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Système et procédé de chargement automatiques d'un godet sur base de facteurs de saturation
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Domaine technique Cette invention concerne de manière générale un système de commande pour la commande automatique d'un outil de travail d'une machine de terrassement, et plus particulièrement un système électrohydraulique qui commande les cylindres hydrauliques d'une machine de terrassement en vue d'utiliser des facteurs de saturation lorsque de la matière est prélevée.
Arrière-plan de la technique Les machines servant à déplacer de grandes quantités de terre, de roches, de minerais et d'autres matières comprennent typiquement un outil de travail configuré pour le chargement, comme un godet actionné de manière contrôlée par au moins un cylindre hydraulique de levage et au moins un cylindre hydraulique d'inclinaison. Un opérateur manipule l'outil de travail pour effectuer une succession de fonctions distinctes.
Dans un cycle de travail typique de chargement d'un godet, l'opérateur manoeuvre tout d'abord pour se rapprocher d'un tas de matière et place le godet à plat près de la surface du sol ; il fait ensuite avancer la machine pour engager le tas.
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Ensuite, l'opérateur lève le godet dans le tas, en même temps qu'il "relève" (incline vers l'arrière) le godet pour prélever la matière. Lorsque le godet est rempli ou se dégage du tas, l'opérateur relève complètement le godet et le soulève jusqu'à une hauteur de versage, en reculant à l'écart du tas pour se déplacer vers un emplacement de versage donné. Après avoir déversé sa charge, il ramène la machine vers le tas pour commencer un autre cycle.
Il devient de plus en plus souhaitable d'automatiser le cycle de travail pour diminuer la fatigue de l'opérateur, pour charger le godet de manière plus efficace, et là où les conditions ne conviennent pas pour un opérateur humain. Cependant, les cycles de chargement automatiques classiques, dans lesquels des signaux prédéterminés de commande de position ou de vitesse sont délivrés successivement, peuvent ne pas être efficaces et échouer à remplir complètement le godet à cause de grandes variations de l'état de la matière.
Même lorsque l'on prélève une matière relativement homogène telle que de la terre meuble, des roches ou d'autres agrégats, lorsqu'un ordre prédéterminé de vitesse de relèvement est fourni, le godet peut se dégager prématurément du tas, ou s'y enfoncer si profondément que les capacités du système hydraulique à libérer seul le godet sont dépassées.
Le brevet US-3 782 572 délivré à Gautler divulgue un système hydraulique de commande qui commande un cylindre de levage en vue de maintenir les roues en contact avec le sol en surveillant le couple associé exercé sur les roues. Le brevet US-5 528 843 délivré à Rocke divulgue un système de commande pour le prélèvement de matière, qui fournit de manière sélective des signaux de levage et d'inclinaison maximum en réponse à des pressions
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hydrauliques détectées. La demande internationale numéro WO 95/33896, au nom de Daysys et al., divulgue l'inversion du sens de l'écoulement du fluide vers le cylindre hydraulique lorsque les forces exercées sur le godet dépassent des limites acceptables.
Cependant, aucun des systèmes ne commande de manière modifiable l'amplitude des signaux de commande en vue de prélever la matière de manière plus efficace.
La présente invention vise à surmonter un ou plusieurs des problèmes exposés ci-dessus.
Divulgation de l'invention Un objet de l'invention est donc de fournir un chargement automatique pour un outil de travail.
Un autre objet est de fournir des signaux de commande d'un godet pour qu'il prélève une matière, en particulier des agrégats.
Encore un autre objet consiste à fournir un cycle automatique de travail d'un outil, qui augmente la productivité par rapport à une opération de chargement manuel.
Ces objets, et d'autres, peuvent être atteints avec un système de commande automatique construit selon les principes de la présente invention, pour charger de la matière à l'aide d'un outil en accord avec un facteur de saturation. Selon un aspect de la présente invention, le système comporte des détecteurs qui produisent des signaux représentatifs de paramètres de la machine associés au chargement du godet d'une chargeuse sur roues. Un générateur de signaux de commande reçoit les signaux, détermine un facteur de saturation et produit en
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réponse des signaux de commande des cylindres hydrauliques de levage et d'inclinaison. Au moins le signal de commande d'inclinaison produit est proportionnel au facteur de saturation.
