MACHINE DE MANUTENTION A BRAS ET PROCEDE DE COMMANDE CORRESPONDANT

Abstract

 L'invention concerne une machine de manutention (1) comprenant un corps principal (2), un bras de manutention (6) monté sur ledit corps principal (2) et déplaçable par rapport au corps principal (2) en rotation entre une position dressée et une position abaissée, un dispositif d'actionnement (8) configuré pour dresser et abaisser ledit bras de manutention (6), un détecteur (11) de basculement configuré pour produire un signal, appelé signal d'instabilité relatif à un moment de basculement appliqué au corps principal (2) autour d'un axe de basculement de ladite machine de manutention, et une unité de commande (10) configurée pour commander le dispositif d'actionnement (8). Ladite unité de commande (10) est configurée pour déterminer la vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité, et générer un signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement du bras de manutention (6), en fonction de la vitesse de variation de ladite valeur d'instabilité et d'une valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité. L'invention concerne également un procédé de commande correspondant

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

[0001] L'invention se rapporte au domaine des machines de manutention comportant un corps principal, généralement destiné à être disposé sur le sol, au moins un bras de manutention destiné à recevoir une charge utile devant être déplacée, et un dispositif d'actionnement configuré pour exécuter un mouvement du bras de manutention par rapport au corps principal, et en particulier aux machines de manutention roulantes.

[0002] Une telle machine peut notamment être réalisée sous la forme de chariot à bras télescopique, grue de levage, pelleteuse mécanique, chargeuse à godet ou autre.

ART ANTERIEUR

[0003] On connaît une machine de manutention, telle que décrite par JP3252006, comprenant un corps de machine et un bras de manutention monté mobile par rapport au corps de machine.

[0004] Cette machine subit, d'une part, des forces gravitationnelles dues à la charge portée par le bras de manutention et au poids de la machine et, d'autre part, des forces inertielles induites par les mouvements du bras de manutention. Ces forces génèrent un moment de basculement appliqué au corps de la machine qui peut provoquer le déséquilibre voire le basculement de la machine lorsqu'elles dépassent un certain seuil.

[0005] Cette machine comprend un moyen de commande pour limiter les mouvements du bras de manutention afin d'éviter un tel basculement de la machine.

[0006] En particulier, le moyen de commande effectue une décélération puis un arrêt du bras de manutention en approche d'une position du bras de manutention où le moment de basculement est supérieur à un seuil donné.

[0007] Ce seuil varie en fonction d'un angle d'inclinaison du bras de manutention par rapport au sol et d'un taux d'approche à un moment autorisé.

[0008] Cependant, le fait d'utiliser comme critère de commande de limitation ou d'arrêt du bras de manutention, l'angle d'inclinaison du bras et la valeur du moment de basculement peut se révéler inadapté.

[0009] En effet, un angle de bras donné et un moment de basculement donné peuvent se rencontrer pour différentes opérations de manutention, dont certaines présentent un risque de basculement plus élevé que d'autres.

[0010] La présente invention a pour but de proposer une nouvelle machine de manutention permettant de palier tout ou partie des problèmes exposés ci-dessus.

RESUME DE L'INVENTION

[0011] A cet effet, l'invention a pour objet une machine de manutention comprenant :

• un corps principal,
• un bras de manutention monté sur ledit corps principal et déplaçable par rapport au corps principal en rotation entre une position dressée et une position abaissée,
• un dispositif d'actionnement configuré pour dresser et abaisser ledit bras de manutention,
• un détecteur de basculement configuré pour produire un signal, appelé signal d'instabilité, relatif à un moment de basculement appliqué au corps principal autour d'un axe de basculement de ladite machine de manutention, et
• une unité de commande configurée pour commander le dispositif d'actionnement,

caractérisé en ce que ladite unité de commande est configurée pour :

• déterminer la vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité,
• générer un signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement du bras de manutention, en fonction de la vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité et d'une valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité.

[0012] Une idée à la base de cette invention est de fournir une machine de manutention dans laquelle c'est la vitesse de variation du signal d'instabilité qui est prise en compte pour décider ou non d'arrêter ou de réduire le mouvement du bras de manutention, afin de tenir compte du contexte dynamique de l'opération de manutention.

[0013] Autrement dit, contrairement à la solution de l'état de la technique JP3252006 qui agit sur le bras de manutention en fonction de paramètres statiques que sont l'angle du bras et le moment de basculement à un instant donné, le critère utilisé par la solution selon l'invention est la vitesse de variation du signal d'instabilité, c'est-à-dire la vitesse de variation du moment de basculement, et non pas les valeurs en tant que telles du moment de basculement et/ou ou de l'angle du bras qui ne traduisent par la dynamique de fonctionnement en cours.

[0014] En effet, une valeur d'angle d'inclinaison du bras et une valeur donnée de moment de basculement à un instant donné ne rendent pas compte de la dynamique de fonctionnement de la machine de manutention alors que cette dynamique peut jouer un rôle important dans le risque de basculement de la machine de manutention.

