FR3086502A1 - Machine a planter des pieux avec une haute precision - Google Patents
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Abstract
Machine adaptée pour planter dans le sol des pieux (9) notamment pour une structure de palissage de vignoble ou de verger à des endroits prédéfinis (P1 - PN) avec une précision centimétrique, la machine comprenant une unité de commande électronique et un capteur GPS (5), une colonne d'enfoncement (2) montée sur un châssis (1) de véhicule, via un système articulé d'ajustement de positionnement (X,Y,rotX,rotY), la colonne comprenant un mât (3) et une coulisse (4) montée coulissante substantiellement verticalement, une cloche d'enfoncement (44) montée sur la coulisse, un dispositif de guidage (G) de pieu, qui comprend une pince (8) montée sur la coulisse et un sabot de guidage (7) monté au pied du mât, le sabot de guidage étant mobile entre une position de travail (P1) et une position rétractée (P2), le système articulé d'ajustement de positionnement permettant de positionner la cloche d'enfoncement et le dispositif de guidage à l'aplomb de l'un des endroits prédéfinis et d'y enfoncer le pieu verticalement.
Description
Machine à planter des pieux avec une haute précision
DOMAINE ET CONTEXTE DE L’INVENTION
La présente invention concerne les machines à planter des pieux, ces pieux étant notamment destinés à former une structure de palissage de vignoble ou de verger. Selon d’autres possibilités, les pieux en question peuvent aussi être destinés à former une armature de serre de maraîchage ou une structure de support de panneaux solaires dans une ferme solaire.
On connaît dans l’art des machines à planter des pieux aussi appelés ‘piquets’ ou ‘poteaux’, de manière verticale, comme par exemple celle divulguée dans le document FR2584507 [SMTI], Néanmoins, il reste très difficile de faire des rangs bien en ligne et de compenser toutes les irrégularités éventuelles du terrain avec une telle machine.
Il est donc apparu un besoin d’augmenter la précision du placement des pieux afin de faciliter les travaux ultérieurs (entretien, désherbage, rognage des feuilles, vendange mécanisée) nécessaires sur les vignes et les vergers et aussi pour en améliorer l’aspect esthétique géométrique. Il est donc apparu un besoin de proposer de nouvelles solutions.
BREF EXPOSE DE L’INVENTION
À cet effet, il est proposé ici une machine (M) adaptée pour planter dans le sol des pieux (9) (notamment pour une structure de palissage de vignoble ou de verger) à des endroits prédéfinis (P1-PN) [notamment le long d’une rangée de plantes (L1) déjà plantées] avec une précision centimétrique, la machine comprenant :
- une unité de commande électronique (100),
- au moins un capteur GPS (5),
- une colonne d’enfoncement (2) montée sur un châssis (1) de véhicule, via un système articulé d’ajustement de positionnement, (AX,AY,rotX,rotY)
- la colonne d’enfoncement comprenant un mât (3) et une coulisse (4) montée coulissante substantiellement verticalement sur le mât,
- une cloche d’enfoncement (44) montée sur la coulisse,
- un dispositif de guidage (G) de pieu, qui comprend une pince (8) montée sur la coulisse et un sabot de guidage (7) monté au pied du mât, le sabot de guidage étant mobile entre une position de travail (P1) et une position rétractée (P2), le système articulé d’ajustement de positionnement permettant de positionner la cloche d’enfoncement et le dispositif de guidage à l’aplomb de l’un des endroits prédéfinis et d’y enfoncer le pieu verticalement.
Moyennant quoi, quand le sabot de guidage est en position de travail, il guide précisément le bas du pieu à enfoncer au moins sur trois côtés dans le plan horizontal et quand le sabot de guidage est en position rétractée, il permet au véhicule de se déplacer après enfoncement du pieu, sans interférer avec le pieu qui vient d’être planté, ni les plantes déjà plantées sur la rangée le cas échéant.
Moyennant quoi, la machine peut être utilisée pour enfoncer des pieux de manière précise et avec une bonne verticalité, le long d’une ligne de plantation de jeunes ceps ou arbustes.
Le système articulé d’ajustement de positionnement permet de compenser le dévers du terrain, et l’imprécision de mouvement du châssis de véhicule. Une correction en translation et en rotation selon X et selon Y permet de rattraper des écarts de positionnement et orientation du châssis de véhicule, pour positionner correctement et précisément la colonne d’enfoncement vis-àvis des endroits prédéfinis sur la ligne prédéfinie.
