[0001] La présente invention a pour objet un procédé de contrôle de la stabilité d'une grue
mobile comprenant une colonne dont l'extrémité inférieure est montée pivotante autour
d'un axe vertical sur le châssis d'un véhicule, et à l'extrémité supérieure de laquelle
est articulé, autour d'un axe horizontal, un bras à l'autre extrémité duquel peut
être articulé au moins un bras, le bras d'extrémité pouvant être équipé d'une flèche
télescopique munie des moyens d'accrochage de la charge.
[0002] La figure 1 du dessin schématique annexé représente un véhicule 2 dont le châssis
3 schématisé par deux longerons est équipé d'une grue 4 comportant une colonne 5 susceptible
d'être entraînée en rotation dans deux sens opposés autour d'un axe vertical, d'un
bras 6 articulé autour d'un axe horizontal 7 sur la colonne 5, d'un bras 8 articulé
autour d'un axe horizontal 9 sur le bras 6, le bras 8 étant équipé d'un bras télescopique
10 dont l'extrémité est munie d'un crochet 12 pour l'accrochage d'une charge.
[0003] Cette grue comporte des moyens de réalisation des différents mouvements indépendamment
les uns des autres, permettant des rotations H et G de la colonne 5 dans deux sens
inverses. Un vérin 13 permet la modification de l'angle formé par le bras 6 et la
colonne 5 dans un sens d'ouverture de l'angle lors du mouvement A et de fermeture
de l'angle lors du mouvement B.
[0004] Un vérin 14 permet la modification de l'angle formé par les bras 6 et 8 dans un sens
d'ouverture de l'angle lors du mouvement C et de fermeture de l'angle lors du mouvement
D.
[0005] Enfin, le vérin 15 assure le mouvement de la flèche télescopique 10 dans un sens
de sortie de celle-ci lors du mouvement E et de rentrée de celle-ci lors du mouvement
F.
[0006] Outre les appuis naturels du véhicule au niveau de ses roues T, U, V, W, la stabilité,
en période d'utilisation de la grue peut être augmentée par adjonction d'appuis supplémentaires
tels que des béquilles X, Y.
[0007] L'ensemble des appuis au sol T, U, V, W, X, Y dans le cas représenté au dessin, définit
un polygone de sustentation sur lequel est appliquée la masse de l'ensemble et forme
le moment résistant s'opposant au renversement sous la sollicitation d'un couple dont
le moment est constitué par le produit P x L dans lequel P est le poids P1 de la partie
de l'appareil de levage en porte-à-faux, augmenté du poids P2 de la charge et L est
la distance entre le centre de gravité de ces deux masses et le point d'application
du couple résultant sur le polygone de sustentation.
[0008] Ce couple engendre des contraintes, et par conséquent des déformations faisant varier
l'angle du plan du polygone de sustentation par rapport à un plan de référence généralement
horizontal.
[0009] Le but de l'invention est de fournir un procédé de contrôle de la stabilité d'une
grue visant à interdire toutes opérations qui tendraient à dépasser une valeur prédéterminée
maximale de dévers au-delà de laquelle la stabilité de l'ensemble deviendrait très
précaire.
[0010] Cet état critique peut résulter, d'une part, d'opérations réalisées dans un plan
vertical lors de la modification de la distance entre le point d'application de la
charge et l'axe de pivotement de la colonne sur le châssis, mais aussi de la position
angulaire de la colonne sur le châssis, en fonction de la constitution du polygone
de sustentation, c'est-à-dire de la forme de celui-ci et des appuis qu'il comprend.
[0011] C'est ainsi que la figure 2 schématisant, en vue de dessus, le polygone de sustentation
du véhicule de figure 1 montre quelles pourraient être les zones Z dans lesquelles
la stabilité pourrait être plus réduite.
[0012] Le procédé selon l'invention consiste :
. à équiper le châssis du véhicule à proximité du centre de gravité du polygone de
sustentation et/ou de la colonne 5 , ou la base de la colonne d'un détecteur de dévers
à deux seuils, ou de deux détecteurs de dévers D1, D2 à un seuil, dont le seuil inférieur
correspond à une position proche d'un état d'instabilité et dont le seuil supérieur
correspond à un état maximum tolérable avant l'instabilité,
. à agencer les moyens de commande des différents mouvements de façon telle qu'il
ne soit pas possible d'effectuer simultanément la rotation G, H de la colonne et un
mouvement A, B, C, D, E, des bras dans un plan vertical,
. à détecter si l'atteinte du premier seuil D1 est obtenue par un mouvement de rotation
G, H de la colonne 5 dans un sens ou dans l'autre, ou par un mouvement A, B, C, D,
E, des bras dans un plan vertical,
. à interdire, lors de l'atteinte du premier seuil D1, la sortie E de la flèche 10
du télescope, puis de façon prédéterminée mais arbitraire, les mouvements de rotation
A, C dans un sens des bras par rapport à la colonne et des bras entre eux puis, si
le second seuil D2 est atteint par poursuite des mouvements autorisés,
. à réaliser une inversion des autorisations B, D et interdictions A, C des mouvements
des bras dans un plan vertical.