[0015] Le fait d'utiliser la vitesse de variation du signal d'instabilité, c'est-à-dire la vitesse à laquelle se dégrade la stabilité de la machine de manutention, comme critère d'arrêt ou de restriction du mouvement du bras permet de limiter le risque de basculement de manière plus efficace, tout en permettant un plus grand espace de travail du bras de manutention.

[0016] Cette vitesse de variation de l'instabilité prend effectivement en compte l'ensemble des facteurs influant sur la stabilité, telles que la vitesse des opérations de la machine, la configuration géométrique de la structure, ainsi que la charge manutentionnée.

[0017] Autrement dit, la machine de manutention permet d'approcher au plus près des limites de fonctionnement de la machine en termes d'espace de travail du bras de manutention, et ce de manière sécurisée. Par ailleurs cela permet aussi d'empêcher la machine de basculer du fait d'une dynamique trop importante alors que la machine se trouverait dans une configuration à laquelle correspondrait à instant donné un signal d'instabilité dont la valeur, en tant que telle, pourrait laisser penser que le risque de basculement n'est pas important, alors qu'un arrêt brutal effectué par l'opérateur pourrait entraîner un risque de renversement.

[0018] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'unité de commande est configurée pour calculer la valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité en fonction de la valeur du signal d'instabilité. Selon un aspect particulier, l'unité de commande est configurée pour calculer la valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité aussi en fonction d'une valeur prédéfinie correspondant à une vitesse maximale de variation du signal d'instabilité.

[0019] De manière alternative, on peut prévoir que l'unité de commande soit configurée pour calculer la valeur seuil de la vitesse de variation du signal d'instabilité en fonction d'un paramètre de géométrie de la machine de manutention, tel que l'angle que forme le bras de manutention avec le plan d'appui au sol du corps principal de la machine de manutention, et/ou d'un paramètre de configuration de la machine de manutention, telle que la configuration en appui sur le sol ou non de stabilisateurs de la machine de manutention.

[0020] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ladite unité de commande est configurée pour comparer la valeur du signal d'instabilité avec une valeur seuil d'instabilité prédéfinie, par exemple 85%, et, lorsque la valeur du signal d'instabilité est supérieure ou égale à ladite valeur seuil d'instabilité :

• comparer ladite vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité avec ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, et
• lorsque ladite vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité est supérieure ou égale à ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, générer ledit signal d'arrêt ou de ralentissement du mouvement du bras de manutention.

[0021] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ladite valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité, notée VJ_seuil, est calculée selon la formule :

J_{stat_max} étant une valeur prédéfinie correspondant à une valeur maximale du signal d'instabilité au-delà de laquelle il est considéré que, en configuration statique de la machine de manutention, celle-ci bascule,

J étant la valeur du signal d'instabilité,

J_seuil étant une valeur seuil prédéfinie du signal d'instabilité,

VJ_max étant une valeur prédéfinie correspondant à une vitesse maximale de variation du signal d'instabilité.

[0022] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit bras de manutention est un bras télescopique déployable et rétractable selon une direction longitudinale dudit bras de manutention, et le dispositif d'actionnement est aussi configuré pour déployer et rétracter ledit bras de manutention.

[0023] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit détecteur de basculement comprend au moins un extensomètre, de préférence ménagé sur un essieu, par exemple un essieu arrière, de la machine de manutention, et ledit détecteur de basculement produit le signal d'instabilité en fonction du signal fourni par l'extensomètre.

[0024] Selon un mode de réalisation particulier, le bras de manutention est aussi orientable par rotation autour d'un axe orthogonal au plan d'appui au sol de la machine de manutention.

[0025] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la machine de manutention comprend un système d'avertissement comprenant des éléments d'avertissement, tels que des voyants lumineux, dont l'activation est fonction de la vitesse de variation du signal d'instabilité.

[0026] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement du bras de manutention est un signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement d'abaissement, ou d'extension du bras de manutention.

[0027] L'invention concerne également un procédé de commande d'une machine de manutention comprenant un corps principal, un bras de manutention monté sur ledit corps principal et déplaçable par rapport au corps principal en rotation entre une position dressée et une position abaissée, et un détecteur de basculement configuré pour produire un signal, appelé signal d'instabilité, relatif à un moment de basculement appliqué au corps principal autour d'un axe de basculement de ladite machine de manutention,
caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :

• déterminer la vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité;
• générer un signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement du bras en fonction de la vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité et d'une valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité.

[0028] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité est calculée en fonction de la valeur du signal d'instabilité.

[0029] En variante, la valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité peut être calculée en fonction d'un paramètre de géométrie de la machine de manutention, tel que l'angle que forme le bras de manutention avec le plan d'appui au sol du corps principal de la machine de manutention, et/ou d'un paramètre de configuration de la machine de manutention, telle que la configuration en appui sur le sol ou non des stabilisateurs de la machine de manutention.

[0030] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes :

• comparer ladite vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité avec ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, et
• lorsque ladite vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité est supérieure ou égale à ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité,

générer ledit signal d'arrêt ou de ralentissement du mouvement du bras de manutention, et sinon autoriser la poursuite du déplacement du bras de manipulation.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

[0031] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.