Enfin, un dispositif de commande de l'outil reçoit les signaux de commande de levage et étend de manière contrôlée le cylindre de levage pour soulever le godet à travers la matière, reçoit les signaux de commande d'inclinaison et déplace de manière contrôlée le cylindre d'inclinaison pour incliner le godet de manière à ce qu'il prélève la matière.
D'autres détails, objets et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description de certains modes actuels de réalisation de celle-ci et de certains procédés actuellement préférés de mise en oeuvre de l'invention.
Brève description des dessins On pourra apprécier cette invention de manière plus complète en se référant à la description détaillée qui suit, que l'on examinera en association avec les dessins annexés dans lesquels des références numériques identiques désignent des composants identiques ou similaires, et dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement une chargeuse sur roues et l'articulation de godet associée ; la figure 2 est un schéma-blocs d'un système électrohydraulique utilisé pour la commande automatique de l'articulation de godet ;
la figure 3 est un schéma de déroulement de la commande programmée du prélèvement automatique de la matière.
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la figure 4 est un diagramme schématique représentant plusieurs fonctions servant à associer des facteurs de saturation à des signaux de commande de cylindre d'inclinaison ; la figure 5 est un graphique représentant une relation entre des valeurs détectées et des valeurs commandées pendant un cycle de chargement ; et la figure 6 est un graphique représentant une réponse non linéaire en vitesse que l'on trouve typiquement dans la plage des signaux manuels de commande.
Meilleur mode de réalisation de l'invention Si nous examinons maintenant les dessins et nous référons tout d'abord à la figure 1, on y voit représentée une partie avant d'une machine de chargement 10 du type sur roues, dotée d'un outil comportant un godet 16 relié à un ensemble de bras de levage 12 et doté d'une lame de godet 16a. L'ensemble de bras de levage 12 est actionné en pivotement par un cylindre hydraulique de levage 14, autour de goujons 13 de pivotement du bras de levage fixés au châssis 11 de la machine. Des goujons 19 de pivotement portant la charge des bras de levage sont fixés à l'ensemble 12 de bras de levage et au cylindre de levage 14. Un cylindre hydraulique 15 d'inclinaison du godet incline le godet 16 vers l'arrière ou le"relève" autour de goujons 17 de pivotement de godet.
Bien qu'elle soit illustrée en liaison avec une chargeuse qui se déplace sur des roues 18, la présente invention peut également être appliquée à d'autres machines telles que des chargeuses de type à chenilles et à d'autres outils de prélèvement de matière.
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La figure 2 est un schéma-blocs d'un système électrohydraulique de commande 20 selon un mode de réalisation de la présente invention. En réponse à la position du godet 16 par rapport au châssis 11, des détecteurs 21,22 de position de levage et d'inclinaison produisent des signaux de position en détectant l'extension de la tige de piston des cylindres hydrauliques respectifs de levage et d'inclinaison 14, 15.
On peut utiliser à cet effet des détecteurs à résonance travaillant à fréquence radio tels que ceux divulgués dans le brevet US-4 737 705 délivré à Bitar et al. ou, en variante, on peut déduire directement la position à partir de mesures d'angles sur des articulations de l'outil, à l'aide de potentiomètres rotatifs, de yo-yo ou similaires servant à mesurer la rotation au droit des goujons de pivotement 13 et 17.
Des détecteurs de force 24,25 et 26 produisent des signaux qui représentent les forces hydrauliques exercées sur le godet 16, de préférence en détectant les pressions dans le cylindre hydraulique de levage et, en variante, dans le cylindre hydraulique d'inclinaison. Le cylindre de levage n'est pas rétracté pendant le chargement, et un détecteur est donc prévu uniquement à l'extrémité de tête du cylindre, qui est typiquement orienté de manière à assurer un déplacement vers le haut. Des détecteurs peuvent cependant être prévus à la fois à l'extrémité de tête et à l'extrémité de tige du cylindre d'inclinaison, pour, lorsque cela convient à une stratégie particulière de commande, permettre de déterminer les forces tant pendant le relèvement que pendant l'abaissement du godet.
Les signaux de pression peuvent être transformés en valeurs de force correspondantes par multiplication par un facteur de gain représentatif des sections transversales respectives A des extrémités de pistons. La
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force représentative FT exercée sur le cylindre d'inclinaison correspond à la différence entre le produit de la pression par la superficie de l'extrémité de tête et du produit de la pression par la superficie de l'extrémité de tige : FT = PH*AH-PR*AR Dans une variante de réalisation, on peut utiliser comme détecteurs de forces 24,26 des cellules de contrainte ou des dispositifs similaires disposés sur les articulations de l'outil.
