WO1992000427A1 - Safety method and device for construction plant - Google Patents
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- WO1992000427A1 WO1992000427A1 PCT/BE1991/000045 BE9100045W WO9200427A1 WO 1992000427 A1 WO1992000427 A1 WO 1992000427A1 BE 9100045 W BE9100045 W BE 9100045W WO 9200427 A1 WO9200427 A1 WO 9200427A1
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- 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
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
Definitions
- Another object of the invention is to propose a method for detecting the instability of a machine which makes it possible to transform the measurement detected into an information and / or reaction means.
- the first function is to select the sensors which must take care from information coming from the limit switches.
- the table above shows that information A + B defines zone ZI, information B (in the absence of information A) zone Z-II, information A (in the absence of information B) zone Z-IV and the absence of information from A and B, zone Z-III.
- the circuits shown on the left side of FIG. 7 are obtained (top the circuits for the sensors activating the alarm, below the circuits for the sensors actuating the blocking).
- the resistors R 1 are necessary to avoid any absence of contact at the end of the stroke. In fact, these circuits must have either a low level (0 volts) or a high level (12 volts).
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Abstract
A method for detecting instability in mobile construction plant (excavators, cranes, bulldozers, etc.), as well as a device therefor, are provided. The movement of a machine component (7), which is in direct or indirect contact with the ground, in relation to a fixed portion (1) of the chassis is detected, and the detected movement is transformed into actions which can warn the operator and/or act on the machine's controls in order to prevent any increase in the instability thereof.
Description
DESCRIPTION DESCRIPTION
Procédé et dispositif de sécurité pour engins de chantierSafety method and device for construction machinery
La présente invention se rapporte aux engins de chantier, tels excavatrices , grues , bull-dozers , pelles mécaniques , etc . . et propose un procédé de détection d'instabilité et un sys¬ tème de sécurité empêchant l'instabilité de l'engin pendant son opération .The present invention relates to construction machinery, such as excavators, cranes, bull-dozers, mechanical shovels, etc. . and proposes a method for detecting instability and a safety system preventing the instability of the machine during its operation.
Ces engins sont souvent utilisés dans des situations difficiles , par exemple sur un terrain incliné, avec une charge extrême, avec un bras trop étendu, etc . .These devices are often used in difficult situations, for example on inclined terrain, with an extreme load, with an arm too extended, etc. .
Dans ces cas ces engins deviennent facilement instables et les accidents qui peuvent en résulter risquent d'avoir des consé¬ quences dramatiques .In these cases, these devices become easily unstable and the accidents which may result therefrom risk having dramatic consequences.
Il est de pratique courante d'installer sur ces engins un dispositif indiquant soit la fin de course d'une ou de plusieurs parties mobiles relié à un système d'avertissement, soit la limite de la capacité hydraulique du système actionnant les parties mobiles . Dans les systèmes plus évolués ces dispositifs peuvent même être équipés d'un arrangement provoquant le blocage de l'appareil.It is common practice to install on these devices a device indicating either the end of travel of one or more moving parts connected to a warning system, or the limit of the hydraulic capacity of the system actuating the moving parts. In more advanced systems these devices can even be equipped with an arrangement causing the device to block.
Ces systèmes connus sont toutefois peu fiables et ne donnent en général pas entière satisfaction étant donné que les fins de course de parties mobiles ou les possibilités hydrauliques ne correspondent pas aux limites de stabilité de ces engins . Par ailleurs , les circuits hydrauliques sont en général fort complexes et peuvent présenter des transitoires qui rendent l'analyse des données hydrauliques parfois très problématique.
Pour être fiable, un système de sécurité doit fonction¬ ner correctement dans toutes les conditions de travail envisa¬ geables: cela va du travail en atmosphère poussiéreuse jusqu'au travail en milieu humide, ou encore du travail sur un terrain hori- zontal jusqu'au travail sur une pente.These known systems are however unreliable and generally do not give complete satisfaction since the end positions of moving parts or the hydraulic possibilities do not correspond to the stability limits of these machines. In addition, hydraulic circuits are generally very complex and can have transients which make the analysis of hydraulic data sometimes very problematic. To be reliable, a safety system must function properly under all possible working conditions: this ranges from work in a dusty atmosphere to work in a humid environment, or even work on horizontal ground up to at work on a slope.
Le système doit être opérationnel dans tous les cas de figure. En effet, si l'opérateur sait qu'un système empêche le basculement de l'engin, il peut avoir tendance dans certains cas à s'en servir et à travailler à la limite des capacités de la machine. II faut que le système réagisse toujours pour un même danger de basculement et cela quelles que soient les conditions extérieures .The system must be operational in all cases. Indeed, if the operator knows that a system prevents the tilting of the machine, he may tend in some cases to use it and work at the limit of the machine's capacities. The system must always react for the same danger of tipping, regardless of the external conditions.
Le système doit être simple, peu coûteux, avoir le moins de dispositifs mécaniques possibles , être simple à placer sur la machine et demander peu de mises au point.The system must be simple, inexpensive, have as few mechanical devices as possible, be simple to place on the machine and require few adjustments.
