RF) disposés dans les vérins hydrau-
liques. Un moyen de vanne 202 agit en réponse aux signaux élec- triques produits par le moyen de commande et fournit du fluide
hydraulique aux vérins hydrauliques 106A, B, 114.
Dans le mode de réalisation préféré, le moyen de vanne 202 comprend quatre vannes principales (deux vannes principales pour les vérins de levage et deux vannes principales pour les vérins d'inclinaison) et huit vannes HYDRAC (deux vannes HYDRAC pour chaque vanne principale). Les vannes principales dirigent du fluide sous pression vers les vérins 106A, B, 114 et les vannes
HYDRAC dirigent un débit de fluide pilote vers les vannes princi-
pales. Chaque vanne HYDRAC est électriquement connectée au moyen de commande 208. Un exemple de vanne HYDRAC est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 5 366 202 délivré le 22 novembre 1994 à Stephen V. Lunzman qui sera considéré ici comme
connu. Deux pompes principales 212, 214 sont utilisées pour four-
nir du fluide hydraulique aux bagues principales, alors qu'une pompe pilote 222 est utilisée pour fournir du fluide hydraulique aux vannes HYDRAC. Une électrovanne arrêt/marche et une vanne servant d'évent 224 sont incluses pour la commande du débit de
fluide pilote vers les vannes HYDRAC.
Comme on l'a indiqué précédemment, deux vannes princi-
pales sont incluses pour chacun des deux vérins d'inclinaison et de levage. Il est en conséquence souhaitable de déplacer chaque
bague principale de la paire séquentiellement plutôt que simulta-
nément, pour fournir des caractéristiques souhaitables de modula-
tion de vitesse et de pression.
La présente invention concerne la détermination de
l'amplitude d'un signal d'électrovanne pour commander avec préci-
sion le déplacement de l'outil. Le moyen de commande 208 comprend
de préférence des modules RAM et ROM qui mémorisent des program-
mes propres à mettre en oeuvre certaines caractéristiques de la présente invention. En outre, les modules RAM et ROM mémorisent
plusieurs tables de consultation qui sont utilisées pour détermi-
ner l'amplitude du signal d'électrovanne. Le moyen de commande
208 recoit les signaux de position d'outil et de commande d'opé-
rateur, modifie le signal de commande d'opérateur et produit un signal d' électrovanne ayant une amplitude sensible au signal de commande d'opérateur modifié. Le moyen de vanne 202 reçoit le signal d'électrovanne et fournit de façon commandable un débit de fluide hydraulique vers le vérin hydraulique respectif en réponse
à l'amplitude du signal d'électrovanne.
L'amplitude du signal d'électrovanne est déterminée en multipliant un facteur de normalisation par l'amplitude du signal de commande d'opérateur. Par exemple, le facteur de normalisation
peut avoir une valeur comprise O et 100 %. Cet aspect de normali-
sation entraîne une réduction du taux de variation maximum (du déplacement de l'outil) que l'opérateur peut commander et une réduction de la vitesse maximum d'ensemble (du déplacement de l'outil) que 1 'opérateur peut commander. Ceci est représenté dans le graphique de la figure 3. Le signal de commande d'opérateur est représenté en pointillés et le signal d'électrovanne est
représenté en traits pleins.
Comme les signaux de position d'outil sont fonction de la position des vérins hydrauliques respectifs 106, 114, les signaux de position d'outil sont indicatifs de la quantité d'extension respective du vérin hydraulique. Ainsi, les modules RAM et ROM mémorisent une pluralité de tables de consultation dont chacune contient plusieurs valeurs qui correspondent à
plusieurs positions de vérin hydraulique. Chaque table de consul-
tation correspond à une fonction d'outil qui est utilisée pour commander l'outil. Les fonctions d'outil comprennent une fonction de levage et d'abaissement qui fait s'étendre et se rétracter les vérins hydrauliques de levage 106A, B pour commander la hauteur du godet, et une fonction de déchargement et de chargement qui fait s'étendre et se rétracter le vérin d'inclinaison 114 pour commander l'attitude du godet. Les tables de consultation de fonction d'outil sont représentées en figures 4 à 7. Le nombre de valeurs mémorisées dans la mémoire dépend de la précision désirée du système. Une interpolation peut être utilisée pour déterminer la valeur réelle dans le cas o les valeurs mesurées et calculées tombent entre des valeurs discrètes stockées dans la mémoire. Les valeurs des tables sont basées sur une simulation et une analyse
de données empiriques.
En conséquence, le moyen de commande 208 détermine la
fonction d'outil instantanée et sélectionne la table de consulta-
tion appropriée. Alors, en fonction des positions des vérins cor-
respondants, le moyen de commande sélectionne une valeur à partir de la table de consultation et modifie le signal de commande de l'opérateur sur la base de la mémoire choisie pour commander
1 'outil 102 à une accélération et à une vitesse désirées.