Le couple de sortie T du convertisseur de couple fourni aux roues 18 est une fonction des vitesses de l'arbre d'entrée et de l'arbre de sortie du convertisseur de couple, qui sont typiquement détectées sur le moteur et sur le train d'entraînement sur l'arbre de transmission ou sur l'arbre de sortie du convertisseur de couple. La vitesse et le rapport de transmission, ainsi que la vitesse du moteur peuvent aisément être surveillés par un contrôleur de transmission 36 utilisant des dispositifs passifs de saisie 34,35 qui produisent des signaux électriques représentatifs d'une fréquence de rotation, par exemple par le passage de dents d'engrenages.
Une table de performance du convertisseur de couple spécifique au modèle particulier de convertisseur de couple donne les couples de sortie du convertisseur pour des vitesses d'entrée et de sortie données du convertisseur de couple.
Si on pose l'hypothèse que la présente invention empêche essentiellement le patinage des roues, la vitesse au sol S de la machine est déterminée de manière similaire à partir de la détection de la vitesse de transmission ou
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de la vitesse de l'arbre de sortie du convertisseur de couple, avec une compensation appropriée pour les réductions de transmission ou autres, propres au train d'entraînement.
Les signaux de position, de force et de vitesse peuvent être fournis à un dispositif 27 de mise en forme de signaux qui réalise de manière classique l'excitation et le filtrage des signaux, mais ils sont ensuite délivrés au générateur 28 de signaux de commande. Le générateur 28 de signaux de commande est de préférence un système basé sur un microprocesseur qui utilise des unités arithmétiques pour générer des signaux qui imitent ceux produit par des leviers de commande 30 de type manche à balai, conformément à des programmes informatiques conservés en mémoire.
Comme la présente invention imite des signaux de commande représentatifs de la direction et de la vitesse de déplacement des cylindres de levage/inclinaison classiquement fournis par des leviers de commande 30, elle peut être avantageusement installée sur des machines existantes par connexion au dispositif 29 de commande de l'outil en parallèle sur les entrées des leviers de commande manuelle ou en remplacement de celles-ci. En variante, on peut prévoir un dispositif de commande électrohydraulique intégré en combinant un générateur 28 de signaux de commande et un dispositif programmable 29 de commande de l'outil en une seule unité, pour réduire le nombre des composants.
Un opérateur de machine peut facultativement introduire des paramètres de commande, tels que des réglages correspondants à l'état de la matière, qui sont discutés plus loin, par l'intermédiaire d'une interface d'opérateur 31, par exemple un clavier alphanumérique, des cadrans, des commutateurs ou un écran d'affichage sensible au toucher.
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D'une manière bien connue de l'homme de l'art, le dispositif 29 de commande de l'outil comporte des circuits hydrauliques présentant des vannes 32,33 de commande des cylindres de levage et d'inclinaison, pour commander la vitesse à laquelle le fluide hydraulique sous pression s'écoule vers les cylindres hydrauliques respectifs de levage et d'inclinaison d'une manière proportionnelle à des signaux de commande de vitesse reçus.
Pour rester concis, les signaux de commande de vitesse des cylindres hydrauliques de levage et d'inclinaison sont ci-dessous désignés signaux de commande ou commandes de levage ou d'inclinaison.
En fonctionnement, le générateur 28 de signaux de commande commande le déplacement du godet en se basant sur des facteurs de saturation en vue de modifier de manière proportionnelle des signaux de commande. Une machine telle qu'une chargeuse sur roues est conduite vers le tas de matière à charger, la base du godet étant presque horizontale et proche du sol. Lorsque la lame du godet entre en contact avec le tas et commence à s'y enfoncer, des signaux de commande sont produits pour soulever et relever le godet dans la matière, pendant que la machine poursuit son avancement sur ses roues 18, ce que l'on désigne ici par"pénétration"dans le tas.
Différents paramètres de la machine peuvent être surveillés pour déterminer le degré de pénétration, et ces paramètres sont appelés ici de manière générale facteurs de saturation. Ces paramètres peuvent comprendre de manière non limitative la pression dans les cylindres hydrauliques ou la force F exercée sur le godet, le couple T du train d'entraînement de la machine, l'énergie accumulée E, la vitesse du moteur et la vitesse au sol, qui augmentent ou diminuent respectivement suite à la
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résistance rencontrée par le godet 16. Pour générer des facteurs de saturation, la présente invention normalise de préférence les paramètres de la machine en un pourcentage d'une valeur maximale pour un modèle de machine donné.