L'opérateur de l'engin ne peut pas trouver de moyens de contourner le système de sécurité.The operator of the machine cannot find any way around the security system.
La présente invention propose un système qui répond aux conditions précitées . La présente invention a pour objet notamment un système de sécurité signalant à l'opérateur que l'engin est proche de l'instabilité et d'empêcher toute fausse manoeuvre ultérieure au cas où l'opérateur ignorait le signal.The present invention provides a system which meets the above conditions. The subject of the present invention is in particular a security system signaling to the operator that the machine is close to instability and preventing any subsequent false operation in the event that the operator ignores the signal.
Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de détection d'instabilité d'un engin qui permet de trans¬ former la mesure détectée en un moyen d'information et /ou de réactio .Another object of the invention is to propose a method for detecting the instability of a machine which makes it possible to transform the measurement detected into an information and / or reaction means.
Selon une caractéristique du procédé suivant l'inven¬ tion on détecte le déplacement d'un élément en contact direct ou indirect avec le sol, par rapport à une partie fixe du châssis de la machine, et on transforme la mesure détectée en un signal provo¬ quant, chaque fois que cette mesure dépasse un seuil prédéterminé, une information visuelle et /ou audible pour l'opérateur de la machine, et /ou une action sur la commande de la machine.
De préférence la détection sera dédoublée et la pre¬ mière mesure provoquera l'information visuelle ou audible et la seconde mesure provoquera la réaction mécanique. La réaction mécanique empêchera tout mouvement de l'engin qui tend à aug- menter l'instabilité, les mouvements permettant d'amehorer la sta¬ bilité restant possible.According to a characteristic of the process according to the invention, the displacement of an element in direct or indirect contact with the ground is detected, relative to a fixed part of the chassis of the machine, and the detected measurement is transformed into a provo signal. ¬ as, each time this measurement exceeds a predetermined threshold, visual and / or audible information for the machine operator, and / or an action on the machine control. Preferably, the detection will be split and the first measurement will cause the visual or audible information and the second measurement will cause the mechanical reaction. The mechanical reaction will prevent any movement of the machine which tends to increase instability, the movements making it possible to reduce stability remain possible.
D'autres caractéristiques résulteront de la description détaillée d'un exemple de mise en application, illustré à l'aide des figures jointes qui représentent: Figure 1 : une vue latérale de l'engin suivant l'exemple;Other characteristics will result from the detailed description of an example of application, illustrated with the attached figures which represent: Figure 1: a side view of the machine according to the example;
Figure 2 : une vue latérale de l'engin dans une situation de travail; Figure 3 : une vue de détail latérale de la figure 1 montrant l'em¬ placement du capteur; Figure 4 : une coupe suivant la ligne IV-IV dans la figure 3; Figure 5 : un schéma logistique pour le traitement de mesures ; Figure 6 : un schéma indiquant le passage des signaux; Figure 7 : un schéma électronique pour le traitement de données .Figure 2: a side view of the machine in a working situation; Figure 3: a side detail view of Figure 1 showing the location of the sensor; Figure 4: a section along line IV-IV in Figure 3; Figure 5: a logistics diagram for processing measurements; Figure 6: a diagram showing the passage of signals; Figure 7: an electronic diagram for data processing.
L'exemple traite une excavatrice sur chenilles et la figure 1 montre que cette machine se compose d'un châssis inférieur 1 , sur lequel viennent se placer le train de roulement comportant deux rangées de galets 6 et deux chenilles 7, et d'un châssis supérieur 2, posé sur le premier, reliés par une couronne dentée circulaire, appelée couronne d'orientation 8. Sur le deuxième châssis on trouve le moteur, la plus grande partie du circuit hy- drauhque et le poste de commande. On y trouve également fixée la flèche 3, qui supporte le bras 4, qui, à son tour, supporte le godet 5.The example deals with an excavator on tracks and Figure 1 shows that this machine consists of a lower chassis 1, on which are placed the undercarriage comprising two rows of rollers 6 and two tracks 7, and a chassis upper 2, placed on the first, connected by a circular toothed ring, called the orientation ring 8. On the second chassis there is the engine, most of the hydrodynamic circuit and the control station. Also included is the arrow 3, which supports the arm 4, which, in turn, supports the bucket 5.
Le fonctionnement de toutes les parties en mouvement de cette machine repose sur un système hydraulique qui utilise la pression d'huile comme force motrice principale.The operation of all moving parts of this machine is based on a hydraulic system which uses oil pressure as the main driving force.
La mise en circuit de l'huile est réalisée par des pompes , toutes actionnées par un moteur thermique. Ce moteur actionne tout d'abord deux pompes principales , à débit variable, interconnectées , qui alimentent les principaux organes de travail dans un circuit à haute pression.
Une valve servo se déplace à tout moment en fonction de la quantité de travail que doit supporter la machine et entraîne la variation de débit des deux pompes. Les pompes fournissent alors une pression et un débit totalement adaptés au type de travail à effectuer et répartissent de façon optimale la puissance disponible du moteur.The oil is switched on by pumps, all actuated by a heat engine. This motor first actuates two main pumps, with variable flow rate, interconnected, which supply the main working members in a high pressure circuit. A servo valve moves at any time depending on the amount of work that the machine has to support and causes the flow rate of the two pumps to vary. The pumps then supply a pressure and a flow rate totally adapted to the type of work to be performed and optimally distribute the available power of the motor.
