FR3140515A1 - Dispositif de fanage à moteurs électriques - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de fanage destiné à être monté à l'arrière d'un engin agricole, comprenant au moins deux toupies de retournement de fourrage comprenant chacune une assiette portant au moins un bras sur lequel est monté au moins une dent de retournement de fourrage. Chacune desdites toupies est équipée d'un moteur d'entrainement électrique, dont la vitesse de rotation peut être contrôlée indépendamment de la vitesse de rotation de la ou des autres toupies par un opérateur, et le dispositif de fanage met en œuvre une unité de contrôle de l'ensemble desdits moteurs contrôlant la synchronisation desdites toupies de façon à éviter toute interférence entre les dents de deux toupies voisines.
Figure 2
Description
Le domaine de l'invention est celui des machines agricoles, et plus précisément des dispositifs de fanage, ou faneuse.
Une faneuse est une machine conçue pour étendre et retourner l'herbe coupée afin de l'exposer à l'air et au soleil, ce qui lui permet de sécher plus efficacement. Pour maintenir de bonnes caractéristiques du foin, une telle machine requiert une certaine polyvalence, en fonction notamment du type d'herbe et des conditions atmosphériques.
Une faneuse comprend généralement une pluralité (par exemple 4, 6 ou 8) de toupies, portant des bras à partir desquels s'étendent des dents qui sont adaptés pour retourner l'herbe coupée. Pour obtenir un traitement efficace, il convient que les dents des toupies voisines se croisent, c'est-à-dire que des intersections non nulles des surfaces couvertes par chacune des toupies existent. Il convient cependant, bien sûr, que les dents se croisent sans entrer en contact les unes avec les autres.
Selon l'art antérieur, les toupies des faneuses sont connectées de façon hydraulique (connexion mécanique) au tracteur, ou l'engin agricole, portant la faneuse, via une transmission adaptée reliant la prise de force du tracteur à l'arbre des toupies. Ainsi, la vitesse de rotation des toupies est homogène, ce qui permet de contrôler les positions respectives des dents des toupies voisines, et fonction de la vitesse du tracteur.
Cette approche classique présente cependant certaines limites. Tout d'abord, elle ne permet pas de contrôler la vitesse de rotation des toupies indépendamment de la vitesse du tracteur, alors qu'il serait utile de pouvoir, au moins dans certaines situations, adapter cette vitesse de rotation selon d'autres critères.
Par ailleurs, la présence d'une transmission rend impossible, ou à tout le moins compliqué, un réglage de la position des toupies les unes par rapport aux autres, alors que ceci serait utile, dans certaines conditions. Notamment, il n'est pas possible, ou peu aisé, de régler la largeur de travail.
D'une façon plus générale, il existe un besoin de contrôle et d'optimisation de l'utilisation des toupies d'un dispositif de fanage, et de prise en compte des exigences d'efficacité et de réduction de la consommation d'énergie.
L'invention apporte une solution à au moins certains aspects de ces besoins, grâce à un dispositif de fanage destiné à être monté à l'arrière d'un engin agricole, comprenant au moins deux toupies de retournement de fourrage comprenant chacun une assiette portant au moins un bras sur lequel est monté au moins une dent de retournement de fourrage.
Selon l'invention, chacune desdites toupies est équipée d'un moteur d'entrainement électrique, dont la vitesse de rotation peut être contrôlée indépendamment de la vitesse de rotation de la ou des autres toupies par un opérateur et le dispositif de fanage met en œuvre une unité de contrôle de l'ensemble desdits moteurs contrôlant la synchronisation desdites toupies de façon à éviter toute interférence entre les dents de deux toupies voisines.
L’invention permet ainsi de désolidariser la vitesse de rotation des toupies de la vitesse du moteur du tracteur, et donc de contrôler finement la mise en œuvre des toupies, par exemple en fonction des caractéristiques de l'herbe, de l'hygrométrie, du terrain… indépendamment de la vitesse de déplacement du tracteur. De plus, selon l'invention, la vitesse de rotation de chaque toupie est contrôlée indépendamment de celle de ses voisines.