• la figure 1 est une représentation schématique d'une machine de manutention ;
• la figure 2 est une représentation d'un détecteur de basculement pouvant être mis en oeuvre par la machine de manutention de la figure 1 ;
• la figure 3 est une représentation schématique d'un procédé de commande pouvant être mis en oeuvre par la machine de manutention de la figure 1 ;
• la figure 4 est une représentation schématique d'un autre procédé de commande pouvant être mis en oeuvre par la machine de manutention de la figure 1 ;
• la figure 4A est une représentation schématique d'un autre procédé de commande pouvant être mis en oeuvre par la machine de manutention de la figure 1 ;
• la figure 5 illustre un exemple de système d'avertissement pouvant être mis en oeuvre pas la machine de manutention de la figure 1.

DESCRIPTION DETAILLEE

[0032] Le concept de l'invention est décrit plus complètement ci-après avec référence aux dessins joints, sur lesquels des modes de réalisation du concept de l'invention sont montrés. Sur les dessins, la taille et les tailles relatives des éléments peuvent être exagérées à des fins de clarté. Des numéros similaires font référence à des éléments similaires sur tous les dessins. Cependant, ce concept de l'invention peut être mis en oeuvre sous de nombreuses formes différentes et ne devrait pas être interprété comme étant limité aux modes de réalisation exposés ici. Au lieu de cela, ces modes de réalisation sont proposés de sorte que cette description soit complète, et communiquent l'étendue du concept de l'invention aux hommes du métier. Les modes de réalisation qui suivent sont examinés, par souci de simplification, en relation avec la terminologie et la structure d'une machine de manutention à bras de manutention.

[0033] Une référence dans toute la spécification à « un mode de réalisation » signifie qu'une fonctionnalité, une structure, ou une caractéristique particulière décrite en relation avec un mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers emplacements dans toute la spécification ne fait pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, les fonctionnalités, les structures, ou les caractéristiques particulières peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation.

[0034] Dans la figure 1, une machine de manutention 1 roulante à bras de manutention a été représentée. La machine de manutention 1 comprend un châssis 2 supporté sur le sol par l'intermédiaire d'un essieu avant 3 et d'un essieu arrière 4.

[0035] La machine de manutention 1 comprend un bras de manutention 6 monté sur le châssis 2 et orientable autour d'un axe de rotation 7, horizontal par rapport au châssis 2. Le bras de manutention 6 est saillant vers l'avant du véhicule. Dans cette configuration illustrée à la figure 1, le risque de basculement se présente dans la direction avant autour de l'axe de basculement formé par les roues avant du véhicule.

[0036] Le bras de manutention 6 comprend un porte charge 14 articulé au bras de manutention 6 par la liaison 15 et configuré pour porter une charge utile 9.

[0037] Dans l'exemple illustré aux figures, le bras de manutention 6 est du type télescopique. Le bras de manutention 6 comprend ainsi au moins deux segments 61 et 62 déployables à l'aide d'un vérin de déploiement, non représenté, agencé entre les au moins deux segments 61 et 62. En variante, le bras peut être un bras non télescopique.

[0038] La machine comprend un dispositif d'actionnement du bras qui inclut en particulier un actionneur de levage, par exemple un vérin hydraulique 8, qui permet de déplacer le bras de manutention 6 vers le haut et vers le bas autour de l'axe horizontal 7, sous la conduite d'un système de commande.

[0039] Le système de commande comporte une unité de commande 10, un circuit hydraulique (non représenté) et un organe de contrôle 12 actionnable par un opérateur, qui sont schématiquement esquissés sur la figure 1.

[0040] L'unité de commande 10 comprend une unité de traitement électronique et/ou informatique qui comprend des moyens de traitement de données tels qu'un processeur (microcontrôleur ou microprocesseur avec une mémoire) permettant de traiter des données issues de capteurs de la machine, tels que le ou les extensomètres 61 et le système de détection de position18 présentés ci-après.

[0041] Ainsi, lorsqu'il est précisé que l'unité ou des moyens de ladite unité sont configurés pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l'unité comprend des instructions informatiques et les moyens d'exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou des composants électroniques correspondant.

[0042] Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mise en oeuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l'unité de commande peuvent être réalisées par des jeux d'instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type FPGA ou ASIC. Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.

[0043] Le circuit hydraulique comprend par exemple une source de pression hydraulique et un distributeur hydraulique intercalé entre la source de pression hydraulique et une électrovanne de commande du vérin 8 hydraulique. L'électrovanne de commande du vérin 8 hydraulique est commandée par l'unité de commande 10.

[0044] L'organe de contrôle 12 permet de piloter manuellement le bras de manutention 6 pour permettre d'élever et d'abaisser et de déployer et de rétracter ledit bras de manutention 6. L'organe d'actionnement 12 peut se présenter sous la forme d'un joystick déplaçable dans différentes directions pour commander les mouvements du bras de manutention.

[0045] En temps normal, l'unité de commande 10 permet de régler la vitesse du mouvement à exécuter en fonction d'une demande de mouvement produite par l'opérateur en actionnant l'organe de contrôle 12, et en particulier d'une grandeur quantitative produite par l'action de l'utilisateur sur l'organe de contrôle 12 et représentant un niveau de vitesse demandé par l'utilisateur. Par exemple, la grandeur quantitative peut être un angle d'inclinaison d'un levier pivotant de l'organe de contrôle 12, dans lequel un angle plus élevé représente une demande de vitesse plus élevée et un angle d'inclinaison nul (position neutre) représente une demande d'arrêt.