Une troisième pompe à engrenages alimente le circuit à basse pression, constitué essentiellement des canalisations de pres¬ sion de pilotage et de circuits auxiliaires de régulation. Le dispositif de sécurité suivant l'invention est basé sur la définition du basculement. Le danger de basculement dans la mise en application suivant l'exemple devient important lorsque les galets 6 du train de roulement qui roulent sur les chenilles 7 se détachent de ceUes-ci. On détecte donc un éventuel décollage des galets par rapports aux chenilles .A third gear pump supplies the low pressure circuit, essentially consisting of pilot pressure lines and auxiliary regulation circuits. The safety device according to the invention is based on the definition of tilting. The danger of tilting in the application according to the example becomes significant when the rollers 6 of the undercarriage which roll on the tracks 7 are detached from this. We therefore detect a possible takeoff of the rollers in relation to the tracks.
En fonctionnement normal, l'excavatrice repose sur les deux chenilles 7 par l'intermédiaire de deux rangées de galets 6. Dans le cas où la charge en bout du bras 4 contenue dans le godet 5 est trop importante, l'excavatrice tend à basculer. A ce moment, certains galets 6 de l eur rangée ne reposent plus sur la che¬ nille. Les premiers à s'en éloigner étant les galets extrêmes de chaque rangée; en effet, le poids propre des chenilles tend à comprimer un ressort horizontal, placé à l'avant, qui doit nor¬ malement les tendre, d'où la flèche que prennent les chenilles et le conséquent détachement des galets .In normal operation, the excavator rests on the two tracks 7 by means of two rows of rollers 6. In the event that the load at the end of the arm 4 contained in the bucket 5 is too great, the excavator tends to tilt . At this time, some rollers 6 of the eur row no longer rest on the rail. The first to move away from it are the end rollers of each row; in fact, the self-weight of the tracks tends to compress a horizontal spring, placed at the front, which must normally stretch them, hence the deflection of the tracks and the consequent detachment of the rollers.
Pour contrôler le comportement de l'excavatrice, quatre capteurs 9 sont disposés aux quatre coins de la machine. Quand elle commence à basculer, c'est un des galets situé à l'un des quatre coins que se décollera en premier. Chaque capteur a pour fonction de détecter un éventuel décollement entre le galet qui lui est proche et la chenille. Sur base des informations délivrées par les capteurs , le système réagit pour empêcher le basculement.To control the behavior of the excavator, four sensors 9 are arranged at the four corners of the machine. When it begins to tip, one of the rollers located at one of the four corners will come off first. Each sensor has the function of detecting a possible detachment between the roller which is close to it and the track. Based on information from the sensors, the system reacts to prevent the switchover.
Toutefois , il faut éviter de détecter des déplacements des chenilles qui ne donnent pas heu à un basculement. En effet, lorsque l'opérateur creuse, le godet exerce une poussée sur le sol.
Si cette poussée est importante, l'avant de l'excavatrice peut se soulever, entraînant le décollage des galets (Fig. 2) . Cette situa¬ tion ne correspond pas à un basculement, car l'excavatrice repose sur le godet. II faudra donc tenir compte uniquement des informa¬ tions fournies par les capteurs disposés aux deux coins de la machine opposés au godet. A cet effet, il faut prévoir des moyens qui permettent de repérer la position du godet et qui peuvent de ce fait sélectionner la paire de capteurs devant exercer la surveillance. La sélection des capteurs est faite en tenant compte des possibilités de basculement. L'excavatrice repose sur le sol par l'intermédiaire de deux chenilles parallèles et de même longueur. Le contour extérieur de la surface de contact avec le sol est donc rectangulaire. L'excavatrice peut donc se ramener à un volume de base rectangulaire 11 (Fig. 5) . Si ce volume tend à basculer, il le fera le plus probablement en pivotant sur un des côtés du rec¬ tangle; ce seront donc les capteurs disposés sur le côté du rectan¬ gle parallèle au côté autour duquel le volume pivote qui devront exercer la surveillance du basculement. On peut donc définir quatre zones de travail du godet , la figure 5 montre ces zones ; la zone Z-I donnant en position 0° , la position de repos normale, c'est-à-dire le bras et le godet à l'avant de l'excavatrice. C'est la zone de travail dans laquelle l'excavatrice doit travailler de préférence. La limite des zones est donnée à titre d'exemple et une grande précision n'est pas requise pour ces va¬ leurs .However, it is necessary to avoid detecting movements of the tracks which do not give rise to a tilting. When the operator digs, the bucket pushes on the ground. If this thrust is significant, the front of the excavator can lift, causing the rollers to take off (Fig. 2). This situa¬ tion does not correspond to a tilting, because the excavator rests on the bucket. It will therefore be necessary to take account only of the information supplied by the sensors arranged at the two corners of the machine opposite the bucket. To this end, it is necessary to provide means which make it possible to identify the position of the bucket and which can therefore select the pair of sensors which must exercise surveillance. The selection of the sensors is made taking into account the tilting possibilities. The excavator rests on the ground via two parallel tracks of the same length. The external contour of the contact surface with the ground is therefore rectangular. The excavator can therefore be reduced to a rectangular base volume 11 (Fig. 5). If this volume tends to tilt, it will most likely do so by pivoting on one side of the rec¬ tangle; it will therefore be the sensors arranged on the side of the rectan¬ gle parallel to the side around which the volume pivots which must exercise monitoring of the tilting. We can therefore define four working areas of the bucket, Figure 5 shows these areas; zone ZI giving in position 0 °, the normal rest position, that is to say the arm and the bucket in front of the excavator. This is the working area in which the excavator should preferably work. The limits of the zones are given by way of example and great precision is not required for these values.