Cette approche n'est pas évidente, dans le domaine spécifique du fanage, pour lequel les dents des toupies voisines doivent se croiser, ce qui conduit l'homme du métier à considérer que les toupies doivent tourner en permanence à la même vitesse, à partir d'un entraînement unique, garantissant un décalage constant entre les dents. L'invention va à l'encontre de cet a priori, en proposant d'une part des motorisations dédiées pour chaque toupie, et d'autre part la mise en œuvre d'une unité de contrôle de l'ensemble desdits moteurs contrôlant en permanence la synchronisation desdites toupies, c'est-à-dire une mise en phase, électroniquement, les unes avec les autres pour éviter toute interférence entre les dents de deux toupies côte à côte, même dans des conditions de charge déséquilibrée entre elles.
Ceci permet d'obtenir une plus grande efficacité énergétique et une grande liberté de manœuvre, notamment pour un travail dans des conditions d’exploitation difficiles, par exemple sur des terrains vallonnés, ou en bordure de parcelle.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les moteurs mis en œuvre dans l’invention sont des moteurs à entrainement direct, entrainant directement l'arbre de la toupie correspondante.
Selon un aspect particulier de l’invention, au moins une desdites toupies est montée mobile en coulissement, de façon à permettre un réglage de position de celle-ci.
Ainsi, la largeur (ou empattement) du dispositif de fanage peut être adapté en fonction des conditions opérationnelles. De plus, un tel réglage de la position permet également d’élargir l’espacement entre les toupies lorsque l’une d’entre elles est arrêtée ou trop ralentie pour pouvoir être synchronisée, afin d’éviter le croisement des dents. Ceci permet, par exemple, d’arrêter ou de ralentir la vitesse de rotation d'une des toupies dans une pointe de champ, un bord de champ, ou à proximité d'un cours d'eau ou d'un fossé.
Notamment, la ou lesdites toupies peuvent être montées chacune sur une glissière mobile le long d'une poutre, dont le déplacement est contrôlé par un actionneur électrique.
Ainsi, contrairement aux dispositifs de l’art antérieur pour lesquels une variation de la largeur de travail était difficilement envisageable ou nécessitait des interventions manuelles importantes, le dispositif de l’invention permet de facilement faire varier l’espacement entre chacune des toupies, de manière continue, et à distance, depuis le tracteur.
Selon un autre aspect particulier de l’invention, chacune desdites toupies comprend des moyens de réglage de son inclinaison.
Lesdits moyens de réglage peuvent notamment comprendre un actionneur électrique adapté pour modifier en continu et à distance l’angle d’inclinaison de ladite assiette.
Ainsi, contrairement aux dispositifs actuels où les positions sont fixes et/ou en nombre défini, le réglage continu de l’inclinaison de chacune des assiettes permet d’optimiser en continu et à distance l’angle de travail des toupies en fonction de la quantité de fourrage et de son degré de séchage.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de fanage comprend des moyens de mémorisation et/ou de transmission de données représentatives d'au moins un réglage de chacune desdites toupies.
Ainsi, l’invention permet de contrôler et d’augmenter la productivité des machines ainsi que la productivité de l’entreprise. Par ailleurs, l’invention peut également permettre de programmer des opérations de maintenance.
Notamment, lesdites données peuvent appartenir au groupe comprenant :
- une vitesse de rotation d'une desdites toupies ;
- position d'une desdites toupies sur ledit dispositif ;
- empattement entre deux toupies ;
- inclinaison d'une desdites toupies
Selon une autre caractéristique particulière, le dispositif de fanage peut comprendre des moyens de programmation délivrant des commandes auxdites toupies et/ou des moyens de réception de commandes desdites toupies.
Ainsi, l’invention permet de commander à distance chacune des toupies, et d’optimiser le fanage en fonction des conditions rencontrées par l’opérateur. L’invention permet également de mémoriser et de prérégler des programmes de fonctionnement établis par un utilisateur expert, pouvant déléguer l’opération de retournement même à des opérateurs peu expérimentés.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de fanage comprend quatre toupies.
Lesdites toupies peuvent notamment être montées mobiles en coulissement sur une même poutre.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de fanage comprend un châssis support articulé à trois points, adapté pour la connexion audit engin agricole.
Le dispositif de fanage peut comprendre un châssis support repliable, pouvant prendre une position d’utilisation dépliée et une position de transport pliée.