De plus, l'utilisation d'un GPS précis, notamment différentiel ou RTK, permet de définir et suivre avec une grande précision la cartographie souhaitée pour les pieux à enfoncer, on parle de précision centimétrique, car l'imprécision de position est de l'ordre du centimètre.
De plus, grâce à la position du capteur GPS substantiellement à la verticale du lieu d'enfoncement des pieux, on peut proposer de planter en « aller et retour >>, c'est-à-dire sans « retour à vide >>, tout en respectant scrupuleusement la cartographie prévue.
Il faut noter, dans le cas de la présente invention, que la ligne prédéfinie L1 sera dans la plupart des cas rectiligne (donc une droite), mais la ligne prédéfinie L1 peut aussi présenter une légère courbure par exemple pour suivre un contour courbé de la parcelle. Le système présenté permet aussi de réaliser des palissages en quinconce, en fausse équerre, ainsi que des fermetures à la bordelaise.
Dans divers modes de réalisation de l’invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l’une et/ou à l’autre des dispositions suivantes, prises isolément ou en combinaison.
Selon une configuration avantageuse, quand le sabot de guidage est en position de travail (P1), il guide et forme butée pour le bas du pieu à enfoncer, de préférence sur trois côtés dans le plan horizontal; ainsi il suffit qu’un opérateur place le bas du pieu dans le sabot de guidage pour obtenir un positionnement simple et précis. Le pied F de l’opérateur U pousse le pieu depuis le quatrième côté, et ainsi la position du bas du pieu est bien définie, de manière précise et positive.
Selon un aspect, le sabot de guidage peut être monté à rotation au pied du mât, avec un axe (X7) substantiellement parallèle à l’axe longitudinal X1, la position rétractée (P2) étant relevée par rapport à la position de travail (P1). C’est une solution d’escamotage simple et fiable, qui permet de libérer l'espace pour que la machine avance ensuite sans interférer avec les pieux et jeunes plants végétaux.
Selon un aspect, le sabot de guidage comprend un logement en forme d’échancrure (75) délimitée sur 3 cotés (71,72,73) par des taquets à position réglable et le logement étant ouvert sur le quatrième coté à l’opposé du pied du mât. Moyennant quoi la taille du logement peut être adaptée, grâce aux taquets, en fonction de la section des pieux à enfoncer ; le positionnement du pieu par un opérateur est ainsi facile et pratique et la position du bas du pieu est bien définie, de manière précise sans jeu substantiel.
Selon un aspect, la pince (8) comprend une base fixée (81) à la coulisse (4) et une mâchoire mobile (82), la mâchoire étant mobile entre une position fermée de travail (P3) et une position ouverte (P4). La pince permet avantageusement de maintenir la portion haute du pieu à enfoncer lorsque ladite pince est fermée ; lorsqu'elle est ouverte, l'utilisateur peut aisément amener un pieu et le positionner correctement sous la cloche d'enfoncement avant de donner un signal pour autoriser ou provoquer la fermeture de la pince. En outre, lorsque la pince est ouverte, elle permet à la machine d'avancer sans interférer avec le pieu qui vient juste d'être planté.
Selon un aspect, la mâchoire mobile est montée à rotation par rapport à la base de la pince, selon un axe vertical (Z8). Ceci forme une solution simple, rustique et fiable pour obtenir les deux positions principales de la pince.
Selon un aspect, il est prévu dans la pince un système de rattrapage de jeu, ou bien une cale réglable pour assurer un positionnement positif de la portion haute du pieu. On note que la pince maintient le pieu en position sans forcément exercer un serrage puissant, car la pince n'est pas mise à contribution directement pour enfoncer le pieu.
Selon un aspect, il est prévu en outre un élément supérieur (52) équipé de deux capteurs GPS (5A,5B) recevant les signaux des satellites GPS et couplé à une base (55) voisine stationnaire de réception des signaux GPS. De sorte que grâce à la base stationnaire, on peut utiliser le mode de géolocalisation GPS précis notamment RTK ; de plus, l'utilisation de deux capteurs permet de définir une ligne X8 correspondant à la direction longitudinale X1 de la machine, et qui doit être alignée avec la rangée de plants et la ligne L1 des lieux cartographiques pour insertion des pieux.