Quand le godet travaille dans la zone Z-I, le dispositif sélectionne les capteurs C2 et C3. De même, les zones Z-II, Z-III, Z-IV sont surveillées respectivement par les capteurs C3-C4, C1-C4 et C1-C2.When the bucket is working in zone Z-I, the device selects sensors C2 and C3. Likewise, zones Z-II, Z-III, Z-IV are monitored respectively by the sensors C3-C4, C1-C4 and C1-C2.
Lorsqu'un risque de basculement est détecté, l'opéra¬ teur est averti et le basculement est empêché. De préférence on agit en deux phases . Quand on détecte un risque de basculement, l'opérateur est averti par un signa] visuel ou sonore . Si l'opéra- teur réagit correctement, l'alarme s'arrête . En revanche, si
l'opérateur, dans sa manoeuvre , accroît le risque de basculement, c'est-à-dire si la distance entre galet et chenille augmente, la deuxième phase intervient et tout mouvement de la charge tendant à augmenter l'instabilité est empêché . Pour distinguer ces deux niveaux de détection, dans l'exemple considéré, chacun des quatre capteurs disposés aux coins de l'excavatrice est dédoublé . Il y a donc huit capteurs . Quatre capteurs détectent le risque de basculement et en informent le système d'alarme; les quatre autres , réglés sur une distance galet - chenille légèrement supérieure, font réagir le système de blocage de certaines commandes .When a risk of tilting is detected, the operator is warned and the tilting is prevented. Preferably one acts in two phases. When a risk of tipping is detected, the operator is alerted by a visual or audible signal. If the operator reacts correctly, the alarm stops. However, if the operator, in his maneuver, increases the risk of tilting, that is to say if the distance between roller and track increases, the second phase intervenes and any movement of the load tending to increase instability is prevented. To distinguish these two detection levels, in the example considered, each of the four sensors placed at the corners of the excavator is split. There are therefore eight sensors. Four sensors detect the risk of tipping and inform the alarm system; the other four, set at a slightly greater roller-track distance, cause the locking system to react to certain controls.
Plusieurs types de capteurs peuvent être utilisés . On peut envisager des capteurs mécaniques , des capteurs à ultrasons , des capteurs optiques , des capteurs capacitifs . Toutefois , les capteurs doivent répondre à certaines exigences :Several types of sensors can be used. We can consider mechanical sensors, ultrasonic sensors, optical sensors, capacitive sensors. However, the sensors must meet certain requirements:
- détection du métal à une distance de 5 cm environ;- metal detection at a distance of approximately 5 cm;
- possibilité de travailler dans des conditions difficiles du point de vue de la propreté par la présence quasi permanente de terre; - possibilité de travailler dans l'eau pendant un temps indéterminé sans que celle-ci n'affecte les caractéristiques de la détection;- possibility of working in difficult conditions from the point of view of cleanliness by the almost permanent presence of earth; - possibility of working in water for an indefinite time without it affecting the characteristics of the detection;
- absence de contact entre le capteur et la chenille pour éviter la détérioration du capteur lors du mouvement de la machine.- absence of contact between the sensor and the track to avoid deterioration of the sensor during the movement of the machine.
On utilisera de préférence suivant l'exemple de l'in- vention des capteurs inductifs dont la distance de détection n'est influencée que par la nature du métal à détecter.Preferably, according to the example of the invention, inductive sensors will be used, the detection distance of which is only influenced by the nature of the metal to be detected.
En conditions normales de marche de l'excavatrice, les capteurs inductifs détecteront en permanence le métal, la chenille étant proche du galet; ce n'est qu'en cas de risque de basculement qu'ils ne détecteront plus le métal et qu'ils activeront le circuit d'alarme et/ou de blocage des commandes qui pourraient accentuer l'instabilité.In normal operating conditions of the excavator, the inductive sensors will permanently detect the metal, the track being close to the roller; it is only in the event of a risk of tipping that they will no longer detect the metal and that they will activate the alarm circuit and / or blocking of the controls which could accentuate the instability.