La figure 4 illustre la table de consultation de déchargement qui commande le pivotement du godet 108 à un angle
de pivotement maximum désiré. La table de consultation de déchar-
gement 400 mémorise plusieurs valeurs de normalisation qui correspondent à la position des vérins de levage et d'inclinaison 106, 114. Les valeurs de normalisation sont choisies pour limiter la vitesse ou le mouvement de pivotement du godet 108, tandis que
le godet se rapproche de 1 'angle de déchargement maximum désiré.
Ainsi, les valeurs de normalisation fournissent un effet de limi-
tation de vitesse quand le vérin d'inclinaison ou de levage approche d'une région de gain cinématique extrême proche de l'angle de déchargement maximum, réduisant ainsi la "secousse" ressentie par l'opérateur et les forces dans les vérins. Bien
qu'une valeur de normalisation soit décrite, une valeur de limi-
tation peut également être utilisée comme cela apparaîtra à
l'homme de l'arct.
On notera qu'une région de gain cinématique est définie comme le rapport du déplacement en rotation de la flèche 110 ou du godet 108 par rapport au déplacement linéaire correspondant des vérins associés de levage ou d'inclinaison 106, 114. Une région de gain cinématique extrême est associée aux valeurs de
gain qui produisent des vitesses ou des accélérations indési-
rables. En outre, la table de consultation de déchargement assure une butée électronique, c'est-à-dire que les valeurs de normalisation sont choisies pour arrêter le mouvement de pivote- ment du godet 108 avant que le godet 108 n'atteigne l'angle de déchargement physique maximum. En conséquence, le déplacement du godet peut s'arrêter avant d'entrer en contact avec les butées mécaniques (qui sont associées à des gains cinématiques infinis)
pour assurer une protection structurelle de 1 'outil.
La figure 5 représente la table de consultation logi-
cielle de chargement 500 qui commande le pivotement du godet 108 à un angle de chargement maximum. La table de consultation de chargement 500 mémorise plusieurs valeurs de normalisation qui correspondent à la position des vérins de levage et d'inclinaison
106, 114. Les valeurs de normalisation sont choisies pour augmen-
ter progressivement la limite du mouvement ou de la vitesse de pivotement 108 tandis que le godet est déplacé de l'angle de
déchargement maximum à 1 'angle de chargement maximum désiré.
Ainsi, tandis que le godet se déplace à partir de l'angle de
déchargement maximum désiré, les valeurs de normalisation augmen-
tent progressivement pour amener le mouvement du godet à augmen-
ter proportionnellement pour assurer une meilleure possibilité de
contrôle de la fonction de chargement.
En outre, les valeurs de normalisation sont choisies pour réduire les forces hydrauliques associées à l'outil dans une
position "de repliement" c'est-à-dire quand le godet est posi-
tionné à un angle de chargement maximum désiré et que la flèche est positionnée au niveau du sol ou près de ce niveau. Ainsi, quand l'outil est à la position de "repliement", les valeurs de normalisation sont très réduites pour réduire l'amplitude du signal d'électrovanne de sorte que 1 'on empêche 1 'opérateur d'agir davantage sur la commande de plein chargement, évitant
ainsi des forces élevées de vérins hydrauliques.
La figure 6 représente la table de consultation de levage 600 qui commande le levage de la flèche 110 à une hauteur maximum désirée. La table de consultation de levage 600 mémorise
plusieurs valeurs de normalisation qui correspondent à la posi-
tion des vérins de levage 106A, B. Les valeurs de normalisation
sont choisies pour limiter la vitesse ou le mouvement de pivote-
ment de la flèche 110 tandis que la flèche se rapproche d'une région de gain cinématique extrême près de la hauteur maximum désirée. On appelle cela en outre l'inversion cinématique. Ainsi, les valeurs de normalisation assurent un effet de limitation de vitesse quand les vérins de levage 106A, B s'approchent de la hauteur maximum désirée, réduisant ainsi la "secousse" ressentie
par 1 'opérateur réduisant les forces dans les vérins.
La présente invention prévoit en outre une fonction de "démarrage doux" pendant des opérations aidées par la pesanteur, par exemple quand la flèche est abaissée. La figure 7 représente
la table de consultation d'abaissement 700 qui commande l'abais-
sement de la flèche 110. La table de consultation d'abaissement 700 mémorise plusieurs valeurs de normalisation qui correspondent
à la position des vérins de levage 106A, B. Les valeurs de norma-
lisation sont choisies pour augmenter progressivement la limite de vitesse de la flèche 110 quand la flèche est abaissée à partir de sa hauteur maximum désirée. Ainsi, quand la flèche 110 est
abaissée à partir de sa hauteur maximum, les valeurs de normali-
sation augmentent progressivement, ce qui amène l'amplitude du signal d'électrovanne à augmenter de façon proportionnelle. Ceci assure une meilleure possibilité de contrôle de la fonction d'abaissement en évitant un fonctionnement à secousses. Bien
qu'une valeur de normalisation soit décrite, une valeur de limi-
tation pourrait également être utilisée comme cela apparaîtra à
l'homme de l'art.