Selon une option avantageuse, le barycentre de positon des deux capteurs se trouve à l’aplomb de la cloche d’enfoncement ; ceci permet de piloter aisément l’ajustement en position de la machine afin que la position du pieu à l’aplomb de la cloche d’enfoncement corresponde précisément à la position souhaitée dans la cartographie. Ceci rend aisé le fonctionnement en mode aller et retour, sans retour à vide.
Selon un aspect, la cloche d’enfoncement (44) est montée sur la coulisse (4) via un système de battage vibratoire (47). Moyennant quoi, il est possible d'enfoncer des pieux de section conséquente dans des terrains durs sans difficulté.
Selon un aspect, la machine est avantageusement un engin automoteur, de préférence muni de chenilles ; ce qui permet d’avoir une pression au sol plus faible que les pneus, et une meilleure portance/accroche en cas de terrain humide.
Selon un aspect, la machine peut être équipée en alternative de roues.
Selon un aspect, la machine peut être formée comme un engin enjambeur capable d'enjamber un rang de vigne ou de plants.
Selon un aspect, la machine est configurée pour avancer en déplacement automatique entre les endroits prédéfinis (P1-PN). Ce déplacement est rapide et ne nécessite pas l'intervention d'un conducteur ; ceci améliore l'efficacité du chantier. Compte tenu de la nature du terrain, la précision d'arrêt à la fin de ce déplacement ne peut pas se conformer à la précision centimétrique attendue. Selon un aspect complémentaire, après l’avancée en mode automatique et l'arrêt du châssis du véhicule, la machine utilise le système articulé d'ajustement pour positionner précisément le dispositif de guidage du pieu et la cloche d'enfoncement à l'aplomb de l'endroit désiré, pour que le pieu y soit enfoncé.
Selon un aspect, le système articulé d’ajustement de positionnement de la colonne d’enfoncement est formé par un agencement d’articulation à trois ou quatre degrés de liberté motorisés, à savoir une translation le long d’un axe dit transversal noté Y avec optionnellement une translation le long de l’axe longitudinal noté X, et de plus une rotation autour de l’axe longitudinal X, et une rotation autour de l’axe transversal Y (Compensation du dévers local).
Selon un aspect, le système articulé comprend un bâti intermédiaire (14) monté à translation le long de l'axe transversal et optionnellement le long de l'axe longitudinal, la colonne d'enfoncement (2) étant montée à rotation autour de l'axe transversal et à rotation autour de l'axe longitudinal par rapport audit bâti intermédiaire (14).
Selon un aspect, il est prévu des commutateurs fin de course (48,49) à position réglable sur la course verticale de la coulisse.
Selon un aspect, il est prévu un codeur incrémental (58,59) sur chacun des deux degrés de liberté motorisés à translation (ΔΧ,ΔΥ).
Selon un aspect, il est prévu un inclinomètre (57) sur chacun des deux degrés de liberté motorisés à rotation (rotX,rotY) ou un inclinomètre unique pour les deux degrés de liberté.
Selon un aspect, la machine peut comprendre en outre un magasin (69) pour les pieux à enfoncer. Ainsi la machine est autonome y compris en approvisionnement.
Selon un aspect, la machine peut comprendre en outre un moteur et une pompe hydraulique.
Selon un aspect, la machine peut comprendre en outre des moteurs hydrauliques, de préférence un pour chaque côté du véhicule lorsque celui-ci est dans la configuration à chenilles.
Selon un aspect, la machine comprend en outre au moins un bouton-poussoir (25) de validation de cycle (après mise en place du pieu par l’opérateur et la fermeture de la pince) afin d'autoriser le cycle d'enfoncement.
Selon un aspect, la machine peut comprendre en outre au moins un écran de visualisation (72), lequel peut être le cas échéant tactile.