[0013] La détection du premier seuil D1 permet de connaître la survenance très prochaine
d'un état d'instabilité, le traitement de cette information permettant d'interdire
l'entreprise ou la poursuite d'opérations qui, dans tous les cas, aggraveraient la
situation d'instabilité.
[0014] L'atteinte de ce premier seuil permet également d'interdire arbitrairement l'entreprise
ou la poursuite de certaines opérations. Si les opérations autorisées conduisent à
l'atteinte du deuxième seuil de dévers D2, les opérations connues comme étant aggravantes
demeurent interdites, tandis que le passage du premier seuil au second seuil permet
de déterminer, de façon irrévocable, la suite des opérations à effectuer.
[0015] Le fait d'obtenir un signal indiquant le sens de rotation de la colonne est particulièrement
intéressant car assurant une différenciation parmi les mouvements possibles de l'appareil
entre ceux qui ont une incidence sur le moment de renversement et ceux qui ont une
incidence sur la zone à stabilité variable.
[0016] Chaque sens de rotation de la colonne est déterminé de façon simple par un contacteur
à ouverture et fermeture placé sur chaque organe de commande.
[0017] De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit,
en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs,
deux positions de la grue au cours de deux phases de fonctionnement, ce type de grue
ayant été choisi à dessein pour sa complexité :
[0018] Figure 3 est une vue très schématique de la grue dans le cas où les mouvements A,
C augmentent la portée de la grue ;
[0019] Figure 4 est une vue de la grue dans le cas où les mouvements A, C diminuent la portée
de la grue.
[0020] Sur le matériel représenté aux figures 3 et 4, les mouvements normaux de fonctionnement
sont A, B, C, D, E, F, G, H, les mouvements J et K ne servant que pour la mise en
place statique du châssis lors de la sortie des béquilles X et Y.
[0021] Comme indiqué précédemment, il est possible de dégager deux familles de mouvements
contenus dans des plans orthogonaux, à savoir des mouvements G, H dans un plan horizontal
et des mouvements A, B, C, D, E, F dans un plan vertical.
[0022] Les différents mouvements produisent les effets suivants :
. E augmente toujours la portée de la grue et, par conséquent, le couple,
. F diminue toujours la portée de la grue et, par conséquent, le couple,
. A et C augmentent ou diminuent la portée selon que l'on se trouve dans l'une ou
l'autre des situations de figure 3 et figure 4,
. B et D diminuent ou augmentent la portée selon que l'on se trouve dans l'une ou
l'autre de situations de figure 3 et figure 4,
. G qui peut amener ou sortir le plan du couple de renversement d'une zone à stabilité
réduite,
. H a les mêmes effets que G en sens inverse.
[0023] Il est important de noter que G et H peuvent sortir le plan du couple de renversement
d'une zone de stabilité réduite puis, par leur poursuite, réatteindre cette zone.
[0024] Dans la forme d'exécution représentée au dessin, la grue est équipée, au niveau de
son socle, de deux détecteurs de dévers D1 et D2, la valeur D2 correspondant à une
valeur maximum tolérable de dévers avant l'instabilité et la valeur D1 correspondant
à une valeur de dévers plus acceptable, la valeur de dévers de D1 pouvant correspondre,
par exemple, à 95 % de la valeur de dévers de D2.
[0025] Lors du fonctionnement de la grue, l'atteinte du seuil D1 peut résulter soit de l'un
des mouvements, A, B, C, D, E, soit de l'une des rotations G ou H de la colonne 5
sur le châssis.
[0026] Sachant que l'on détecte les rotations G et H, il sera possible, lorsque le seuil
D1 est atteint, de déterminer si cela résulte d'une rotation G auquel cas l'information
obtenue sera D1 Gm, de la rotation H auquel cas l'information obtenue sera D1 Hm,
ou d'un mouvement A, B, C, D, E, auquel cas l'information obtenue sera D1.
[0027] La distinction entre ces différents évènements est rendue possible du fait qu'il
n'est pas possible de commander une rotation G ou H simultanément à un mouvement A,
B, C, D, E.