Selon une forme de mise en application préférentielle on place les capteurs entre les deux galets extrêmes d'une rangée. En principe on place les deux capteurs (deux niveaux de détection)
dans le voisinage l'un de l'autre en tenant compte que la distance de mesure est légèrement supérieure pour le deuxième capteur. Lorsqu'il s'agit d'une machine sur chenilles comme dans l'exemple sous considération, on peut placer les capteurs côte à côte, étant donné qu'il existe en fait deux bandes de roulement sur chaque chenille. En effet:According to a preferred form of application, the sensors are placed between the two end rollers of a row. In principle we place the two sensors (two detection levels) in the vicinity of each other taking into account that the measurement distance is slightly greater for the second sensor. In the case of a tracked machine as in the example under consideration, the sensors can be placed side by side, since there are in fact two treads on each track. Indeed:
- il faut les protéger le plus possible contre des agressions exté¬ rieures , telles que les projections de pierres ;- they must be protected as much as possible against external aggressions, such as flying stones;
- il faut les placer assez près des chenilles , tout en évitant le contact;- they must be placed close enough to the tracks, while avoiding contact;
- ils doivent être placés à un endroit où les chenilles sont rela¬ tivement propres ;- They must be placed in a place where the tracks are relatively clean;
- il est nécessaire de les mettre le plus près possible des coins de l'excavatrice. Placés entre deux galets extrêmes d'une rangée, les capteurs détectent la bande de roulement des galets sur les che¬ nilles , qui est fréquemment nettoyée par les galets lors du déplace¬ ment de la machine. Les capteurs seront protégés par les galets , ils peuvent donc être positionnés assez près des chenilles , car les galets empêcheront les chenilles de se rapprocher dangereusement des capteurs .- it is necessary to put them as close as possible to the corners of the excavator. Placed between two end rollers in a row, the sensors detect the tread of the rollers on the pins, which is frequently cleaned by the rollers when the machine is moving. The sensors will be protected by the rollers, so they can be positioned fairly close to the tracks, because the rollers will prevent the tracks from coming dangerously close to the sensors.
Afin de connaître la zone dans laquelle se situe le godet, on a disposé deux fins de course A et B près de la cou¬ ronne d'orientation 8 , à 53° et à 307° (Fig. 6) . Ceux-ci sont fixés sur le châssis inférieur 1 de l'excavatrice. Sur la couronne d'orientation 8 , qui est solidaire de la partie tournante de l'exca¬ vatrice, est fixée une surépaisseur 9 couvrant la moitié avant du périmètre et s'étendant donc de +90° à -90° .In order to know the zone in which the bucket is located, two limit switches A and B have been placed near the orientation crown 8, at 53 ° and 307 ° (Fig. 6). These are fixed to the lower frame 1 of the excavator. On the slewing ring 8, which is integral with the rotating part of the exca¬ vatrice, is fixed an additional thickness 9 covering the front half of the perimeter and therefore extending from + 90 ° to -90 °.
De cette façon, on repère les angles de séparation des quatre zones Z-I , Z-II, Z-III et Z-IV.In this way, the separation angles of the four zones Z-I, Z-II, Z-III and Z-IV are identified.
Le tableau ci-après résume les zones, les positions de la pelle, les fins de course et les capteurs qui veillent
The table below summarizes the zones, the positions of the shovel, the limit switches and the sensors that monitor
Les informations provenant des huit capteurs et des fins de course sont collectées par un système électronique. Le système utilisé dans le présent exemple est décrit brièvement ci-après . Il est toutefois clair que le traitement des informations provenant des capteurs et des fins de course peut être fait par un grand nombre d'autres circuits électroniques.The information from the eight sensors and the limit switches is collected by an electronic system. The system used in the present example is briefly described below. It is however clear that the processing of the information coming from the sensors and the limit switches can be done by a large number of other electronic circuits.
La première fonction est de sélectionner les capteurs qui doivent veiller à partir des informations venant des fins de course. Le tableau ci-dessus montre que l'information A + B définit la zone Z-I, l'information B (en absence de l'information A) la zone Z-II, l'information A (en absence de l'information B) la zone Z-IV et l'absence d'information de A et de B , la zone Z-III. En utilisant pour chaque capteur une porte "AND" (circuit logique) et en indi¬ quant A et B pour respectivement absence d'information de A et de B , on obtient les circuits montrés sur la partie gauche de la figure 7 (en haut les circuits pour les capteurs actionnant l'alarme, en bas les circuits pour les capteurs actionnant le blocage) . Les résis¬ tances R1 sont nécessaires pour éviter toute absence de contact en fin de course. En effet, ces circuits doivent avoir soit un niveau bas (0 volt) , soit un niveau haut (12 volt) .The first function is to select the sensors which must take care from information coming from the limit switches. The table above shows that information A + B defines zone ZI, information B (in the absence of information A) zone Z-II, information A (in the absence of information B) zone Z-IV and the absence of information from A and B, zone Z-III. By using for each sensor an "AND" gate (logic circuit) and by indicating A and B for respectively absence of information from A and B, the circuits shown on the left side of FIG. 7 are obtained (top the circuits for the sensors activating the alarm, below the circuits for the sensors actuating the blocking). The resistors R 1 are necessary to avoid any absence of contact at the end of the stroke. In fact, these circuits must have either a low level (0 volts) or a high level (12 volts).
