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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510278A1
Family ID 1991319
Probable Assignee Mannesmann Ag
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR HYDRAULIC EXCAVATOR - USES
CALCULATOR WITH MEMORY TO STORE MANUAL MOVEMENT FOR SUBSEQUENT
AUTOMATIC CONTROL OPERATIONS THROUGH ELECTROHYDRAULIC VALVES
Abstract
_________________________________________________________________
A.PROCEDE POUR COMMANDER AU MOINS PARTIELLEMENT AUTOMATIQUEMENT LE
DEROULEMENT DU TRAVAIL D'UN EXCAVATEUR HYDRAULIQUE, NOTAMMENT D'UN
EXCAVATEUR AVEC UNE PELLE OUVRANTE POUR LE CHARGEMENT AVEC DES
MATERIAUX EN VRAC DE CAMIONS DE GROS TONNAGES,
B.PROCEDE CARACTERISE EN CE QUE LES DONNEES D'UN DEROULEMENT DE
TRAVAIL ACCOMPLI MANUELLEMENT SONT MISES EN MEMOIRE ET SUR DEMANDE, CE
DEROULEMENT DE TRAVAIL EST AUTOMATIQUEMENT REPETE.
C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU CHARGEMENT DE MATERIAUX EN VRAC
DANS DES CAMIONS DE GROS TONNAGES.
Angular potentiometers are coupled to the rotating assemblies on a
hydraulic excavator and its shovel assembly. The measured angular
values are applied via amplifiers to a calculator with a memory. The
values from the memory are converted into signals for application in a
predetermined programme to electrohydraulic valves controlling the
work phase and work programme. The potentiometers provide actual
position signals for the shovel to transfer a bulk product to a dumper
vehicle. The excavator driver provides a manual input for an initial
loading procedure and the calculator is then able to repeat the
movements. The calculator also provides the reverse movements of the
initial loading procedure to form a complete programme.
Description
_________________________________________________________________
"Procede et dispositif pour commander au moins partielle ment
automatiquement le deroulement du travail d'un excavateur
hydraulique."
L'invention concerne un procede, ainsi qu'un dispositif pour la mise
en oeuvre de ce procede, en vue de commander au moins partiellement
automatiquement le deroulement du travail dlan excavateur hydraulique,
no-tamment d'un excavateur avec une pelle ouvrante pour le chargement
de camions de gros tonnages avec des materiaux en vrac.
Les excavateurs hydrauliques sont mis en oeuvre dans les mines ou bien
sur des chantiers pour le chare gemment des vehicules de transport. Si
les dimensionnements de ltexcavateur et des vehicules de transport
sont deter- mines de facon economique, un excavateur utilise 5 a 8
etapes de travail pour le remplissage du vehicule. l'ex- cavateur
equipe la plupart du temps pour les applications precitees d'une pelle
ouvrante (pelle a clapet) attend avec la pelle remplie et soulevee, le
vehicule de trains~ port qui vient en marche arriere sous la pelle.
Par l'actionnement du verin du clapet, la pelle est videe. Pour le
conducteur de l'excavateur, il y a pour chaque etape de travail une
succession de mouvements a mettre en oeuvre et a composer.
Immediatement apres la fermeture du clapet de la pelle ouvrante, le
mecanisme de pivotement est actionne et le dispositif est abaisse par
l'intermediaire de la fleche principale. Simultanement, la pelle est
retiree par l'intermediaire du cylindre de tige et redressee par
l'intermediaire du cylindre de pelle. A l'emplacement d'enlevement des
materiaux, le chariot superieur doit titre amene a l'arret par
freinage pour remplir la pelle.
Pour ce remplissage les trois mouvements de la fleche, de la tige et
de la pelle sont utilises. Des que la pelle est remplie, elle est
soulevee hors des materiaux et les etapes de travail se repetent en
succession inversee.
Le processus de pivotement en retour vers le vehicule de transport est
entrepris et simultanement le dispositif est releve par
l'intermediaire de la fleche principale.
Il est important que la pelle soit maintenue alors pa rallee' afin que
les materiaux ne tombent pas par-dessus la paroi arriere de la pelle.