EXPOSE DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints, sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue de profil d’un chantier de plantation de pieux de palissage pour un verger ou une vigne,
- la figure 2 représente en vue de dessus la cartographie souhaitée des pieux de palissage,
- la figure 3 représente une vue en perspective de la machine selon l’invention,
- la figure 4 représente une vue de derrière en élévation de la machine de la figure 3,
- les figures 5A 5B représentent des vue en élévation de la machine de la figure 3, respectivement vue du côté gauche et vue du côté droit,
- les figures 6A à 6D illustrent différentes étapes de l'enfoncement d'un pieu, en vue de profil,
- les figures 7A à 7E illustrent différentes étapes de l'enfoncement d'un pieu, en vue de face,
- la figure 8 illustre un pieu à enfoncer, formé comme un profilé métallique,
- la figure 9 représente plus en détail la pince,
- la figure 10 représente plus en détail le sabot de guidage,
- la figure 11 représente plus en détail la cloche d'enfoncement,
- la figure 12 illustre un diagramme fonctionnel de commande du système qui pilote la machine,
- la figure 13 illustre un exemple de séquence des opérations réalisées grâce à la machine,
- la figure 14 montre l’escamotage et l’effacement du sabot pour l’avance de la machine.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Chantier et généralités si
Sur la figure 1, on a représenté un chantier de plantation de jeunes plants de vigne ou d’arbustes, soit pour une vigne ou un verger complètement nouveau soit pour un renouvellement complet du palissage d’une vigne existante ou d’un verger existant.
Pour ce faire, grâce à la machine M selon la présente invention, on va insérer des pieux 9 sur une ligne L1 où sont déjà plantés des plants végétaux 39 (jeune cep ou jeune arbuste). Le cas échéant, un nouveau cep 39 de vigne a été planté avec un tuteur associé qui va servir de support à la progression du jeune plant de vigne. On note qu'il y a un tuteur associé à chaque plant végétal, alors que les pieux 9 susmentionnés sont de plus grande taille (1,5 m ou plus) et sont plus espacés, typiquement un tous les 5 m voire plus.
Une fois que les pieux 9 seront placés, des fils de palissage (non représentés) seront tendus et supportés par lesdits pieux comme connu en soi, donc non décrit en détail ici. Les pieux 9 prêts à l’emploi sont conservés dans un magasin ou bac 69 prévu sur ma machine.
Les pieux 9 doivent être enfoncés précisément à des endroits prédéfinis les endroits prédéfinis étant notés P1,P2,Pi....
Comme illustré à la figure 2, les endroits prédéfinis (P1,P2,...) où un pieu 9 va être enfoncé sont définis par une cartographie précise, on souhaite que la plantation et son palissage soit conforme à cette cible au centimètre près, d’où l’appellation « plantation à précision centimétrique >>.
De plus, comme déjà évoqué, il est important d’insérer les pieux 9 bien à la verticale, en compensant les différents dévers possibles du terrain.
Sur les figures, on nomme les axes et directions comme suit :
X est la direction d’avancement correspondant à la direction longitudinale, X1 est la direction longitudinale de la machine,
Y1 est la direction transversale correspondant à l’axe des roues motrices de la machine, perpendiculaire à X1,
YT est la direction transversale correspondant à l’horizontale locale, c’està-dire la perpendiculaire à X corrigée du dévers local,
Z est la direction verticale,
W1 est la direction d’élévation de la machine, perpendiculaire à X1 et Y1, ZT est la direction d’élévation de la machine compensé du dévers du terrain, c’est-à-dire compensé en roulis, mais pas nécessairement en tangage.
La direction d'avancement X est voisine localement d'une ligne prédéfinie L1 sur lesquels sur laquelle sont positionnées les endroits prédéfinis (P1,P2,Pi,Pi+1..) où seront plantés les pieux 9.
Comme illustré à la figure 2, la vigne (ou le jeune verger) comprend habituellement des rangs de vigne parallèles les uns aux autres (au moins localement) et espacés d'une distance ER qui dans la pratique est souvent comprise entre 2 m et 2 m 50 ce qui permet à un tracteur agricole de passer entre les rangs pour des travaux ultérieurs. Toutefois, il n'est pas exclu que la distance ER soit inférieure à 2 m, par exemple 1 m dans certaines régions viticoles.
Chaque rang est constitué d'une succession de points de plantation
P1,P2,Pi,Pi+1 des pieux 9, lesquels sont espacés le long de la direction du rang d'une distance prédéfinie notée EP qui dans la pratique est voisine de 5 mètre, souvent comprise dans un intervalle [4m, 6m],
Pour un rang donné, la ligne prédéfinie L1 est très souvent rectiligne, mais il existe des cas où la ligne prédéfinie L1 présent une courbure et donc n’est pas rectiligne. Pour chacun des rangs, on définit une ligne prédéfinie L1,L2,L3, etc..
Habituellement, pour une parcelle de vigne, on conserve une distance EP unique et homogène, sauf dans les bordures de la parcelle (cas qui sera vu plus loin). De même, la distance inter rang ER peut être typiquement choisie une fois pour toutes dans une parcelle donnée.