La sélection des capteurs suivant la zone où le godet travaille, se fait aussi à l'aide de portes "AND" , leur raccordement est donné à partir du tableau ci- des sus et est représenté sur la partie droite de la figure 5 , les raccordements en haut corres¬ pondent aux capteurs Cl à C4 donnant l'alarme, les raccordements
en bas correspondent aux capteurs C5 à C8 (dédoublement des capteurs Cl à C4) donnant l'action de blocage. Les résistances R. ' jouent le même rôle que les résistances R-. . T.. et T„ représentent des transistors et R« des résistances . Ils sont nécessaires pour avoir une puissance suffisante à la sortie. Cette puissance est surtout nécessaire pour commander le blocage La sortie vers l'alarme est désignée par AL, tandis que la sortie vers le blocage est désignée par VA.The selection of the sensors according to the zone where the bucket works, is also done using "AND" doors, their connection is given from the table above and is shown on the right part of Figure 5, the connections at the top correspond to sensors Cl to C4 giving the alarm, the connections below correspond to sensors C5 to C8 (doubling of sensors Cl to C4) giving the blocking action. Resistors R. 'play the same role as resistors R-. . T .. and T „represent transistors and R“ resistances. They are necessary to have sufficient power at the output. This power is especially necessary to control the blocking. The output to the alarm is designated by AL, while the output to the blocking is designated by VA.
Dans l'excavatrice suivant cet exemple, le châssis supérieur 2 supporte tout le circuit électrique. Or ce châssis 2 doit pouvoir librement tourner autour du châssis inférieur 1. Le circuit hydraulique et les connexions électriques se font à l'aide d'un joint central classique comportant des canalisations hydrauli¬ ques et des prises de contact électriques . Le boîtier électronique comportant les portes "AND" décrites ci-dessus est placé sur le châssis inférieur 1.In the excavator according to this example, the upper chassis 2 supports the entire electrical circuit. However, this chassis 2 must be able to rotate freely around the lower chassis 1. The hydraulic circuit and the electrical connections are made using a conventional central joint comprising hydraulic pipes and electrical contact sockets. The electronic unit comprising the "AND" doors described above is placed on the lower chassis 1.
Au moment de la détection d'un risque de basculement, une alarme avertit l'opérateur. De préférence l'alarme sera un signal sonore de courte durée accompagné d'une lampe témoin qui s'allume. Lorsque l'opérateur a rétabli la stabilité, la lampe témoin s'éteint. Cette situation peut le cas échéant également être confirmée par le signal sonore. Lorsque l'opérateur ne parvient pas à rétablir la stabilité et le risque de basculement s'aggrave, la détection au deuxième niveau aura heu et interviendra sur la commande de la machine. Le blocage de l'ensemble de la commande n'est pas un système sûr, étant donné que l'opérateur doit arrêter la machine et recommencer la manoeuvre. Il est dont proposé d'agir sur la partie de la machine qui influence le plus la stabihte, c'est- à-dire le bras 4. En effet, une variation de la flèche 3 n'influence que très peu le bras 4. De même, l'actionnement du godet 5 et la rotation du châssis supérieur 2 ont peu d'influence sur la stabihte. Dans l'exemple, la détection au deuxième niveau bloque donc uni¬ quement la sortie du bras 4. L'opérateur peut donc effectuer toutes les autres manoeuvres librement, et par conséquent sans perdre de temps ramener la machine rapidement dans une position
de stabilité. L'action sur le circuit hydraulique permettant le blocage de la sortie du bras peut se faire par plusieurs moyens .When a risk of tilting is detected, an alarm alerts the operator. Preferably, the alarm will be a short-lived sound signal accompanied by an indicator lamp which lights up. When the operator has restored stability, the indicator lamp goes out. This situation can also be confirmed by the audible signal if necessary. When the operator fails to restore stability and the risk of tilting worsens, detection at the second level will take place and will intervene on the machine control. Locking the entire control is not a secure system, since the operator must stop the machine and start the operation again. It is therefore proposed to act on the part of the machine which most influences the stability, that is to say the arm 4. In fact, a variation of the arrow 3 has very little influence on the arm 4. Similarly, the actuation of the bucket 5 and the rotation of the upper frame 2 have little influence on the stability. In the example, detection at the second level therefore only blocks the output of the arm 4. The operator can therefore carry out all the other maneuvers freely, and consequently without wasting time quickly bringing the machine back into a position of stability. The action on the hydraulic circuit allowing the blocking of the outlet of the arm can be done by several means.
Dans l'exemple décrit, le circuit hydraulique de pilotage actionne les distributeurs qui fonctionnent par le déplace - ment de tiroirs de commande.In the example described, the hydraulic control circuit actuates the distributors which operate by moving the control drawers.
Chaque distributeur contient deux chambres de pres¬ sion recevant l'huile provenant de la vanne pilote et renfermant un ressort taré qui maintient le distributeur en position neutre en l'absence de pression pilote. En coupant la pression pilote dans le distributeur agissant sur la commande du bras 4, le ressort ramène le bras dans sa position neutre et bloque la sortie du bras.Each distributor contains two pressure chambers receiving oil from the pilot valve and containing a calibrated spring which keeps the distributor in neutral position in the absence of pilot pressure. By cutting the pilot pressure in the distributor acting on the control of the arm 4, the spring returns the arm to its neutral position and blocks the outlet of the arm.