Ainsi, la position de transport pliée minimise la largeur du dispositif et facilite donc son stockage et son transport jusqu’à l’emplacement où doit avoir lieu le fanage.
Le dispositif de fanage peut comprendre au moins un capteur de position dudit châssis, inhibant la mise en œuvre et/ou un réglage desdites toupies lorsque ledit châssis support repliable n'est pas dans ladite position d’utilisation dépliée.
Ainsi, le dispositif est plus sécurisé, puisqu’il ne peut être activé qu’en position d’utilisation dépliée. Cela permet d’éviter des activations accidentelles.
La représente un dispositif de fanage selon un exemple de réalisation, monté sur un engin agricole.
La représente schématiquement le contrôle des moteurs de chacune des toupies selon un exemple de réalisation de l’invention.
La représente un dispositif de fanage selon un exemple de réalisation, comportant quatre toupies montées sur une même poutre.
La représente une partie du dispositif de fanage, selon un exemple de réalisation.
La représente une partie du dispositif de fanage, selon un exemple de réalisation, plus particulièrement, elle représente la glissière d’une toupie, ainsi que les moyens de réglage de la position de celle-ci.
La représente une partie du dispositif de fanage, selon un exemple de réalisation, plus particulièrement, elle représente les moyens de réglage de l’inclinaison de l’assiette d’une toupie.
L’invention concerne un dispositif de fanage permettant d’étendre et de retourner du fourrage afin d’en optimiser le séchage. Ce dispositif comprend au moins deux toupies. Ces toupies comprennent chacune une assiette servant de support à au moins un bras sur lequel est monté au moins une pièce de travail à ressort, ou dent de retournement de fourrage. Les toupies sont montées de façon que les dents qu'elles portent puissent s'entrecroiser, pour que le fanage soit efficace.
Selon l’invention, chaque toupie est équipée d'un moteur électrique qui lui est dédié. Ainsi, les fonctions d’entraînement des toupies de retournement de fourrage sont optimisables et réglables en continu, l’optimisation et le réglage de ce paramètre pouvant être effectué à distance par un opérateur. En particulier, la vitesse de rotation de chacune des toupies peut être contrôlée indépendamment de la vitesse des autres toupies. Afin d’éviter toute interférence entre les dents, ce dispositif de fanage met en œuvre une unité de contrôle centralisée permettant de contrôler les moteurs de chacune des toupies afin de synchroniser celles-ci pour éviter toute interférence entre les dents de deux toupies voisines.
Selon un exemple de réalisation spécifique de l’invention, illustré par lesfigures 1 à 6, le dispositif de fanage comprend quatre toupies. Le nombre de toupies peut être différents, en fonction des besoins.
En particulier, la représente un dispositif de fanage 2 monté sur un engin agricole 1, à l’aide d’un châssis articulé à trois points 26 pour la connexion au tracteur, et d’un châssis de connexion entre le châssis articulé à trois points et un châssis support repliable 27. Le châssis support repliable 27 supporte une poutre sur laquelle sont disposées quatre toupies 21, 22, 23, 24.
Comme illustré par la , chaque moteur d’entraînement 211, 221, 231, 241 peut être contrôlé indépendamment des autres, en fonction de commandes délivrées par l'opérateur présent dans le tracteur, à l'aide d'une interface homme machine adaptée, comprenant par exemple une manette ("joystick") et un écran de contrôle. Il peut bien sûr également être possible de contrôler l'ensemble des moteurs simultanément, lorsqu'il n'est pas utile de traiter différemment différentes parties de la largeur de travail.
L'interface homme-machine transmet ainsi, par exemple via un bus Isobus®, des commandes C1, C2, C3, C4 à une unité de contrôle 28 portée par le dispositif de fanage, qui détermine en continu et de façon précise la vitesse de rotation de chacune des toupies, afin d’optimiser la vitesse en fonction d’un ensemble de paramètres tels que les conditions de fanage, la quantité de fourrage, la vitesse d’avancement du tracteur, etc. tout en évitant les contacts entre les dents de deux toupies voisines (en tenant compte de la fréquence et de la phase).
Il est possible de venir arrêter la rotation de l’une (ou de plusieurs des toupies, voire toutes) dans les pointes ou les bords de champs, par exemple, afin d’économiser de l’énergie. On peut également ralentir la rotation d'une ou plusieurs toupies, par exemple à proximité d'un fossé ou d'une rivière, pour éviter les projections intempestives.