La figure 3 est un diagramme de déroulement d'un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, qui peut être mis en oeuvre dans une logique programmée suivie par le générateur 28 de signaux de commande. Dans la description du diagramme de déroulement, l'explication fonctionnelle désignée par des nombres entre parenthèses angulaires, < nnn > , concerne les blocs portant ce numéro.
La commande programmée commence au départ par une étape < 100 > dans laquelle une variable MODE est définie comme EN ATTENTE. La variable MODE sera mise EN ATTENTE lorsque l'opérateur actionne un commutateur activant la commande automatique du chargement du godet. Bien que la commande programmée soit en MODE EN ATTENTE, des signaux de commande ne seront pas générés automatiquement si l'opérateur n'a pas sensiblement placé le godet à l'horizontale près de la surface du sol. Pour déterminer si le plancher du godet est sensiblement à l'horizontale et près du sol, par exemple à plus ou moins dix degrés par rapport à l'horizontale et à une hauteur inférieure à 12% de la hauteur de levage, on peut utiliser une position du godet déduite de signaux de position des cylindres de levage et d'inclinaison ou des goujons de pivotement.
Des valeurs détectées supplémentaires que l'on peut surveiller pour garantir que le chargement automatique du godet n'a pas été lancé accidentellement ou dans des conditions d'insécurité comprennent celles indiquant que :
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* la machine se trouve dans une plage de vitesse spécifiée, par exemple entre un tiers de la vitesse maximale dans le premier rapport et la vitesse maximale dans le deuxième rapport.
* les leviers de commande 30 sont essentiellement dans une position neutre centrée (une légère commande vers le bas peut être permise pour permettre le nettoyage du plancher).
* le levier de transmission se trouve dans un rapport inférieur avant, par exemple du premier au troisième rapport, et au moins un laps de temps prédéterminé s'est écoulé depuis le dernier passage vers un rapport supérieur.
L'opérateur conduit alors la machine dans le tas de matière, de préférence près de la pleine puissance au moment où il a entièrement pénétré dans le tas, pendant que la commande programmée surveille un facteur de saturation tel que le couple T ou la force FL exercée sur le cylindre de levage, pour déterminer quand la machine est entrée en contact avec le tas < 102 > . Dans un mode de réalisation préféré, la variable MODE passe en DEMARRAGE < 104 > lorsque le générateur 28 de signaux de commande détermine qu'un facteur de saturation basé sur le couple a dépassé un point A fixé et continue à augmenter. A titre de vérification croisée, on peut surveiller des paramètres supplémentaires, comme le fait que la vitesse au sol de la machine diminue simultanément, ou que le facteur de saturation continue à augmenter pendant un laps de temps prédéterminé.
Une telle vérification croisée garantit par exemple qu'une augmentation du couple ne soit pas interprétée erronément comme un
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contact avec le tas lorsqu'elle est en réalité provoquée par l'accélération de la machine. 4 Lorsque l'on se trouve en MODE DEMARRAGE, le générateur 28 de signaux de commande envoie facultativement une commande de descente de rapport à un dispositif de commande de la transmission, pour que la transmission soit placée dans un rapport inférieur par une procédure automatique de descente de rapport (non représentée), pour accorder les caractéristiques de la machine à une agressivité sélectionnée ou à un état sélectionné de la matière.
certaines matières peuvent être chargées tout en restant dans un rapport supérieur, en décalant de manière appropriée les points de consigne utilisés pour déterminer les signaux de commande appropriés. Cependant, le fait d'amener la transmission dans le rapport de transmission le plus bas lors de l'entrée en contact avec le tas, permet à l'opérateur de se déplacer rapidement entre l'emplacement de chargement et l'emplacement de versage, tout en garantissant en même temps de manière automatique qu'un couple maximum soit disponible pour la pénétration dans le tas.
Dans le MODE DEMARRAGE < 104 > , un signal de commande est tout d'abord généré pour amener le dispositif 29 de commande de l'outil à étendre le cylindre de levage en utilisant un modèle de vitesse de consigne et pour commencer à soulever le godet dans le tas, en produisant ainsi rapidement une force dirigée vers le bas pour charger les roues 18 et établir une traction suffisante pour la partie PENETRATION du cycle de travail. Le modèle de vitesse de consigne peut être une vitesse constante proche du maximum ou même une courbe variant en fonction du temps. Le signal de commande de levage est produit jusqu'à ce que le facteur de saturation surveillé, ou un
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facteur de saturation supplémentaire basé sur des paramètres détectés de la machine dépasse un point de consigne B.