Au-dessus du vehicule de transport, la fleche doit etre amenee a
ltarr8t par freinage du chariot superieur, ce n'est qu'ensuite que
s'ef- fectue la vidange de la pelle par ouverture du clapet audessus
du vehicule de transport. La cadence de travail suivante prend la
suite de la facon qui vient d'etre decrite.
L'invention part de la consideration que le deroulement du travail
avec les mouvements se recoupant partiellement exige de la part du
conducteur de l'excava~ teur, un haut degre de concentration. Ce degre
de concentration et la dexterite du conducteur sont determinants pour
la productivite de l'excavateur, a partir de quoi il y a lieu de
considerer que la concentration d'un conduc teur-m8me exceptionnel,
decroft avec le nombre d'etapes de travail effectuees.
Partant du fait d'experiences que pour chaque etape de travail des
enchatnements determines de mouvements restent constants, parce que la
hauteur de deversement et la distance entre l'excavateur et le
vehicule de transport ne se modifie pas, l'invention a a pour but de
realiser au moins une automatisation partielle du deroulement du tra
vais.
Pour atteindre ce but, il est propose, confor mement a l'invention,
que les donnees d'un deroulement de travail accompli manuellement,
soient mises en memoire et sur demande, ce deroulement de travail soit
automatiquement repete. Cela signifie que le conducteur de l'excava-
teur n'accomplit qu'une seule fois manuellement le deroulement du
travail, les differentes phases de ce travail etant mises en memoire.
les etapes de travail suivantes peuvent alors etre accomplies
automatiquement, grssce a quoi une productivite nettement plus elevee
de l'excavateur peut entre ainsi obtenue en ce que davantage de mou
vements peuvent se derouler simultanement.Le conducteur de
l'excavateur se trouve ainsi considerablement decharge ce qui favorise
egalement une productivite plus elevee.
Selon une autre caracteristique de l'inven tison, il est prevu qu'une
demi-cadence de travail est mise en memoire et est completee pour
constituer une cadence de travail complete. Partant de la position de
decharge de la pelle au-dessus du vehicule de transport, pendant une
demi-cadence de travail (depuis le vehicule de transport Jusqu'd
l'emplacement d'enlevement des materiaux), la hauteur du vehicule de
transport, l'angle de pivotement du chariot superieur et la hauteur de
ltemplacement d'enlevement des materiaux sont mis en memoire. Apres le
remplissage manuel de la pelle, l'autre moitie de la cadence de
travail (depuis l'emplacement d'enlevement des mate rials Jusqutau
vehicule de transport) - est accomplie automatiquement.Apres la
vidange de la pelle, les premieres phases peuvent egalement se
derouler selon le programme mis en memoire.
Selon une autre caracteristique de l'invention, il est prevu que le
deroulement automatique du travail est susceptible entre reproduit
manuellement. Il est ainsi possible au conducteur de l'excavateur
d'intervenir a tout instant avant le programme qui se deroule et
d'apporter des modifications a ce deroulement. De preference, d'apres
une autre caracteristique de l'invention, il est prevu qu'en cas
d'intervention manuelle dans le deroulement automatique du travail,
les valeurs mises en memoire restent maintenues. Ainsi on peut
egalement, apres une interventionw poursuivre le travail
automatiquement sans qu'il soit necessaire de mettre a nouveau en
memoire le deroulement de ce travail par une nouvelle exploitation
manuelle de la part du conducteur.
Selon une autre caracteristique de l'inven- tion, il est prevu que
pour le deroulement du travail, des veneurs de correction
determinantes sont introduites pour la modification de la valeur mise
en memoire. Par exemple lors de l'enlevement de3materiauea
l'emplacement d'enlevement des materiaux, des augmentations de valeurs
necessaires de l'angle de pivotement de l'excavateur sont introduites
dans la memoire de facon qu'une augmentation ou qu'une diminution de
l'angle de pivotement entratne- Bi- multanement une augmentation ou
une diminution de l'angle de pivotement vers l'emplacement de
dechargement au- dessus du vehicule de transport.Il est ainsi certain
que l'emplacement de dechargement ne varie pas m8me en cas de
changement de l'emplacement d'enlevement des materiaux, et ainsi la
pelle est toujours vidangee au-dessus du vehicule de transport. Cette
valeur memorisee ainsi corrigee est prise en consideration lors de
l'etape de travail suivante de la m8me facon qu'une valeur memorisee
nouvelle.