[0046] Comme expliqué ci-après, l'unité de commande 10 peut décider automatiquement d'arrêter ou de limiter le mouvement du bras quand des conditions données sont remplies, en lien avec la vitesse de variation d'un signal d'instabilité (présenté ci-après), malgré la demande de l'opérateur sur l'organe de contrôle 12.

[0047] L'unité de commande 10 peut être configurée pour arrêter ou diminuer le mouvement du bras de manutention 6 par arrêt ou diminution du débit hydraulique d'alimentation du vérin 8.

[0048] L'intervention automatique de l'unité de commande dans le contrôle du bras traduit le fait que l'opérateur a demandé un mouvement du bras entrainant une vitesse de variation d'instabilité trop élevée par rapport à une valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité, qui peut être prédéfinie ou définie en temps réel selon les modes de réalisation et comme expliqué ci-après.

[0049] A titre d'exemple, en partant de la position haute illustrée sur la figure 1, si l'opérateur produit une demande de mouvement de descente, le mouvement est exécuté tant que la vitesse de variation d'instabilité reste inférieure à une valeur seuil qui peut être prédéfinie ou définie en temps réel. On peut prévoir que l'unité de commande 10 arrête instantanément le mouvement du bras en cas d'atteinte ou de dépassement de la valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité.

[0050] Selon un autre mode de réalisation, on peut prévoir que l'unité de commande 10 commande une réduction de vitesse de déplacement du bras en cas d'atteinte ou de dépassement d'une valeur seuil de vitesse de variation de signal d'instabilité qui dans ce cas est de préférence différente de la valeur seuil entrainant l'arrêt du bras.

[0051] On peut aussi prévoir selon un autre mode de réalisation que l'unité de commande détermine la vitesse de variation d'instabilité que va entrainer la demande de l'opérateur sur l'organe de contrôle 12, et qu'elle conditionne l'exécution de la demande au fait que la vitesse de variation d'instabilité (estimée) soit inférieure à une valeur seuil.

[0052] La machine de manutention 1 comprend aussi un système de détection de position 18 configuré pour produire un signal relatif à une position du bras de manutention 6, en particulier un angle d'inclinaison du bras de manutention 6 par rapport au châssis 2 et/ou une longueur de déploiement du bras de manutention 6.

[0053] Le système de détection de position 18 comprend par exemple un premier capteur situé au niveau de l'axe 7 et agencé pour mesurer l'angle d'inclinaison du bras de manutention 6. Le système de détection de position 18 comprend par exemple un deuxième capteur situé au niveau du vérin de déploiement et agencé pour mesurer une course dudit vérin de déploiement.

[0054] La figure 1 montre le bras de manutention 6 portant la charge utile 9 dans une position haute et rétractée en trait continu et dans plusieurs positions plus basses et déployées en trait interrompu. Selon un aspect particulier, le bras pourrait être descendu sans déploiement. Le moment de basculement statique exercé par le bras de manutention 6 dans la direction avant augmente à mesure que sa position descend vers l'horizontale. Le moment de basculement statique augmente aussi à mesure que la longueur du bras de manutention 6 augmente.

[0055] La machine de manutention 1 comprend en outre un détecteur de basculement 11 configuré pour produire un signal, appelé signal d'instabilité, relatif à un moment de basculement appliqué au châssis 2 autour d'un axe de basculement. Ledit axe de basculement peut être situé au niveau de l'essieu avant 3. Des pieds stabilisateurs 5 peuvent être optionnellement déployés pour soulever l'essieu avant 3 auquel cas les pieds stabilisateurs 5 définissent l'axe de basculement.

[0056] A titre d'exemple, le signal d'instabilité peut être exprimé en valeur de pourcentage avec comme convention que plus la valeur de pourcentage est élevée plus le moment de basculement correspondant est important. Ce pourcentage est déterminé à partir d'une calibration de la machine de manutention en affectant une valeur de 0% d'instabilité à une configuration de la machine de manutention où l'essieu arrière est très chargé et une valeur de 100% d'instabilité à une configuration où l'essieu arrière est totalement soulagé.

[0057] Dans un mode de réalisation, le détecteur de basculement 11 est agencé au niveau du vérin 8. Le détecteur de basculement peut comprendre un capteur de pression agencé au niveau de l'actionneur de levage, le signal relatif à un moment de basculement étant un signal relatif à une charge appliquée au niveau de l'actionneur de levage.

[0058] Selon un mode de réalisation, le détecteur de basculement comprend plusieurs capteurs mesurant plusieurs grandeurs physiques, en particulier relatives à une charge portée par le bras de manutention et/ou à une position du bras de manutention. Selon ce mode de réalisation, le détecteur de basculement est configuré pour déterminer le signal relatif à un moment de basculement en fonction desdites grandeurs physiques.

[0059] Dans un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 2, le détecteur de basculement 11 est agencé au niveau de l'essieu arrière 4.