Le point de consigne B représente une valeur à laquelle la machine est proche de sa capacité nominale et indique que le godet s'est enfoncé dans le tas et s'y est complètement "engagé". Un couple élevé, des forces de levage élevées et de très faibles vitesses au sol peuvent par exemple indiquer quand le relèvement doit commencer pour éviter de caler.
Lorsque le point de consigne B a été dépassé par le facteur de saturation surveillé, la variable MODE est placée sur PENETRATION dans l'étape < 108 > , et le générateur 28 de signaux de commande commence à produire des signaux de commande d'inclinaison proportionnels à un facteur de saturation surveillé. En même temps, les signaux maximum de commande de levage sont éliminés ou ramenés à un niveau de vitesse de commande partielle.
Si nous nous référons à la figure 4, dans le MODE PENETRATION, le générateur 28 de signaux de commande produit des signaux VT de commande du cylindre d'inclinaison sur base d'une ou plusieurs fonctions prédéterminées de relèvement 60, 62,64, 66 reliant des signaux de commande relatifs à un facteur de saturation Q surveillé.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, les signaux de commande VT augmentent linéairement en fonction du facteur de saturation Q, conformément à la relation :
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dans laquelle m et b sont des constantes respectives choisies sur base de l'état de la matière.
Une fonction de relèvement 62 présentant par exemple une pente m = 2 fournit une approche légèrement moins agressive qu'une fonction de relèvement 66 dont la pente m = 1, 43, si toutes deux coupent l'axe du facteur de saturation au même endroit, parce que le signal de commande varie plus rapidement que les changements du facteur de saturation. Le point d'intersection B'avec l'axe du facteur de saturation peut correspondre au point de consigne B mentionné plus haut qui indique que l'on est complètement engagé dans le tas, mais il sera typiquement plus bas, pour poursuivre le relèvement basé sur le facteur de saturation sur une plus large plage de valeurs une fois qu'il a commencé.
Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre de l'utilisation d'une relation linéaire entre les signaux de commande VT et le facteur de saturation Q, il est clair que, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut également utiliser une fonction non linéaire de relèvement 64, ou que les signaux de commande peuvent être augmentés par pas sur base d'une table de comparaison.
En fonctionnement, le générateur 28 de signaux de commande détermine d'abord un facteur de saturation Q, typiquement en normalisant les paramètres détectés sur la machine en tant que pourcentage d'une valeur maximale prédéterminée du paramètre correspondant. Par exemple, un facteur de saturation de 100% de la force exercée sur le cylindre de levage est défini comme étant la pression à laquelle une soupape de sécurité s'ouvrirait. Ainsi qu'on le décrit plus loin, les facteurs de saturation sont de
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préférence maintenus dans la présente invention à l'intérieur de leur limites de conception, pour éviter que la machine 10 cale ou s'endommage, ou de gaspiller de l'énergie sur la pompe hydraulique, ou que le bras de levage 12 fléchisse, au cas où il représente la force exercée sur le cylindre de levage.
Lorsque l'on a déterminé au moins un facteur de saturation Q calculé dans le MODE PENETRATION, le générateur 28 de signaux de commande consulte une fonction sélectionnée de relèvement pour produire un signal proportionnel correspondant de commande d'inclinaison. Une fonction de relèvement 60 peut comporter un point supérieur de rupture C qui définit les limites d'une enveloppe B'-C à l'intérieur laquelle le générateur 28 de signaux de commande utilise le facteur de saturation, soit directement par l'intermédiaire de la commande d'inclinaison soit indirectement, par exemple par l'intermédiaire de la commande de levage. Dans le premier cas, lorsqu'un facteur de saturation Q dépasse un point de rupture C, la commande d'inclinaison reste constante jusqu'à ce que les facteurs de saturation descendent de nouveau en dessous du point de rupture C.
On peut utiliser une analyse par régression du facteur de saturation pour prédire l'évolution de tendance en permettant un déplacement précoce de la vanne commandant le cylindre d'inclinaison, de manière à tenir compte de retards éventuels.