Machine
La machine M présentée ici est de type automotrice (ou 'engin automoteur’, ‘ véhicule automoteur’), c'est-à-dire qu'elle ne nécessite pas d'être ta tractée par un autre engin. De plus, la machine en question présente comme il sera vu plus loin un grand degré d'autonomie, seules quelques opérations sont destinées à être réalisées par un opérateur humain noté U.
La machine M est configurée enfoncer des pieux dans le sol à poste fixe, c'est-à-dire qu'à ce moment-là elle n'avance pas. Après enfoncement effectif d’un pieu au point Pi, la machine effectue des opérations en mode automatique pour aller se positionner au voisinage de l'endroit prédéfini suivant donc Pi+i.
Le déplacement de la machine du point P, au point Ρ,+ι peut être relativement rapide avec une vitesse de croisière supérieure à 15 km/h de l'ordre de 20 km/h. S'agissant du profil de vitesse de ce déplacement, il peut être prévu une rampe d'accélération et une rampe de décélération et arrêt.
La précision recherchée pour le positionnement des pieux n'est pas obtenue par la précision d'arrêt de l'engin automoteur, mais grâce à un système articulé d'ajustement qui sera décrit plus loin.
La vitesse d'avancement de la machine est notée VM.
VM = 0 pendant la séquence de pré-positionnement du pieu et d'enfoncement du pieu. Selon une variante, on peut utiliser un déplacement en X à très faible vitesse (en avant et/ou en arrière) pour recaler la position selon X (ceci remplace le degré de liberté ΔΧ dont il est question plus loin).
On utilise un système de géolocalisation de type GPS de précision, notamment de type RTK. En pratique, on installe sur la machine qui se déplace un récepteur GPS embarqué 5, et on installe un récepteur de référence 55 sur une base fixe au sol, qui reçoivent chacun les signaux GPS des satellites 50. Le récepteur de référence 55 transmet les signaux reçus vers la machine qui se déplace, ce qui permet de corriger les erreurs dues à la transmission, et ce qui permet d'obtenir une précision au centimètre près.
Les systèmes de GPS différentiel, et/ou de GPS temps réel RTK connus en soi, ne seront pas décrits plus en détail ici.
Dans l'exemple illustre ici, on utilise deux récepteurs GPS notés 5a et 5b. Les deux capteurs peuvent être montés sur un support 52.
Dans l'exemple illustré, la machine M est chargée de conduire les opérations de pose et d’enfoncement des pieux avec l'assistance d'un opérateur U. Le rôle de l'opérateur est de prélever un pieu dans le magasin 69 de pieux 9 et de le présenter dans la pince et dans le sabot de guidage puis de valider en appuyant sur le bouton poussoir départ cycle 25.
Selon l'invention, la machine M comprend un châssis repéré 1 on peut dire aussi ‘embase de traction’ ou ‘ embase de véhicule’. La machine M est un véhicule quasi autonome.
Le châssis de la machine comprend dans l'exemple illustré des chenilles 11 qui servent à supporter et à faire avancer la machine, grâce à des moteurs hydrauliques (respectivement 13D et 13D). Il est prévu des pare-chocs de sécurité 16 autour des chenilles notamment du côté où l'opération de plantation se déroule. Il peut être prévu une fonction d'arrêt d'urgence en cas de contact substantiel avec des pare-chocs de sécurité.
Un des éléments essentiels de la machine est la colonne d'enfoncement 2. La colonne d'enfoncement 2 est montée sur le châssis grâce à un système articulé d'ajustement de positionnement
Dans l’exemple illustré, il est prévu une cinématique à trois ou quatre degrés de liberté motorisés, entre le châssis 1 et la colonne d'enfoncement 2. Notamment, il est prévu un bâti appelé support intermédiaire 14 est monté sur le châssis avec un ou deux degrés de liberté, à savoir une translation le long de l’axe transversal Y, et le cas échéant une translation le long d’un axe longitudinal X.
La colonne d'enfoncement 2 est monté sur le support intermédiaire 14 avec deux degrés de liberté, à savoir une rotation autour de l’axe longitudinal X d’axe X3, et une rotation autour de l’axe transversal Y d’axe Y3.
L'ensemble des mouvements contrôlés entre le châssis 1 et la colonne d'enfoncement 2 forme un système articulé d'ajustement de positionnement à trois ou quatre degrés de liberté.