[0060] Dans la figure 2, l'essieu arrière 4 de la machine de manutention 1 comprend deux bras de support de roue 60 portant des roues arrière 62. Chaque bras de support de roue 60 comprend un extensomètre 61 configuré pour mesurer une déformation en traction dudit bras de support de roue 60 dans une direction perpendiculaire audit bras 60.

[0061] Alternativement, les extensomètres 61 sont configurés pour mesurer une déformation en flexion du bras de support de roue 60, en particulier une variation de longueur entre deux bornes espacées sur le bras de support de roue 60. Les signaux de mesure des extensomètres 61 peuvent être employés pour former le signal indicatif du moment de basculement, appelé signal d'instabilité, par exemple en tant que moyenne des deux signaux de mesure. Alternativement, il est possible d'employer un seul extensomètre 61 pour produire le signal d'instabilité. De préférence, l'essieu arrière 4 est relié de manière oscillante au châssis 2 au moyen d'un pivot 66 d'axe longitudinal passant par une partie centrale 65 de l'essieu.

[0062] Dans le cas particulier, où la machine comprend une tourelle permettant d'orienter le bras autour d'un axe vertical (par référence à un plan d'appui au sol horizontal), le détecteur de basculement 11 ne comprend pas d'extensomètre mais comprend un module de calcul par exemple intégré dans l'unité de commande pour calculer la valeur du signal d'instabilité à partir de mesure de pression de vérin et/ou de mesures de la géométrie machine.

[0063] L'unité de commande 10 est configurée pour recevoir les signaux du détecteur de basculement 11. L'unité de commande 10 est configurée pour arrêter ou limiter le mouvement du bras de manutention 6 en fonction de la vitesse de variation du signal d'instabilité. On peut prévoir que l'unité de commande 10 comprend un moyen de traitement configuré pour dériver par rapport au temps la valeur du signal d'instabilité, et appliquer des filtres de traitement numériques ou analogiques sur le signal.

[0064] L'unité de commande 10 détermine la valeur de vitesse de variation du signal d'instabilité, qui est alors comparée à une valeur seuil. Comme détaillé ci-après à l'aide d'exemples de différents procédés de commande, la valeur seuil de vitesse de variation peut être prédéfinie ou calculée en temps réel. Lorsque la valeur de vitesse de variation du signal d'instabilité est supérieure ou égale à ladite valeur seuil, alors l'unité de commande arrête ou restreint la vitesse de déplacement du bras. Sinon la vitesse de déplacement du bras n'est pas restreinte.

[0065] En particulier, la baisse du bras affecte de manière importante le risque de basculement de la machine de sorte qu'il est utile de pouvoir interrompre ou limiter un mouvement de baisse du bras si la vitesse avec laquelle la stabilité de la machine se dégrade devient trop importante.

[0066] La machine de manutention 1 comprend avantageusement un afficheur 13 relié à l'unité de commande 10. Cet afficheur 13 peut être configuré pour afficher un signal d'avertissement en fonction de la vitesse de variation du signal d'instabilité comme expliqué ci-dessous.

[0067] En référence à la figure 5, la machine de manutention comprend un système d'avertissement pouvant être employé dans la machine de manutention 1 pour assister l'opérateur à piloter le bras de manutention 6 de manière sûre et efficace et lui permettre d'avoir un retour d'information du risque de basculement associé à l'opération en cours.

[0068] Le système d'avertissement comprend par exemple un module de traitement de données inclus dans l'unité de commande, et le tableau d'affichage 13 ou des voyant lumineux de type LEDs. Selon un mode de réalisation, le module de traitement génère des commandes d'affichage ou d'allumage en fonction du signal d'instabilité et de la vitesse de variation du signal d'instabilité pour former un signal d'avertissement 500.

[0069] Le signal d'avertissement 500 comprend ainsi une partie 51 relative à la composante statique du risque de basculement, qui est représentative de la valeur du signal d'instabilité et donc du moment de basculement en tant que quel.

[0070] On peut en particulier prévoir que les quatre premiers voyants 511, 512, 513, 514 du bas soit affectés à cette composante statique et que le nombre de voyants activés soit défini en fonction de la valeur du signal d'instabilité.

[0071] Le signal d'avertissement 500 comprend aussi une partie relative à la composante dynamique du risque de basculement, qui est représentative de la valeur de la vitesse de variation du signal d'instabilité et donc de la vitesse de variation du moment de basculement. On peut en particulier prévoir que les quatre voyants restant du haut 521, 522, 523, 524 soient affectés à cette composante dynamique et que le nombre de voyants activés soit défini en fonction de la valeur de la vitesse de variation du signal d'instabilité.

[0072] L'allumage du voyant le plus haut 524 correspond par exemple à l'atteinte ou au dépassement du seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, ce qui informe l'opérateur de l'arrêt ou de la réduction de vitesse du mouvement du bras de manutention.

[0073] L'opérateur peut donc se servir du signal d'avertissement 500 comme repère visuel pour adapter sa demande de mouvement afin de rester proche du niveau optimum correspondant au voyant 523 au cours du mouvement du bras de manutention 6, en particulier lors d'un mouvement de descente du bras dont l'impact sur la stabilité de la machine est important.

[0074] En variante, le signal d'avertissement peut être sonore.