Bien que le levage et le relèvement (inclinaison vers l'arrière) ne doivent pas se produire simultanément, il est souhaitable de maintenir une commande de levage partielle pendant le relèvement, pour garantir qu'une force suffisante soit exercée sur les roues pour maintenir la traction, et pour éviter d'arrêter
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complètement le godet si la commande d'inclinaison est réduite à zéro comme décrit plus haut. Dans un mode de réalisation préféré, la commande de levage est réduite à une valeur nominale correspondant à environ trente pourcent lorsque le MODE PENETRATION commence.
Typiquement, le dispositif 29 de commande de l'outil et les vannes associées ont une"priorité d'inclinaison"qui dérive du fluide hydraulique sous pression provenant de la pompe, pour répondre à la commande d'inclinaison avant l'alimentation du cylindre d'inclinaison. Par conséquent, le cylindre de levage peut ne pas être étendu du tout pendant des parties du cycle de travail dans lesquelles la commande d'inclinaison dépasse une certaine fraction du maximum, et ce bien qu'une commande de levage ait été produite. dans le MODE PENETRATION, la commande de levage n'est donc typiquement active que lorsque nécessaire,.
Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, le facteur de saturation Q surveillé, ou un deuxième facteur de saturation Q2 peuvent également être utilisés pour déterminer la commande de levage. Par exemple, si la force de levage dépasse un certain point supérieur de consigne D, la commande de levage peut être momentanément réduite de trente pour-cent à zéro pour-cent.
Les valeurs particulières utilisées de la pente m et de l'intersection b peuvent être sélectionnées par l'opérateur de manière à commander l'agressivité du chargement du godet, que ce soit individuellement ou sur base d'un réglage de l'état de la matière introduit par l'intermédiaire de commutateurs de l'interface d'opérateur 31. Dans un mode de réalisation, l'état de la matière peut également être déterminé automatiquement pendant une partie du cycle de travail. Par exemple, la charge utile peut être déterminée à la fin d'une partie
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de chargement du cycle de travail en utilisant les pressions hydrauliques détectées comme indication du , rendement du chargement, de manière à ajuster l'agressivité du cycle de travail suivant.
Après avoir produit les signaux de commande de vitesse de levage et d'inclinaison, le générateur 28 de signaux de commande détermine dans une étape < 112 > si le godet est suffisamment rempli pour terminer la partie MODE
PENETRATION du cycle de travail. Si ce n'est pas le cas, le générateur 28 de signaux de commande retourne à l'étape < 108 > pour effectuer des itérations supplémentaires de détermination d'un facteur de saturation et de signaux de commande.
Si, dans l'étape < 112 > , on a déterminé que le godet 16 est suffisamment rempli, le générateur 28 de signaux de commande produit, dans l'étape < 114 > , des signaux de commande qui étendront 'le cylindre d'inclinaison à vitesse maximale, et qui seront facultativement suivis par des signaux de commande étendant le cylindre de levage à vitesse maximale jusqu'à une hauteur donnée qui peut aller jusqu'à l'extension maximale.
Dans l'étape < 112 > , le générateur 28 de signaux de commande détermine si le godet est suffisamment rempli en comparant l'extension du cylindre de levage et/ou du cylindre d'inclinaison à des points de consigne, en vérifiant : * si l'extension du cylindre d'inclinaison est supérieure à un point de consigne E, par exemple de
0,75 radian, qui indique que le godet est pratiquement complètement relevé (ou ramené en arrière).
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* si l'extension du cylindre de levage est supérieure à un point de consigne F, qui indique que le godet s'est probablement dégagé du tas.
* si une limite de durée de chargement a été dépassée.
L'opérateur peut reprendre la commande manuelle du godet 16 à tout moment du cycle de travail en déplaçant l'un des leviers de commande 30 hors de la plage neutre, pour interrompre la commande programmée. Sinon, le godet reste complètement relevé après l'achèvement de l'étape < 112 > , jusqu'à ce que l'opérateur déverse par commande manuelle le godet 16 en un emplacement de versage, ou une procédure automatique suivante reprend la commande.
Possibilités d'application industrielle Les caractéristiques et avantages associés à la présente invention sont illustrés au mieux en décrivant son fonctionnement sur des chargeuses à roues et en utilisant le couple et la force de levage comme facteurs de saturation représentatifs. La commande automatique du godet est tout d'abord lancée en réponse à des niveaux de couple surveillés, et ensuite le générateur 28 de signaux de commande surveille le couple sur le train d'entraînement et la force de levage à partir de la détection de la pression dans le cylindre hydraulique de
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levage, pour déterminer quand le godet est complètement engagé dans le tas.