[0028] - Si le premier seuil D1 est atteint au cours d'une rotation de la colonne 5 dans
le sens G, le système de traitement électronique soit à micro-processeurs, soit combinatoire,
reçoit l'information D1 Gm. Ce système interdit la poursuite de la rotation G ayant
provoqué l'atteinte de D1, de même que le mouvement E de sortie de la flèche télescopique
qui est toujours aggravant.
[0029] De façon prédéterminée et arbitraire, le système interdit également les mouvements
A et C. Il en résulte que les mouvements B, D, F et H sont autorisés.
[0030] . F peut toujours être entrepris car il est désaggravant.
[0031] . H peut être entrepris puisqu'il est l'inverse du mouvement G ayant permis l'atteinte
du seuil D1. Les conséquences de H pourront être connues, puisque son exécution interdit
celle des mouvements B et D. Quoique H désaggrave systématiquement la situation puisqu'il
est l'inverse de G, il peut permettre d'atteindre, par sa poursuite au-delà de l'état
normal de stabilité D0 un nouveau seuil D1, l'information devenant, dans ce cas là,
D1 Hm dont le traitement est explicité plus loin.
[0032] Si un mouvement B ou D est entrepris, il est possible d'en apprécier les conséquences.
Si ce mouvement est désaggravant, il efface le signal D1 et le système revient à son
état normal D0.
[0033] Si B ou D est aggravant, le second seuil sera atteint, cette information étant fournie
par le détecteur D2 qui va interdire les mouvements B et D, interdire le mouvement
H, maintenir le mouvement G interdit et réautoriser les mouvements A et C. Un retour
en situation normale est donc possible en agissant sur les mouvements A, C ou F, ce
dernier demeurant toujours autorisé du fait qu'il est désaggravant.
[0034] Il est intéressant de noter que, bien que désaggravant, le mouvement H est interdit.
En effet, ce mouvement H ramène la stabilité au seuil D1, puis au seuil D0 puis, s'il
est poursuivi peut, par changement de zone, amener la grue au premier seuil d'instabilité
D1 Hm. Mais, dans la mesure où D1 serait atteint par un mouvement B ou D, si le mouvement
H était autorisé lors de l'atteinte du seuil D2, le changement de zone pourrait conduire
à une situation de dévers incontrôlée.
[0035] L'exécution des mouvements A ou C inverses de B ou D, qui ont conduit à l'atteinte
du seuil D2 ramène obligatoirement la grue au moins au seuil D1, voire, selon la cinématique
de la grue, à la situation normale D0. Si les mouvements A, C ou F ne ramènent l'appareil
qu'au premier seuil D1, la situation normale D0 est retrouvée par rotation H de la
colonne 5.
[0036] - Si le seuil D1 est atteint par une rotation H de la colonne 5, l'information D1
Hm est fournie au système logique. Le système logique interdit les mouvements H, E,
A et C et autorise les mouvements G, B, D et F.
[0037] Les solutions aux situations en découlant sont identiques à celles résultant de l'information
D1 Gm, développées précédemment avec inversion des mouvements H et G.
[0038] - Le seuil D1 peut également être atteint par mouvement des bras, 6, 8 et 10 dans
un plan vertical.
[0039] * Si le seuil D1 est atteint par un mouvement A ou C, ce qui est possible seulement
dans le cas représenté à la figure 3, l'atteinte de ce seuil interdit les mouvements
A, C et E, les mouvements B, D, F, G et H demeurant autorisés.
[0040] . F est toujours désaggravant,
. B ou D est désaggravant puisqu'il s'agit de mouvements inverses de A et C ayant
conduit à la situation D1,
. G est soit aggravant, soit désaggravant,
. H est soit désaggravant, soit aggravant.
[0041] Si l'on exécute le mouvement H et qu'il soit aggravant, l'appareil va atteindre le
seuil D2. L'atteinte de ce seuil se traduit par l'interdiction de E, B, D, G, H,
toutefois, cette situation ayant été atteinte par un mouvement H, le système de commande
va recevoir le signal D2 Hm. Par son traitement, ce signal va réinterdire A, C, par
inversion de l'interdiction de B, D résultant de D2. De même, cette information va
réautoriser G.
[0042] Le processus est identique avec inversion entre les mouvements G et H si le second
seuil est atteint par un mouvement G.
[0043] * Si le seuil D1 est atteint par un mouvement B ou D, ce qui est possible seulement
dans la situation représentée à la figure 4, l'atteinte de ce seuil interdit les
mouvements A, C et E, les mouvements B, D, F, G et H demeurant autorisés.
[0044] . F est toujours désaggravant,
. B ou D sont aggravants, mais autorisés,
. G est soit aggravant, soit désaggravant,
. H est soit désaggravant, soit aggravant.