Exemples de procédés de commande

[0075] L'unité de commande 10 peut être configurée pour mettre en oeuvre un procédé de commande 300 de la machine de manutention 1, tel que représenté sur la figure 3.

[0076] Comme expliqué ci-après, le procédé de commande 300 sert à arrêter ou limiter le mouvement du bras de manutention 6 afin d'éviter un basculement de la machine de manutention 1, en se basant sur la vitesse de variation du signal d'instabilité. Selon un aspect particulier, le procédé de commande est exécuté en temps réel.

[0077] A l'étape 301, le détecteur de basculement 11 fournit à l'unité de commande 10 un signal d'instabilité. Comme rappelé ci-dessus, le détecteur de basculement 11 peut comprendre un capteur, tel qu'un extensomètre, qui fournit à l'unité de commande, ledit signal d'instabilité. En variante, le détecteur de basculement peut comprendre un ou plusieurs capteurs associés à la machine de manutention, et un module de détection, qui peut faire partie de l'unité de commande, configuré pour déterminer ou calculer le signal d'instabilité à partir d'un signal ou de signaux fournis par ledit ou lesdits capteurs. Le ou les capteurs peuvent comprendre par exemple un capteur de la pression dans le vérin 8 et un capteur de l'allongement du bras de manutention.

[0078] Comme expliqué ci-après, à l'étape 305, le procédé de commande calcule la vitesse de variation du signal d'instabilité VJ. Autrement dit, VJ correspond à la vitesse avec laquelle la stabilité ou instabilité de la machine de manutention change lorsque le temps avance.

[0079] A l'étape 303, la valeur du signal d'instabilité est comparée avec une valeur seuil d'instabilité prédéfinie, notée J_seuil. A titre d'exemple, cette valeur seuil d'instabilité peut être fixée à la valeur de 85%.

[0080] Si le signal d'instabilité J reste en dessous du seuil d'instabilité J_seuil prédéfini, alors le procédé de commande n'intervient pas sur l'opération de déplacement du bras de manutention en cours.

[0081] Le procédé de commande boucle sur cette étape 303 jusqu'à ce que le signal d'instabilité atteigne ou dépasse le seuil d'instabilité prédéfini.

[0082] Le procédé de commande passe alors à l'étape 309 dans laquelle un seuil VJ_seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité est calculé.

[0083] Le fait que la vitesse de variation du signal d'instabilité atteint ou dépasse la valeur seuil peut résulter d'une baisse trop rapide du bras de manutention ou à l'inverse d'un relevage trop rapide du bras de manutention qui pourrait entraîner un risque de basculement, alors qu'un mouvement de ce type pourrait en soi tendre à améliorer la stabilité.

[0084] Pour calculer ce seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, noté VJ_seuil, (étape 309), l'unité de commande 10 utilise la valeur du signal d'instabilité J en cours et tient compte (étape 307) d'une valeur prédéfinie, notée VJmax, correspondant à une vitesse maximale de variation du signal d'instabilité. Autrement dit, cette valeur de vitesse maximale de variation du signal d'instabilité VJmax correspond à une valeur au-delà de laquelle il est considéré que le risque de basculement de la machine de manutention est trop important. Cette valeur prédéfinie VJmax peut être par exemple fixée à 40% par secondes.

[0085] Selon un aspect particulier, ladite valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité, notée VJ_seuil, est alors calculée selon la formule :

[0086] Avec J_{stat_max} : une valeur prédéfinie correspondant à une valeur maximale du signal d'instabilité au-delà de laquelle il est considéré que, en configuration statique de la machine de manutention, celle-ci bascule. J_{stat_max} peut être fixé par exemple 105%. Autrement dit, J_{stat_max} correspond à une limite de stabilité statique de la machine de manutention. Et pour rappel :

J : la valeur du signal d'instabilité,

J_{seuil :} la valeur seuil prédéfinie du signal d'instabilité,

VJ_max : la valeur prédéfinie correspondant à une vitesse maximale de variation du signal d'instabilité.

[0087] La détermination de cette valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité VJ_seuil permet de contrôler la vitesse de variation du signal d'instabilité VJ en vue d'atteindre une limite de stabilité de la machine de manutention.

[0088] Après avoir déterminé cette valeur VJ_seuil, le procédé de commande 300 teste à l'étape 311 la vitesse de variation de stabilité, notée VJ, en cours, vis-à-vis de cette valeur seuil de vitesse de variation VJ_seuil.

[0089] Comme rappelé ci-dessus, la vitesse de variation de stabilité, notée VJ, peut être obtenue à l'étape 305 par dérivée par rapport au temps de la valeur du signal d'instabilité J. En particulier, on peut prévoir que l'unité de commande 10 comprend un module de traitement configuré pour traiter le signal numérique correspondant au signal d'instabilité, entre autres, le dériver par rapport au temps.

[0090] Lorsque ladite vitesse de variation de ladite valeur d'instabilité VJ est supérieure ou égale à ladite valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité, alors l'unité de commande 10 génère à l'étape 313 un signal d'arrêt du mouvement du bras de manutention. Sinon l'unité de commande 10 autorise à l'étape 315 la poursuite du déplacement du bras de manipulation 6.