La présente invention propose en outre une commande complète d'angle de chargement. Le but de la commande d'angle de chargement est de faire rouler légèrement vers l'avant un godet chargé tandis que la flèche est relevée. Cette fonction rendue
automatique est utilisée pour contrer l'action cinématique natu- relle de la flèche qui augmente l'inclinaison vers l'arrière du godet
tandis que la flèche est relevée. La commande complète
d'angle de chargement est illustrée dans une table de consulta-
tion, similaire à celle représentée en figure 8. La table de consultation représentée, 800, mémorise plusieurs valeurs de limitation qui correspondent aux positions des vérins de levage et d'inclinaison. Le moyen de commande 208 sélectionne une valeur de limitation en réponse aux positions des vérins de levage et d'inclinaison, et compare la valeur de limitation à la valeur du signal de commande d'opérateur. Le moyen de commande 208 produit alors le signal d' électrovanne avec une valeur égale à la plus faible des deux valeurs comparées. Comme cela est représenté, la table de consultation 800 est structurée de sorte que des valeurs
de limitation positives sont associées à des commandes de charge-
ment et que des valeurs de limitation négatives sont associées à des commandes de déchargement, tandis que des commandes neutres sont associées à des valeurs de limitation nulles. Ainsi, les valeurs de limitation négatives assurent le mouvement vers l'avant de roulement automatique de la commande. On notera qu'il peut être souhaitable que le moyen de commande modifie seulement le signal de commande d'opérateur tandis que la flèche est en
cours de levage.
Ainsi bien que la présente invention ait été plus par-
ticulièrement représentée et décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, l'homme de l'art notera que divers modes de réalisation différents peuvent être envisagés sans sortir du domaine de la présente invention telle que définie dans les
revendications ci-après.
Les engins de travaux tels que des chargeuses à roues comprennent des outils capables d'être déplacés en passant par plusieurs positions au cours d'un cycle de travail. Le cycle de travail typique associé à un godet comprend le positionnement de la flèche et du godet en position de creusage pour remplir le godet de matériaux, une position de transport, une position relevée, et une position de déchargement pour enlever le matériau
du godet.
La présente invention prévoit un procédé et un appareil pour limiter de façon progressive la vitesse de l'outil pendant un cycle de fonctionnement plutôt que d'arrêter ou de changer
brutalement la vitesse de l'outil. Une telle fonction est parti-
culièrement utile pour limiter la vitesse de 1 'outil quand il
approche de régions de gain cinématique extrêmes.
On notera que, bien que la fonction du mode de réalisa-
tion particulier soit décrite en relation avec la flèche et les circuits hydrauliques associés, la présente invention s'adapte facilement à commander la position de l'outil pour d'autres
outils d'engins de terrassement. Par exemple, la présente inven-
tion pourrait être utilisée pour commander des outils sur des excavatrices hydrauliques, des chargeuses-pelleteuses et des
machines similaires comportant des outils actionnés hydrauli-
quement.