Lorsqu'il est complètement engagé dans le tas, le générateur de signaux de commande envoie des signaux au dispositif de commande 29 pour faire varier en continu la commande d'inclinaison en réponse à un facteur de saturation surveillé.
Ainsi qu'on l'a décrit, le générateur 28 de signaux de commande fait varier les signaux de commande des
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cylindres de levage et d'inclinaison fournis au dispositif de contrôle à l'intérieur de certaines valeurs maximales, pour maintenir le facteur de saturation surveillé à l'intérieur d'une enveloppe donnée.
La figure 5 montre des modifications qui peuvent apparaître dans plusieurs paramètres surveillés et commandés sur une machine travaillant selon un mode de réalisation de la présente invention. Si nous nous référons aux figures 3 et 5, les cinq premières secondes représentent uniquement des données enregistrées en MODE ATTENTE < 100 > , et ne sont donc pas représentées. Un MODE DEMARRAGE commence à l'instant 5,7 secondes lorsqu'un premier facteur de saturation représentant le couple 50 dépasse un point de consigne de trente pour-cent du maximum et a augmenté en même temps que la vitesse au sol (non représentée) diminue, ce qui indique la prise de contact avec le tas < 102 > .
Un modèle de consigne de vitesse, par exemple une commande 52 de levage maximum (100%) est alors maintenu < 104 > jusqu'à ce qu'à environ 6,65 secondes, le premier facteur de saturation surveillé 50 dépasse un deuxième point de consigne de soixante-cinq pour-cent, qui indique le contact franc avec le tas < 106 > , et que le MODE PENETRATION doit commencer.
Dans le MODE PENETRATION, la commande de levage 52 est réduite à une commande partielle de levage, à trente pour-cent, et des commandes d'inclinaison 56 proportionnelles au deuxième facteur de saturation 54 sont produites par itération < 108 > , < 110 > . La commande de levage 56 est momentanément réduite à zéro, à sept secondes, lorsque le deuxième facteur de saturation 54 (force de levage) sort de son enveloppe à cent pour-cent, mais revient peu après à la commande partielle de trente pour-cent lorsque la force de levage tombe à nouveau.
La
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commande d'inclinaison 56 continue à être générée en fonction du deuxième facteur de saturation qui représente la force de levage 54, et tombe à zéro lorsque le deuxième facteur de saturation 54 descend en dessous d'un point de consigne inférieur de soixante-cinq pour-cent, jusqu'à ce que, approximativement à 8,8 secondes, on détermine que le godet est suffisamment rempli < 112 > , et que les commandes maximales de levage et d'inclinaison sont produites simultanément. Ainsi que l'exemple cidessus le démontre, on peut surveiller un ou plusieurs facteurs de saturation pour identifier une partie PENETRATION du cycle de travail et pour produire indépendamment ou en combinaison des commandes proportionnelles de levage et d'inclinaison.
La figure 6 illustre une réponse non linéaire en vitesse du dispositif 29 de commande d'outil et des cylindres hydrauliques 14,15 lorsque les leviers de commande 30 sont en positions de fin de course 70,72. En commande manuelle, cette non-linéarité a peu de conséquence, parce que l'opérateur n'est typiquement capable de distinguer et de réagir qu'à d'importantes variations de vitesse.
Cependant, dans le présente invention, il est souhaitable de pouvoir réaliser des modifications précises et relativement petites de la vitesse des cylindres hydrauliques pour pouvoir générer des fonctions de relèvement dont la réponse est prévisible. Par conséquent, dans un autre aspect de la présente invention, le dispositif 29 de commande d'outil est doté d'une commande en boucle fermée ou d'un étalonnage en usine visant à garantir que la réponse des cylindres de levage et d'inclinaison soit, de manière prévisible, proportionnelle à la commande de vitesse produite par le générateur 28 de signaux de commande.
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Bien que certains modes de réalisation actuellement préférés de l'invention et que certain procédés actuellement préférés de mise en pratique de celle-ci aient été illustrés et décrits ici, il faut clairement comprendre que l'invention n'y est pas limitée mais peut être mise en oeuvre et pratiquée de différentes autres manières tout en restant à l'intérieur de la portée des revendications qui suivent.