[0091] Ainsi, lorsque la vitesse avec laquelle la stabilité de la machine de manutention se dégrade est faible, une limite maximale de stabilité, telle que celle correspondant à Jseuil (par exemple 105%), peut être atteinte, ce qui permet d'obtenir une portée maximale de l'engin de manutention. A contrario, lorsque la vitesse avec laquelle la stabilité de la machine de manutention se dégrade est élevée, la limite maximale de stabilité ne peut être atteinte, et l'unité de commande 10 coupe le mouvement de manoeuvre du bras télescopique de manière anticipée, avec ainsi une marge de sécurité plus importante par comparaison avec la limite maximale de stabilité qui peut être atteinte lorsque la vitesse avec laquelle la stabilité se dégrade est faible.

[0092] L'opérateur peut ainsi être conduit à opérer la commande du bras de manutention de telle sorte que la vitesse de variation de la stabilité soit faible pour atteindre une portée ou zone de travail maximale avec le bras de manutention.

[0093] De manière résumée, dans ce procédé de commande 300 illustré à la figure 3, en dessous d'une certaine valeur du signal d'instabilité, ici 85%, aucune coupure de mouvement de bras n'est effectuée. Au-dessus de 85% une valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité est calculée, au-delà de laquelle l'unité de commande 10 interrompt le mouvement du bras. En particulier, plus le signal d'instabilité de la machine de manutention approche la limite maximale de coupure statique correspondant à J_{stat_max} (ici 105%), plus la vitesse de variation du signal d'instabilité autorisée est faible.

[0094] Selon un autre mode de réalisation, on peut prévoir que, à la place d'un signal d'arrêt, l'unité de commande génère un signal de ralentissement du bras.

[0095] On peut en particulier prévoir que le procédé comprenne un test de la variation de vitesse du signal d'instabilité VJ vis-à-vis d'une première valeur seuil VJ_seuil1 et d'une deuxième valeur seuil VJ_seuil2, de sorte que si VJ_seuil1< VJ < VJ_seuil2 alors un ralentissement du bras de manutention est commandé, tandis que si VJ >= VJ_seuil2 alors l'arrêt du bras est commandé.

[0096] Un autre mode de réalisation de procédé de commande 400 de la machine de manutention 1 est représenté sur la figure 4.

[0097] Dans ce mode de réalisation, l'unité de commande 10 calcule à l'étape 405 la vitesse de variation du signal d'instabilité VJ et la compare à l'étape 411 avec une valeur seuil prédéfinie, notée VJ_{seuil_prédéfini}, qui peut être lue à l'étape 409. Si la vitesse de variation du signal d'instabilité VJ atteint ou dépasse cette valeur seuil prédéfinie VJ_{seuil_prédéfini} alors l'unité de commande 10 arrête ou restreint à l'étape 413 la vitesse de déplacement du bras de manutention. Sinon, à l'étape 415, l'unité de commande 10 ne génère pas d'arrêt ou de restriction sur la vitesse de déplacement du bras de manutention et autorise ainsi la poursuite du déplacement du bras de manutention.

[0098] Autrement dit, lorsque la vitesse de variation du moment de basculement dépasse un seuil prédéterminé, le mouvement du bras est arrêté ou la vitesse de manoeuvre du bras est réduite.

[0099] On notera que dans ce mode de réalisation, le procédé de commande permet d'arrêter ou de réduire la vitesse de mouvement du bras indépendamment d'un seuil de signal d'instabilité, c'est-à-dire indépendamment du fait que le signal d'instabilité de la machine approche ou non d'un seuil de moment basculant.

[0100] Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 4A, le seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité au-delà duquel les opérations sont arrêtées ou restreintes peut dépendre de paramètres géométriques de la machine et/ou de paramètre de configuration de la machine, afin d'adapter le comportement de la machine à sa zone de travail. Les paramètres de géométrie de la machine peuvent comprendre l'angle d'élévation du bras de manutention et/ou la longueur d'extension du bras de manutention. Les paramètres de configuration de la machine peuvent comprendre la détection ou non des stabilisateurs 5 en appui sur le sol.

[0101] Ainsi, selon le mode de réalisation illustré à la figure 4A et qui reprend des étapes du procédé 400 de la figure 4, il est également proposé un procédé de commande 400A selon lequel, la valeur seuil, notée VJ_{seuil_angle} dans ce mode de réalisation, à laquelle est comparée (étape 411) la vitesse de variation du signal d'instabilité VJ, est définie à l'étape 409A en fonction de l'angle du bras de manipulation dont la valeur est acquise à l'étape 407A. Cet angle correspond à l'angle que fait le bras par rapport à l'horizontal, lorsque la machine de manutention est sur un sol horizontal. Comme rappelé ci-dessus, d'autres paramètres de géométrie et/ou de configuration de la machine de manutention peuvent être utilisés.

[0102] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

[0103] L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.