Chacun des mouvements contrôlés est piloté par un vérin hydraulique à double effet, comme il sera vu plus en détail plus loin.
La colonne d’enfoncement 2 comprend un mât 3 et une coulisse 4 avec une cloche d’enfoncement 44. Le mât 3 s’étend substantiellement selon la direction Z1 notamment lorsque l’ajustement rotY et l’ajustement rotY sont en position neutre.
La coulisse 4 est montée coulissante sur le mât 3 grâce à un système de glissière 34.
La cloche d’enfoncement 44 est montée sur la coulisse, via l’interposition optionnelle d’un système de battage 47. Le système de battage 47 est connu en soi et donc ne sera pas décrit en détail ici. La cloche d’enfoncement 44 est illustrée à la figure 11. Elle a une face inférieure plate 44a avec une bordure 44b en saillie. Grâce à la face plate, en conjonction avec une bonne verticalité du pieu, même avec le système de battage 47, l’appui se produit bien à plat, et donc le sommet du pieu n’est pas abimé, on évite ainsi d'avoir recours à une pièce d'usure c'est-à-dire une pièce martyre.
Guidage du pieu
Il est prévu un dispositif de guidage G de pieu 9, qui comprend une pince 8 pour guider la portion haute ou médiane du pieu et un sabot de guidage 7 pour guider le bas du pieu.
Le sabot de guidage 7 est monté au pied du mât 3. En l’occurrence, il est monté mobile entre une position de travail P1 et une position rétractée P2 (ou escamotée).
Quand le sabot de guidage 7 est en position de travail P1, il forme guidage pour le bas du pieu à enfoncer sur trois côtés dans le plan horizontal. Quand le sabot de guidage 7 est en position rétractée P2, il permet à la machine M d’avancer sans interférer avec le pieu 9 qui vient d’être planté ni les plants 39 déjà présentes sur la rangée.
Selon la solution illustrée, le sabot de guidage est monté à rotation au pied du mât, avec un axe X7 substantiellement parallèle à l’axe longitudinal X1, la position rétractée P2 étant relevée par rapport à la position de travail P1. Toutefois il faut remarquer qu'une autre cinématique est possible.
Selon la solution illustrée, le sabot de guidage est formé comme une plaque épaisse avec un tube d’axe. De plus, le sabot de guidage comprend un logement en forme d’échancrure 75 délimitée sur 3 cotés par des taquets (71,72,73) à position réglable. Chaque taquet peut être réglé en position par des lumières et des boulons comme illustré à la figure 10.
Le logement étant ouvert sur le quatrième coté à l’opposé du pied du mât. C’est le pied F de l’opérateur qui pousse le pieu contre le taquet opposé 73.
On remarque que le taquet repéré 73 se situe dessous de la plaque épaisse alors que les cales ou taquets 71,72 se situent au-dessus de la plaque épaisse.
La pince 8 est fixée sur la coulisse 4. Comme illustré à la figure 9, la pince 8 comprend une base 81 fixée à la coulisse 4 et une mâchoire mobile 82.
La mâchoire mobile 82 est mobile entre une position fermée de travail P3 et une position ouverte P4. Le maintien en position horizontale est suffisant, car c'est la cloche d'enfoncement qui provoque l'effort vertical.
La mâchoire mobile est montée à rotation par rapport à la base de la pince, selon un axe vertical Z8. En option, il est prévu un système de rattrapage de jeu (pièce en V 83 poussée par un ressort 85), ou bien une cale réglable pour assurer un positionnement positif de la portion haute du pieu.
En outre, lorsque la pince est ouverte, elle permet à la machine d'avancer sans interférer avec le pieu qui vient juste d'être planté (cf Figure 9).
La pince 8 et le sabot de guidage 7 permettent de positionner différents types de pieux. En général, on utilise un seul type de pieu sur un chantier donné, mais d’un chantier à un autre, on peut utiliser des pieux de type profilé métallique (cf figure 8), de type pieu de bois, de type pieu en polymère plastique à haute propriétés mécaniques. Dans l’exemple illustré, on a représenté un profilé métallique de longueur H9 comprise entre 2m et 2,6 dans la pratique, avec des trous et des accroches 90 pour supporter et maintenir les fils de palissage.