L’unité de contrôle permet de synchroniser chacune des toupies, afin de les mettre en phase, pour éviter toute interférence entre les dents de deux toupies voisines. Un algorithme de contrôle pour la synchronisation des toupies est implémenté dans l’unité de contrôle du dispositif de fanage.
Les moteurs d’entraînement 211, 221, 231, 241 sont par exemple des moteurs électriques à entraînement direct de 700 VDC. Une liaison directe, sans courroie ni cardan, permet d'éviter l’accumulation de produit sur la machine, et d'éventuels défauts de synchronisation dus à des éléments intermédiaires de transmission.
La représente un dispositif de fanage semblable à celui présenté en . Ainsi, celui-ci comprend quatre toupies montées sur une même poutre 25, la poutre étant supporté par le châssis support 27, lui-même connecté au châssis articulé à trois points 26 à l’aide du châssis de connexion.
Chacune des toupies comprend au moins un (quatre, dans le mode de réalisation illustré) bras 213, 243, sur lequel est monté au moins une dent de retournement de fourrage 214, 244. Dans le mode de réalisation illustré, ces dents sont montées par paire, reliées par un ressort solidarisé au bras.
La , quant à elle, représente une partie du dispositif de fanage tel que décrit précédemment. En particulier, deux toupies 21, 22 sont illustrées.
L’invention propose également d’optimiser et de régler la position de chacune toupies en continu et à distance, à l’aide d’un actionneur. Un exemple d’implémentation d’un tel actionneur est illustré par la . Ainsi, l’actionneur 216 met en œuvre un piston, contrôlé électriquement, en continu, à distance et indépendamment des autres, et permettant de régler la position de la toupie 21 fixée sur une glissière 215, mobile en coulissement le long d’une poutre 25.
Cet actionneur permet ainsi de modifier l’empattement entre deux toupies, et la largeur de travail du dispositif, et de s’adapter au terrain et aux conditions de fanage rencontrées par le dispositif. Cela peut également permettre d’éloigner l’une des toupies si celle-ci est à l’arrêt ou très ralentie, afin d’éviter toute interférence avec la ou les toupies voisines.
Selon le mode de réalisation illustré, l’actionneur 216 est un actionneur électrique 48V à faible puissance.
L’invention propose également, selon un aspect particulier, d’optimiser et de régler l’angle de travail de chacune des toupies en continu et à distance, à l’aide d’un actionneur dont un exemple d’implémentation est illustré par la . L’actionneur 217 illustré sur cette figure est un piston contrôlé électriquement, en continu, à distance et indépendamment des autres. Ce piston étant relié à un côté de l’assiette 212, il permet de modifier l’angle d’inclinaison de celle-ci.
La possibilité de faire varier l’angle d’incidence des toupies par rapport au sol permet d’optimiser de manière continue et à distance la position des toupies en fonction de la quantité de fourrage ou encore de son degré de séchage.
Par exemple, il est possible de modifier l’angle d’inclinaison de la toupie à proximité du bord d’une parcelle afin de contrôler la projection du fourrage, et éviter d’en projeter en dehors de la parcelle.
Selon un exemple de réalisation, l’actionneur 217 est un actionneur électrique 48V à faible puissance.
Ainsi, dans le mode de réalisation illustré, l'opérateur peut en permanence, depuis le tracteur et à l'aide d'une IHM adaptée, régler précisément la vitesse de rotation et l'inclinaison de chaque toupie, indépendamment, ainsi que l'empattement entre toupies et la largeur de travail.
Par ailleurs, il est également possible de mémoriser et de prérégler des programmes de fonctionnement établis par un utilisateur expert, lui permettant de déléguer l’opération de fanage à des opérateur peu expérimentés, voir même d’automatiser toute ou partie de l’opération.
Les données de fonctionnement peuvent notamment être enregistrées au sein d’une unité de contrôle (par exemple l’unité de contrôle électronique, ou ECU, du tracteur), et peuvent être téléchargeables, par exemple via un réseau Wifi, lorsque l’engin agricole est retourné à son emplacement de stockage. Ainsi, cela permet de contrôler et d’augmenter la productivité des dispositifs ainsi que de programmer des interventions de maintenance.