[0104] Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Revendications

1. Machine de manutention (1) comprenant :

- un corps principal (2),

- un bras de manutention (6) monté sur ledit corps principal (2) et déplaçable par rapport au corps principal (2) en rotation entre une position dressée et une position abaissée,

- un dispositif d'actionnement (8) configuré pour dresser et abaisser ledit bras de manutention (6),

- un détecteur (11) de basculement configuré pour produire un signal, appelé signal d'instabilité, relatif à un moment de basculement appliqué au corps principal (2) autour d'un axe de basculement de ladite machine de manutention, et

- une unité de commande (10) configurée pour commander le dispositif d'actionnement (8),

caractérisé en ce que ladite unité de commande (10) est configurée pour :

- déterminer la vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité,

- générer un signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement du bras de manutention (6), en fonction de la vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité et d'une valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité.

2. Machine de manutention (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de commande (10) est configurée pour calculer la valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité en fonction de la valeur du signal d'instabilité.

3. Machine de manutention (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'unité de commande (10) est configurée pour calculer la valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité aussi en fonction d'une valeur prédéfinie correspondant à une vitesse maximale de variation du signal d'instabilité.

4. Machine de manutention (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de commande (10) est configurée pour calculer la valeur seuil de la vitesse de variation du signal d'instabilité en fonction d'un paramètre de géométrie de la machine de manutention, tel que l'angle que forme le bras de manutention (6) avec le plan d'appui au sol du corps principal (2) de la machine de manutention (1), et/ou d'un paramètre de configuration de la machine de manutention, telle que la configuration en appui sur le sol ou non de stabilisateurs (5) de la machine de manutention.

5. Machine de manutention (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite unité de commande (10) est configurée pour comparer la valeur du signal d'instabilité avec une valeur seuil d'instabilité prédéfinie, par exemple 85%,
et, lorsque la valeur du signal d'instabilité est supérieure ou égale à ladite valeur seuil d'instabilité :

- comparer ladite vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité avec ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, et

- lorsque ladite vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité est supérieure ou égale à ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, générer ledit signal d'arrêt ou de ralentissement du mouvement du bras de manutention (6).

6. Machine de manutention (1) selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 5, caractérisée en ce que ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, notée VJ_seuil, est calculée selon la formule :

J_{stat_max} étant une valeur prédéfinie correspondant à une valeur maximale du signal d'instabilité au-delà de laquelle il est considéré que, en configuration statique de la machine de manutention, celle-ci bascule,

J étant la valeur du signal d'instabilité,

J_seuil étant une valeur seuil prédéfinie du signal d'instabilité,

VJ_max étant une valeur prédéfinie correspondant à une vitesse maximale de variation du signal d'instabilité.

7. Machine de manutention (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit bras de manutention (6) est un bras télescopique déployable et rétractable selon une direction longitudinale dudit bras de manutention, et en ce que le dispositif d'actionnement (8) est aussi configuré pour déployer et rétracter ledit bras de manutention (6).

8. Machine de manutention (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit détecteur de basculement (11) comprend au moins un extensomètre (61), de préférence ménagé sur un essieu (60), par exemple un essieu arrière, de la machine de manutention,
et en ce que ledit détecteur de basculement (11) produit le signal d'instabilité en fonction du signal fourni par l'extensomètre (61).

9. Machine de manutention (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le bras de manutention (6) est aussi orientable par rotation autour d'un axe orthogonal au plan d'appui au sol de la machine de manutention (1).

10. Machine de manutention (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la machine de manutention (1) comprend un système d'avertissement comprenant des éléments d'avertissement, tels que des voyants lumineux, dont l'activation est fonction de la vitesse de variation du signal d'instabilité.

11. Machine de manutention (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement du bras de manutention (6) est un signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement d'abaissement, ou d'extension du bras de manutention (6).

12. Procédé de commande d'une machine de manutention (1) comprenant un corps principal (2), un bras de manutention (6) monté sur ledit corps principal (2) et déplaçable par rapport au corps principal (2) en rotation entre une position dressée et une position abaissée, et un détecteur (11) de basculement configuré pour produire un signal, appelé signal d'instabilité, relatif à un moment de basculement appliqué au corps principal (2) autour d'un axe de basculement de ladite machine de manutention,
caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :

- déterminer (305 ; 405) la vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité;

- générer (313 ; 413) un signal d'arrêt ou de ralentissement d'un mouvement du bras en fonction de la vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité (305 ; 405) et d'une valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité (309, 409 ; 409A).

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la valeur seuil de vitesse de variation d'instabilité est calculée (309) en fonction de la valeur du signal d'instabilité.

14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité est calculée (409A) en fonction d'un paramètre de géométrie de la machine de manutention, tel que l'angle que forme le bras de manutention (6) avec le plan d'appui au sol du corps principal (2) de la machine de manutention (1), et/ou d'un paramètre de configuration de la machine de manutention, telle que la configuration en appui sur le sol ou non des stabilisateurs (5) de la machine de manutention.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :

- comparer (311 ; 411) ladite vitesse de variation de la valeur du signal d'instabilité avec ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité, et

- lorsque ladite vitesse de variation de ladite valeur du signal d'instabilité est supérieure ou égale à ladite valeur seuil de vitesse de variation du signal d'instabilité,

générer (313 ; 413) ledit signal d'arrêt ou de ralentissement du mouvement du bras de manutention, et sinon autoriser (315 ; 415) la poursuite du déplacement du bras de manipulation (6).

Dessins