Procédé et contrôle
Comme illustré à la figure 6A et 7A (étape S4 à la figure 13), la machine ayant fini la mise en position précise, la pince 8 est ouverte et le sabot de guidage 7 est descendu en position de travail P1. L’opérateur U peut alors installer un pieu 9 pris depuis le magasin contre la base 81 de la pince et dans l’échancrure 75 du sabot.
Quand cette mise en position est correcte, l’opérateur U appui sur une manette de commande pour fermer la pince ; ainsi, comme illustré à la figure
6B (étape S5 à la figure 13), la machine commande la fermeture de la mâchoire mobile 82 de la pince (étape S6 à la figure 13), via le vérin 98.
Quand la pince est fermée, l’opérateur U appui sur le bouton de validation 25. (étape S6 à la figure 13) pour démarrer le cycle d'enfoncement automatique du pieu.
Suite à quoi, comme illustré à la figure 6C et 7B (étape S7 à la figure 13), la machine commande l’enfoncement du pieu par descente de la coulisse 4, la cloche 44 avec le système de battage enfonçant le pieu dans le sol. Un switch (ou détecteur) de fin de course 48 à position réglable permet à la machine de stopper le mouvement dès que la cote d’enfoncement souhaitée est atteinte.
Suite à quoi, comme illustré à la figure 7C (étape S8 à la figure 13), la machine commande l’ouverture de la mâchoire 81 de la pince via le vérin 98 et la remontée (escamotage) du sabot de guidage 7 via le vérin 97.
Suite à quoi, la machine commande la remontée de la coulisse 4 (figures 6D et 7D). Un switch (ou détecteur) de fin de course 49 à position réglable permet à la machine de stopper le mouvement de remontée à une hauteur suffisante pour insérer un pieu debout c'est-à-dire un peu supérieure à la hauteur H9 sous la cloche 44.
A ce moment, la mâchoire mobile 82 de la pince étant en avant du pieu et le sabot étant relevé, rien ne s’oppose à l’avancée de la machine, qui peut alors avancer selon X sans interférer avec le pieu 9 qui vient d’être planté ni les plantes déjà présentes sur la rangée L1. (étapes S1 et S9 à la figure 13). Ici la machine commande les moteurs hydrauliques 13G,13D des chenilles pour rejoindre le prochain point de cartographie, (figure 7E).
Plus précisément, la machine est asservie pour viser à faire coïncider le barycentre des deux capteurs GPS (astucieusement à la même position que l’axe de la cloche d’enfoncement) avec le point Pi+1 cible. En mode d’avancement et déplacement automatique, la machine aligne la direction X8 obtenu des capteurs (correspondant à la direction longitudinale X1 de la machine) avec la trajectoire visée (X avec correction éventuelle).
Après arrêt de l’avancement du châssis 1, la machine utilise alors le système articulé d’ajustement de positionnement de la colonne d’enfoncement pour positionner cette dernière en position verticale précise et de plus à l’aplomb de l’endroit Pi+1. A cet effet, les corrections en ΔΧ, ΔΥ, rotX, rotY sont réalisés grâce à la commande des vérins hydrauliques 93,94,95,96. (étape S2 à la figure 13)
Suite à quoi, comme illustré à la figure 6A, la machine commande la descente du sabot de guidage 7, via le vérin 97.
Et ainsi de suite jusqu'à la fin de la rangée.
Le demi en tour en bout de rang peut être effectué en mode manuel ou en mode automatique autonome.
Comme illustré notamment à la figure 12, la machine comprend un calculateur de commande 100, configuré pour commander les distributeurs électro-hydrauliques 30D,30G,31,32,33,34,35,36,37,38 lesquels sont couplés respectivement aux vérins hydrauliques ou moteurs hydrauliques de commande des mouvements suivants :
13D : avance/recul chenille droite
13G : avance/recul chenille gauche : remontée coulisse (la descente peut être commandée ou simplement gravitaire sous battage), : battage pieu, : correctionAX, : correction, ΔΥ, : correction rotX, : correction rotY : montée/descente sabot de guidage 7 : ouverture/fermeture pince 8.
La source de pression hydraulique est une pompe hydraulique installée sur la machine et entraînée par un moteur thermique de petite cylindrée, il est prévu en outre des moteurs hydrauliques, un pour chaque côté 13D,13G du véhicule lorsque celui-ci est dans la configuration à chenilles.
Le calculateur de commande 100 contrôle un écran de visualisation 72.