Dans un dispositif conforme a l'invention pour la mise en oeuvre du
procede, il est prevu que, en tous les points de rotation des
dispositifs de l'excavateur (fleche principale, tige, pelle, mise en
oeuvre de la ro tation, engrenage des mecanismes de rotation) il est
prevu des potentiometres angulaires dont les valeurs de mesure sont
susceptibles d'etre appliquees, eventuellement avec interposition d'un
amplificateur, a un dispositif electri- que de calcul comportant une
memoire a partir duquel, les valeurs mises en memoire et converties en
signaux, sont susceptibles d'etre appliquees selon une succession de-
terminee a des soupapes electro-hydrauliques pour commander le
deroulement du travail.Les potentiometres servent a determiner sans
ambiguite la position de la pelle et offrent la garantie d'une
detection correcte des conditions reels.
Gracie aux valeurs de mesure du potentiometre, memorisees selon la
succession adequate, etape de travail accomplie manuellement se trouve
fixee pour pouvoir, apres traitement dans un dispositif de calcul, en
faire l'application en succession inverse aux soupapes
electro-hydrauliques en vue de commander automatiquement le
deroulement du travail.
Bien entendu, le procede peut s'appliquer de la mdme facon a des
appareils analogues qui, lors de pha- ses de travail successives,
repetent les mimes processus de deplacement.
On va decrire ci-apres un exemple d'automatisation partielle d 'un
excavateur hydraulique du type initialement decrit
Dans l'exemple de realisation faisant l'objet de la description, on
suppose qu'un excavateur hydraulique avec une pelle a clapet doit and
re mis en oeuvre pour le chargement d'un vehicule de transport
(Dumper) avec des materiaux en vrac que l'excavateur hydraulique
enleve d'un emplacement d'enlevement de materiaux et, apres pivotement
autour de l'ase de pivotement vertical entre le chariot interieur et
le chariot superieur de l'excavateur et avec soulevement simultane de
la pelle, transfere au Dumper.
Les mouvements a mettre en oeuvre pour le conducteur de l'excavateur
sont indiques ci-dessous numerotes de 1 a 12, le deroulement du
travail commencant immediatement apres la vidange de la pelle.
1. fermeture du clapet
2. actionnement du mecanisme de pivotement
3. abaissement du dispositif par l'intermediaire du verin de la fleche
principale,
4. retrait de la pelle par l'intermediaire du verin de tige,
5. redressement de la pelle par l'intermediaire du verin de pelle
6. freinage du chariot superieur a l'emplacement d'enle vement du
materiau
7. remplissage de la pelle (la fleche, la tige et la pelle sont mises
en mouvement) soulevement de la pelle hors des materiaux
8. mise en route du processus de pivotement en retour
9. relevage du dispositif par l'intermediaire du verin de la fleche
principale 10. maintien du parallelisme de la pelle 11. freinage
an-dessus-du Dumper jusqu'a l'arr8t 12. vidange de la pelle au-dessus
du Dumper.
Naturellement, certaines des phases de travail indiquees ci-des ue
peuvent se recouper, ce qui depend egalement dans une large mesure de
la dexterite du conducteur de l'excavateur.
Il automatisation partielle conforme a 11inven- tion se deroule comme
suit:
Le conducteur de l'excavateur accomplit manuellement une dem-cadence
de travail, a savoir les phases 1 a 6. La hauteur du Dumper, l'angle
de pivotement du chariot superieur, ainsi que la hauteur de
l'emplacement d'enleve- ment des materiaux, sont alors mis en memoire.
Apres le remplissage manuel de la pelle (phase 7) les phases suivantes
8 a 12, qui correspondent en pratique a l'inversion des phases 1 a 6,
se deroulent automatiquement. Apres la vidange de la pelle, les phases
1 a 6 se deroulent egalement d'apres le programme mis en memoire, si
bien que les etapes de travail suivantes se deroulent automatiquement
jusqu'au chargement complet du Dumper.Seul s'effectue manuellement le
chargement et le dechargement de la pelle.