La dépressurisation voulue peut être obtenu par une dérivation sur la conduite de pression pilote considérée.The desired depressurization can be obtained by a bypass on the pilot pressure line considered.
Donc, tant que la manette de commande est en position "sortie du bras" et que les capteurs détectent une instabihté, il s'établit une circulation d'huile dans l a conduite de dérivation annulant toute pression pilote et évitant toute action du bras de l'excavatrice.So, as long as the control lever is in the "arm out" position and the sensors detect an instability, an oil circulation is established in the bypass line canceling any pilot pressure and avoiding any action of the arm of the 'excavator.
La conduite de dérivati on est commandée par une él ectrovanne, qui s ' ouvre pour dépressuriser l a conduite de pression pilote, quant le blocage de la sortie du bras s'avère nécessaire et qui reste fermée en conditions normales , assurant ainsi le bon fonctionnement du circuit de pilotage.The bypass line is controlled by a solenoid valve, which opens to depressurize the pilot pressure line, when blocking the outlet of the arm is necessary and which remains closed under normal conditions, thus ensuring the proper functioning of the driving circuit.
L'invention est décrite en détail à l'aide d'une excava- trice sur chenilles . Il est clair que le même procédé et le même dispositif de sécurité peuvent être apphqués sur toute autre machine de chantier tel que bull-dozer, grue, pelle mécanique, etc. .The invention is described in detail using an excavator on tracks. It is clear that the same process and the same safety device can be applied to any other construction machine such as a bull-dozer, crane, mechanical shovel, etc. .
Il n'est pas nécessaire que la machine avance sur chenilles , le même procédé et dispositif sont valables sur des engins avançant sur des roues . Dans ce dernier cas, ce sont les axes des roues qui se déplacent par rapport au châssis de la machine et on peut détecter, d'une façon similaire que dans l'exemple décrit, l'écartement d'une partie d'un des axes des roues par rapport à une partie fixe du châssis .
De même, l'homme du métier peut apporter de nom¬ breuses variantes dans la détection du basculement, dans la façon de capter la détection, dans la transformation des informations captées et le traitement des données. On peut également concevoir dans l'exemple décrit que les capteurs ne sont pas dédoublés mais que ce dédoublement se fait lors du traitement des données . En fonction de la machine, le constructeur appliquera le procédé et le dispositif suivant l'invention en tenant compte des particularités propres de chaque machine.
It is not necessary for the machine to advance on tracks, the same process and device are valid on machines advancing on wheels. In the latter case, it is the axes of the wheels which move relative to the chassis of the machine and it is possible to detect, in a similar manner as in the example described, the spacing of part of one of the axes wheels with respect to a fixed part of the chassis. Likewise, a person skilled in the art can provide numerous variants in the detection of failover, in the manner of capturing the detection, in the transformation of the information captured and the processing of the data. It is also conceivable in the example described that the sensors are not duplicated but that this duplication is done during the processing of the data. Depending on the machine, the manufacturer will apply the method and the device according to the invention, taking into account the specific characteristics of each machine.
Claims
1. Procédé de détection d'une instabihté d'une ma¬ chine mobile de chantier, caractérisé en ce qu'on détecte le dépla- cernent d'un élément de la machine en contact direct ou indirect avec le sol par rapport à une partie fixe du châssis de la machine et qu'on transforme la mesure détectée en un signal provoquant, chaque fois que cette mesure dépasse un seuil prédéterminé, un avertissement pour l'opérateur de la machine et/ou une action sur la commande de la machine.1. A method of detecting an instability of a mobile construction site machine, characterized in that the displacement of an element of the machine in direct or indirect contact with the ground is detected relative to a part fixed to the machine frame and the detected measurement is transformed into a signal causing, each time this measurement exceeds a predetermined threshold, a warning for the machine operator and / or an action on the machine control.
2. Procédé de détection suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la mesure détectée provoque un avertissement pour l'opérateur lorsqu'un premier niveau de seuil prédéterminé est dépassé et provoque une action sur la commande la machine lorsqu' un deuxième niveau de seuil prédéterminé est dépassé.2. Detection method according to claim 1, characterized in that the detected measurement causes a warning for the operator when a first predetermined threshold level is exceeded and causes an action on the control of the machine when a second threshold level predetermined is exceeded.
3. Procédé de détection suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on détecte le déplacement d'un élément du train d'avancement en contact direct ou indirect avec le sol par rapport à un élément solidaire du châssis à deux niveaux légèrement distincts l'un de l'autre et qu'on transforme le premier niveau de mesure détecté en un signal provoquant une information visuelle et /ou audible pour l'opérateur de la machine lorsqu'un premier seuil prédéterminé est dépassé et qu'on transforme le second niveau de mesure détecté en une action sur la commande de la machine lorsqu'un deuxième seuil prédéterminé est dépassé.3. Detection method according to claim 1, characterized in that the displacement of an element of the advancement train in direct or indirect contact with the ground is detected relative to an element integral with the chassis at two slightly distinct levels l one from the other and that the first detected measurement level is transformed into a signal causing visual and / or audible information for the machine operator when a first predetermined threshold is exceeded and that the second measurement level detected by action on the machine control when a second predetermined threshold is exceeded.
4. Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3 , caractérisé en ce que l'action sur la commande de la machine empêche exclusivement les mouvements de la machine qui tendent à augmenter l'instabilité de celle-ci.4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the action on the control of the machine exclusively prevents movements of the machine which tend to increase the instability thereof.
5. Dispositif de détection d'une instabihté d'une machine mobile de chantier comprenant un châssis (1 , 2) et au moins un élément (7) en contact direct ou indirect avec le sol, caractérisé par des moyens de détection (9) du déplacement de l'élément (7) en contact direct ou indirect avec le sol par rapport à une partie fixe (1) du châssis et des moyens transformant le dépla- cernent détecté en un signal d'avertissement dans la cabine d'opéra¬ tion de la machine lorsqu'une instabihté est mesurée.5. Device for detecting an instability of a mobile site machine comprising a chassis (1, 2) and at at least one element (7) in direct or indirect contact with the ground, characterized by means for detecting (9) the displacement of the element (7) in direct or indirect contact with the ground with respect to a fixed part (1) of the chassis and of the means transforming the detected displacement into a warning signal in the machine operating cabin when an instability is measured.
6. Dispositif suivant la revendication 5 , caractérisé par des moyens transformant le déplacement détecté en une action sur la commande de la machine.6. Device according to claim 5, characterized by means transforming the movement detected in an action on the control of the machine.
7. Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé par des moyens de détection (9) donnant des mesures à deux seuils prédéterminés , le premier légèrement distinct du second et des moyens transformant les déplacements détectés en un signal d'aver¬ tissement dans la cabine d'opération lorsque le premier seuil est dépassé et des moyens transformant les déplacements détectés en une action sur la commande de la machine lorsque le second seuil est dépassé.7. Device according to claim 5 characterized by detection means (9) giving measurements at two predetermined thresholds, the first slightly distinct from the second and means transforming the detected movements into a warning signal in the cabin. operation when the first threshold is exceeded and means transforming the detected displacements into an action on the control of the machine when the second threshold is exceeded.
8. Machine mobile de chantier caractérisé en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de détection (9) d'une instabihté suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7.8. Mobile site machine characterized in that it is equipped with a device (9) for detecting an instability according to any one of claims 5 to 7.
9. Excavatrice comportant un châssis (1) qui repose par l'intermédiaire de deux rangées de galets (6) sur deux chenilles ( 7) , caractérisée en ce qu'elle comporte entre les deux galets (6) extrêmes antérieurs et postérieurs de chaque rangée un capteur (9) qui détecte le décollement (déplacement) du galet (6) (avoisinant) de la chenille (7) et des moyens pour transformer les détections de déplacement de chaque capteur en un signal d'avertissement lorsque le seuil d'instabilité est atteint.9. Excavator comprising a frame (1) which rests by means of two rows of rollers (6) on two tracks (7), characterized in that it comprises between the two rollers (6), front and rear ends of each stored a sensor (9) which detects the detachment (displacement) of the roller (6) (neighboring) of the track (7) and means for transforming the displacement detections of each sensor into a warning signal when the threshold of instability is reached.
10. Excavatrice suivant la revendication 9 , caractérisée en ce que chaque capteur (9) est dédoublé et que la mesure du premier de chaque paire de capteurs (9) provoque un signal d'avertissement à l'opérateur lorsqu'un premier seuil prédéterminé est atteint, tandis que le signal du second de chaque paire de capteurs provoque une action sur la commande de l'excavatrice empêchant les mouvements de l'excavatrice qui tendent à augmenter l'instabilité de celle-ci, lorsqu'un second seuil prédéterminé est atteint . 10. Excavator according to claim 9, characterized in that each sensor (9) is split and that the measurement of first of each pair of sensors (9) causes a warning signal to the operator when a first predetermined threshold is reached, while the signal of the second of each pair of sensors causes an action on the control of the excavator preventing the movements of the excavator which tend to increase the instability thereof, when a second predetermined threshold is reached.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR90/08283 | 1990-06-29 | ||
| FR9008283A FR2663969A1 (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | METHOD AND SAFETY DEVICE FOR CONSTRUCTION MACHINES |
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| Publication Number | Publication Date |
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| WO1992000427A1 true WO1992000427A1 (en) | 1992-01-09 |
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| PCT/BE1991/000045 WO1992000427A1 (en) | 1990-06-29 | 1991-07-01 | Safety method and device for construction plant |
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| WO (1) | WO1992000427A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5876684A (en) * | 1992-08-14 | 1999-03-02 | Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation | Methods and apparati for producing fullerenes |
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| US3223261A (en) * | 1962-10-19 | 1965-12-14 | Ylinen Heikki Jahnari | Means for preventing shovel loaders from tipping |
| GB1048723A (en) * | 1964-02-25 | 1966-11-16 | Priestman Brothers | Improvements relating to tilt-sensitive devices |
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1990
- 1990-06-29 FR FR9008283A patent/FR2663969A1/en not_active Withdrawn
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1991
- 1991-07-01 WO PCT/BE1991/000045 patent/WO1992000427A1/en unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2663969A1 (en) | 1992-01-03 |
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