Dans l’exemple illustré, le calculateur de commande 100 et l’écran de visualisation 72 sont dissociés ; mais ils pourraient ne former qu’une seule et même unité.
Le calculateur de commande 100 pilote également,
Il est prévu des commandes manuelles 26 pour chacun des degrés de liberté, agencées dans une armoire de commande 85.
Comme illustrée à la figure 12, le calculateur de commande déclenche la descente de la coulisse 4 via un vérin 91.
Il est prévu un codeur incrémental 58,59 sur chacun des deux degrés de liberté linéaires (translation ΔΧ,ΔΥ). Il est prévu un inclinomètre 57 sur chacun des deux degrés de liberté motorisés à rotation (rotX,rotY). Il peut être prévu un inclinomètre unique à 2 axes pour gérer les deux degrés de liberté (rotX,rotY).
On remarque que la machine est équipée de chemins de câbles et tuyaux télescopiques, en l'occurrence du type chaîne déployable.
Sont représentés aux figures notamment les deux chemins de câble, un premier 86 lié à la correction ΔΥ (jusqu’à 50 cm d’amplitude), et un second 87 lié à la descente de la coulisse 4 (course réglable entre 60 cm et 1m pour l'enfoncement, avec une course totale possible jusqu’à 2,5 m voire 3 mètres pour s'adapter à tout type de pieu).
Il faut remarquer que l'enfoncement d'un pieu se fait sans réalisation préalable d’un avant-trou.
Il faut remarquer que au lieu des chenilles, l'engin automoteur peut être équipé de roues. Selon une configuration, il peut être formé comme un enjambeur.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Machine (M) adaptée pour planter dans le sol des pieux (9), notamment pour une structure de palissage de vignoble ou de verger, à des endroits prédéfinis (P1-PN) avec une précision centimétrique, la machine comprenant :- une unité de commande électronique (100),- au moins un capteur GPS (5),- une colonne d’enfoncement (2) montée sur un châssis (1) de véhicule, via un système articulé d’ajustement de positionnement (ΔΧ, ΔΥ, rotX, rotY),- la colonne d’enfoncement comprenant un mât (3) et une coulisse (4) montée coulissante substantiellement verticalement,- une cloche d’enfoncement (44) montée sur la coulisse,- un dispositif de guidage (G) de pieu, qui comprend une pince (8) montée sur la coulisse et un sabot de guidage (7) monté au pied du mât, le sabot de guidage étant mobile entre une position de travail (P1) et une position rétractée (P2), le système articulé d’ajustement de positionnement permettant de positionner la cloche d’enfoncement et le dispositif de guidage à l’apiomb de l’un des endroits prédéfinis et d’y enfoncer le pieu verticalement.
- 2. Machine selon la revendication 1, telle que quand le sabot de guidage est en position de travail (P1), il forme guidage pour le bas du pieu à enfoncer sur trois côtés dans le plan horizontal.
- 3. Machine selon l’une des revendications 1 à 2, dans laquelle le sabot de guidage est monté à rotation au pied du mât, avec un axe (X7) substantiellement parallèle à l’axe longitudinal X1, la position rétractée (P2) étant relevée par rapport à la position de travail (P1).
- 4. Machine selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le sabot de guidage comprend un logement en forme d’échancrure (75) délimitée sur 3 cotés (71,72,73) par des taquets à position réglable et le logement étant ouvert sur le quatrième coté à l’opposé du pied du mât.
- 5. Machine selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle la pince (8) comprend une base fixée (81) à la coulisse (4) et une mâchoire mobile (82), la mâchoire étant mobile entre une position fermée de travail (P3) et une position ouverte (P4).
- 6. Machine selon la revendication 5, dans laquelle la mâchoire mobile est montée à rotation par rapport à la base de la pince, selon un axe vertical (Z8).
- 7. Machine selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle il est prévu en outre un élément supérieur (52) équipé de deux capteurs GPS (5A,5B) recevant les signaux des satellites GPS et couplé à une base voisine stationnaire de réception des signaux GPS.
- 8. Machine selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle la cloche d’enfoncement (44) est montée sur la coulisse (4) via un système de battage vibratoire (47).
- 9. Machine selon l’une des revendications 1 à 8, formée comme un engin automoteur à chenilles (11 ).
- 10. Machine selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la machine est configurée pour avancer en déplacement automatique entre les endroits prédéfinis (P1-PN).
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