Pour le positionnement de la pelle, les capteurs angulaires sont
installes au point de rotation de la fle- che, sur la fleche de base,
sur la tige et sur la pelle ainsi que sur les liaisons entre le
chariot superieur et le chariot inferieur. La commande s'effectue par
l'intermediaire de soupapes electro-hydrauliques en parallele par
rapport a la pre-commande existante. Le frein du mecanisme de rotation
doit etre susceptible d'etre commande'elec- triquement, la commande
manuelle doit pouvoir se superposer a l'automatique pour pouvoir
effectuer des corrections.
On va decrire maintenant la mise en memoire de l'etape de travail. le
conducteur selectionne sur un commutateur a plusieurs positions le
type du Dumper. Seuls la lors gueux du vehicule est necessaire pour
eviter un choc de la pelle sur la paroi de bordure.
Apres enfoncement de la touche de memorisation, la mise en memoire
demarre avec la mise en oeuvre de ltope ration "fermez le clapet de la
pelle". Le conducteur conduit manuellement 11 appareil jusquta
ltemplacement d'enlevement des materiaux. En enfoncant a nouveau la
touche de memorisation, toutes les donnees sont mises en memoire.
Ensuite, s'effectue manuellement l'enlevement des materiaux.
Ensuite, apres enfoncement d'une seconde touche, l'excavateur est
ramene jusquta l'emplacement au-dessus du Dumper automatiquement, le
parallelisme de la pelle etant maintenu. La vidange de la pelle
s'effectue manuellement.
L'operation suivante "fermez la pelle" met en route le pivotement
automatique en retour vers l'emplace- ment d'enlevement des materiaux,
auquel cas il est possible de prevoir sur cet emplacement une
correction de l'angle de pivotement, cette correction determinant
simultanement une correction de l'angle lors du pivotement en retour,
si bien que la pelle vient starreter a-nouveau au-dessus du Dumper
Comme on l'a-deja expose le deroulement du travail est certes
momentanement influence par une intervention manuelle dans ce
deroulement (par actionnement des elements de pre-commande), mais les
valeurs mises en memoire ne sont pas perdues.
Pour effacer les valeurs mises en memoire le deroulement du travail
est arrete par un nouvel actionnement du commutateur de
l'-automatique.
Claims
_________________________________________________________________
RE VE N D I Q A T IRONS
1.- Procede pour commander au moins partiellement automatiquement le
deroulement du travail d'un excavateur hydraulique, notamment d'un
excavateur avec une pelle ouvrante pour le chargement avec des
materiaux en vrac de camions de gros tonnages, procede caracterise en
ce que les donnees d'un deroulement de travail accompli manuellement
sont mises en memoire et sur demande, ce deroulement de travail est
automatiquement repete.
2.- Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qutune
demi-cadence de travail est mise en memoire, et est completee pour
constituer une cadence de travail complete.
3.- Procede selon lune quelconque des revendications 1 et 2,
caracterise en ce que le deroulement automatique du travail est
susceptible d'entre reproduit manuellement.
4.- Procede selon la revendication 3, caracterise en ce quten cas
d'intervention manuelle dans le de roulement automatique du travail,
les valeurs mises en memoire restent maintenues.
5.- Procede selon l'une quelconque des revendications I a 4,
caracterise en ce que pour le deroulement du travail, des valeurs de
correction determinantes sont introduites pour la modification de la
valeur mise en memoire.
6.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procede selon la
revendication 1, caracterise en ce que, en tous les points de rotation
des dispositifs de l'excava- teur (fleche principale, tige, pelle,
mise en oeuvre de la rotation, engrenage des mecanismes de rotation)
il est prevu des potentiometres angulaires dont les valeurs de mesure,
sont susceptibles d'etre appliquees, eventuellement avec interposition
d'un amplificateur, a un dispositif electrique de calcul comportant
une memoire a partir duquel, les valeurs mises en memoire et
converties en signaux, sont susceptibles d'entre appliquees selon une
-succes- sion determinee a des soupapes electro-hydrauliques pour
commander le deroulement du travail0
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