Selon un aspect particulier de réalisation, chaque actionneur (y compris les moteurs d’entraînement) n'est alimenté que lorsque le dispositif de fanage est complètement ouvert, c’est-à-dire, lorsque le châssis repliable est complètement déplié. Cette condition peut notamment être vérifiée à l’aide d’un ou plusieurs capteurs de position. Cela permet d’éviter des activations accidentelles.
La possibilité de varier de façon continue et indépendante les paramètres de travail (nombre de tours de la toupie, empattement, et angle de travail) permet de mieux adapter le dispositif de fanage aux besoins spécifiques de chaque environnement d’implémentation. En particulier, cela permet de mieux adapter la machine aux conditions de fenaison, très variable selon le type de fourrage ou les conditions atmosphériques, tout en maintenant inchangé les propriétés et qualités du fourrage. L’invention permet ainsi une grande liberté de manœuvre et permet de travailler dans des conditions d’exploitations difficiles.
Claims (14)
- Dispositif de fanage (2) destiné à être monté à l'arrière d'un engin agricole 1, comprenant au moins deux toupies (21, 22, 23, 24) de retournement de fourrage comprenant chacune une assiette (212, 232, 242) portant au moins un bras (213, 243) sur lequel est monté au moins une dent (214, 244) de retournement de fourrage,
caractérisé en ce quechacune desdites toupies est équipée d'un moteur (211, 221, 231, 241) d'entrainement électrique, dont la vitesse de rotation peut être contrôlée indépendamment de la vitesse de rotation de la ou des autres toupies par un opérateur,
et en ce quele dispositif de fanage met en œuvre une unité de contrôle (28) de l'ensemble desdits moteurs contrôlant la synchronisation desdites toupies de façon à éviter toute interférence entre les dents de deux toupies voisines. - Dispositif de fanage selon la revendication 1,caractérisé en ce quelesdits moteurs sont des moteurs à entrainement direct, entrainant directement l'arbre de la toupie correspondante.
- Dispositif de fanage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,caractérisé en ce qu'au moins une desdites toupies est montée mobile en coulissement, de façon à permettre un réglage de position de celle-ci.
- Dispositif de fanage selon la revendication 3,caractérisé en ce quela ou lesdites toupies sont montées chacune sur une glissière mobile (215) le long d'une poutre (25), dont le déplacement est contrôlé par un actionneur électrique (216).
- Dispositif de fanage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce quechacune desdites toupies comprend des moyens de réglage de son inclinaison.
- Dispositif de fanage selon la revendication 5,caractérisé en ce quelesdits moyens de réglage comprennent un actionneur électrique (217) adapté pour modifier en continu et à distance l’angle d’inclinaison de ladite assiette (212).
- Dispositif de fanage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mémorisation et/ou de transmission de données représentatives d'au moins un réglage de chacune desdites toupies.
- Dispositif de fanage selon la revendication 7,caractérisé en ce quelesdites données appartiennent au groupe comprenant :
- une vitesse de rotation d'une desdites toupies ;
- position d'une desdites toupies sur ledit dispositif ;
- empattement entre deux toupies ;
- inclinaison d'une desdites toupies.
- Dispositif de fanage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de programmation délivrant des commandes auxdites toupies et/ou des moyens de réception de commandes desdites toupies.
- Dispositif de fanage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,caractérisé en ce qu'il comprend quatre toupies.
- Dispositif de fanage selon les revendications 4 et 10,caractérisé en ce quelesdites toupies sont montées mobile en coulissement sur une même poutre.
- Dispositif de fanage selon l’une des revendications précédentes,caractérisé en ce qu’il comprend un châssis (26) support articulé à trois points, adapté pour la connexion audit engin agricole.
- Dispositif de fanage selon l’une des revendications précédentes,caractérisé en ce qu 'il comprend un châssis support repliable (27), pouvant prendre une position d’utilisation dépliée et une position de transport pliée.
- Dispositif de fanage selon la revendication 13,caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de position dudit châssis, inhibant la mise en œuvre et/ou un réglage desdites toupies lorsque ledit châssis support repliable n'est pas dans ladite position d’utilisation dépliée.
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