Claims (12)
1. Dispositif (100) pour déplacer de façon commandable un outil (102) d'une machine de terrassement (104), l'outil comprenant une flèche (110) et un godet (108) qui y est fixé,
l'outil (102) ayant plusieurs fonctions qui incluent des fonc-
tions de levage et d'abaissement au cours desquelles la flèche (108) est actionnée par un vérin hydraulique de levage (106, 114) et des fonctions de déchargement et de chargement au cours desquelles le godet (108) est entraîné en pivotement par un vérin hydraulique d'inclinaison (114), caractérisé en ce qu'il comprend:
une manette de commande (206) actionnée par 1l'opéra-
teur; un moyen de détection de position du levier de commande (220) pour détecter la position du levier (206) et produire en réponse un signal de commande d'opérateur; un moyen de détection de position d'outil (216, 218) pour détecter la position en élévation de la flèche (110) et la position en pivotement du godet (108) et pour produire en réponse des signaux respectifs de position de l'outil;
un moyen de mémoire pour mémoriser une table de consul-
tation pour chaque fonction, les tables contenant plusieurs valeurs correspondant à plusieurs positions de 1 'outil;
un moyen de commande pour recevoir les signaux de posi-
tion d'outil et de commande d'opérateur, déterminer la position
instantanée de l'outil (102) et la fonction correspondante, modi-
fier le signal de commande d'opérateur sur la base de la fonction concernée, et produire un signal d'électrovanne en réponse au signal de commande d'opérateur modifié; et
un moyen de vanne pour recevoir le signal d'électro-
vanne et fournir de façon commandable un fluide hydraulique à des
vérins hydrauliques respectifs (106, 114), en réponse à l'ampli-
tude du signal de vanne.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen de commande comprend des moyens pour sélectionner une valeur à partir de la table de consultation respective en réponse à la position respective de l'outil, pour multiplier la valeur
par 1 'amplitude du signal de commande d'opérateur, et pour pro-
duire en réponse le signal d' électrovanne ayant une amplitude égale au produit.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le
signal de position d'outil correspondant à la position en éléva-
tion de la flèche (110) est indicatif de la position du vérin de
levage et le signal de position d'outil correspondant à la posi-
tion en pivotement du godet (108) est indicatif de la position du
vérin d'inclinaison.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le moyen de mémoire comprend une table de consultation (400, 500) de déchargement et de chargement pour commander le pivotement du godet (108), chaque table (400, 500) mémorisant plusieurs valeurs de normalisation correspondant aux positions du vérin du levage
et du vérin d'inclinaison.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la table de consultation de déchargement (400) comprend plusieurs valeurs de normalisation qui limitent le mouvement en pivotement
du godet (108) tandis que le godet approche d'un angle de déchar-
gement maximum désiré et plusieurs valeurs de normalisation qui amènent le mouvement de pivotement du godet (108) à s'arrêter
quand on atteint 1 'angle de déchargement maximum désiré.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la table de consultation de chargement (500) comprend plusieurs valeurs de normalisation qui croissent progressivement tandis que le godet (108) est déplacé à partir de 1 'angle de déchargement
maximum désiré, et plusieurs valeurs de normalisation qui empé-
chent l'opérateur de commander davantage un godet complètement
chargé au-delà de l'angle de chargement maximum.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le moyen de mémoire comprend une table de consultation de levage et d'abaissement (600, 700) pour commander 1 'actionnement de 1 'ensemble de levage, chaque table de consultation (600, 700) mémorisant plusieurs valeurs de normalisation correspondant à la
position du vérin de levage.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la table de consultation de levage (600) comprend plusieurs valeurs de normalisation qui limitent le déplacement de la flèche (110) tandis que la flèche (110) s'approche d'une hauteur maximum désirée.
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la table de consultation d'abaissement (700) comprend plusieurs valeurs de normalisation qui augmentent progressivement tandis
que la flèche (110) est abaissée à partir d'une hauteur maximum.
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le
moyen de mémoire comprend une table de commande d'angle de char-
gement (500) pour mémoriser plusieurs valeurs de limitation
correspondant aux positions des vérins de levage et d'inclinai-
son.
11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel
le moyen de commande comprend un moyen de déchargement automa-
tique (400) pour sélectionner la valeur de limitation, comparer
la valeur de limitation à la valeur du signal de commande d'opé-
rateur, et produire le signal d'électrovanne d'une valeur égale à
la plus faible des deux valeurs comparées.
12. Procédé pour déplacer de façon commandable un outil (102) d'un engin de terrassement (104), en réponse à la position d'une manette de commande (206) commandée par un opérateur, l'outil (102) comprenant une flèche (110) et un godet (108) qui lui est fixé, 1 'outil (102) ayant plusieurs fonctions qui comprennent des fonctions de levage et d'abaissement selon lesquelles la flèche (110) est actionnée par un vérin hydraulique de levage (106, 114) et des fonctions de déchargement et de chargement selon lesquelles le godet (108) est amené à pivoter par un vérin hydraulique d'inclinaison (114), caractérisé en ce qu'il comprend I.es étapes suivantes: détecter la position de la manette de commande et produire en réponse un signal de commande d'opérateur; détecter la position en élévation de la flèche (110) et la position en pivotement du godet (108), et produire en réponse des signaux de position d'outils respectifs;
mémoriser une table de consultation pour chaque fonc-
tion, les tables de consultation comprenant plusieurs valeurs correspondant à plusieurs positions de 1 'outil; recevoir les signaux de position d'outil et de commande d'opérateur, déterminer la position instantanée de l'outil (102) et la fonction d'outil correspondante, modifier le signal de commande d'opérateur sur la base de la fonction instantanée, et produire un signal d'électrovanne en réponse au signal de commande d'opérateur modifié; et recevoir le signal d'électrovanne et fournir de façon commandable un flux de fluide hydraulique aux vérins hydrauliques
respectifs (106, 114) en réponse à l'amplitude du signal d'élec-
trovanne.
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