[0045] Si les mouvements G et H sont effectués et qu'ils sont aggra vants, le seuil D2
sera atteint et l'on se trouvera dans la même situation que celle envisagée précédemment
par fourniture d'un signal D2 Gm ou D2 Hm.
[0046] Si les mouvements B ou D aggravants, mais autorisés, sont entrepris ou poursuivis,
le seuil D2 sera atteint qui provoquera l'interdiction des mouvements E, B, D, G,
H, et l'autorisation des mouvements A et C.
[0047] . Si après la survenance de D1, mais avant l'atteinte du seuil D2 par un mouvement
B ou D, le mouvement B ou D est interrompu, le système se retrouve dans une situation
déjà analysée de D1 sans autres informations, se traduisant par l'interdiction de
E, A et C et l'autorisation de H, G, B, D et F.
[0048] L'exécution de G ou H aura les conséquences déjà vues dans cette éventualité.
[0049] L'exécution de B ou D conduira à l'atteinte du seuil D2 se traduisant par l'interdiction
de E, B, D, G, H, et l'autorisation de A et C, inverse de B et D par lesquels le second
seuil a été atteint.
[0050] Les appareils visés par le procédé selon l'invention sont mûs, à l'aide soit de circuits
hydrauliques à commande manuelle ou électrique, soit de circuits totalement électriques.
[0051] Les interdictions peuvent être facilement obtenues par des moyens connus de l'homme
du métier et généralement employés pour couper de tels circuits avec retour à la position
initiale en absence de signal de coupure.
[0052] Les signaux délivrés par le détecteur de dévers, et par les mouvements de rotation
G et H sont temporisés tant lors de leur apparition que de leur disparition, afin
de s'assurer d'une situation bien établie avant de les traiter logiquement.
[0053] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comprend un troisième
détecteur de stabilité réagissant à un seuil inférieur à celui des deux autres détecteurs,
commandant un avertisseur sonore et/ou optique, informant l'opérateur de la survenance
imminente du premier seuil D1 et lui permettant d'éviter de se trouver dans une des
situations évoquées précédemment qui comporte des interdictions de mouvements.
[0054] En outre, l'appareil est équipé d'un tableau synoptique informant l'opérateur de
la situation d'équilibre de l'ensemble, et lui indiquant à chaque instant les opérations
interdites et les opérations autorisées.
[0055] Ce procédé est très intéressant à mettre en oeuvre en combinaison avec un système
permettant de s'opposer à la surcharge d'un appareil de levage. Dans ce cas, il est
obtenu un système complet qui contrôle l'état de charge et de stabilité de l'ensemble
véhicule porteur - appareil de levage.
[0056] Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de
ce procédé, décrit ci-dessus à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes
les variantes de réalisation.
[0057] C'est ainsi notamment qu'il serait possible, après atteinte du premier seuil D1,
d'autoriser les mouvements A, C de pivotement des bras dans un plan vertical inverses
de ceux B, D qui étaient autorisés dans la description ci-dessus, ces mouvements demeurant
inversés au cours du déroulement de chaque phase suivante du processus.
1. - Procédé de contrôle de la stabilité d'une grue mobile comprenant une colonne
dont l'extrémité inférieure est montée pivotante autour d'un axe vertical sur le châssis
d'un véhicule, et à l'extrémité supérieure de laquelle est articulé, autour d'un axe
horizontal, un bras à l'autre extrémité duquel peut être articulé autour d'un axe
horizontal au moins un autre bras, le bras d'extrémité pouvant comporter un bras télescopique
dont l'extrémité libre est équipée de moyens d'accrochage de la charge, le télescope
pouvant être situé sur le premier bras articulé, cette grue comportant des moyens
d'entraînement en rotation de la colonne sur le châssis dans deux sens opposés, ainsi
que des moyens, indépendants les uns des autres, permettant de faire varier les différents
angles formés par la colonne et les bras, ainsi que la position de la flèche télescopique,
caractérisé en ce qu'il consiste :
. à équiper le châssis du véhicule à proximité du centre de gravité du polygone de
sustentation et/ou de la colonne (5), ou la base de la colonne d'un détecteur de dévers
à deux seuils, ou de deux détecteurs de dévers (D1, D2) à un seuil, dont le seuil
inférieur correspond à une position proche d'un état d'instabilité et dont le seuil
supérieur correspond à un état maximum tolérable avant l'instabilité,
. à agencer les moyens de commande des différents mouvements de façon telle qu'il
ne soit pas possible d'effectuer simultanément la rotation (G, H) de la colonne et
un mouvement (A, B, C, D, E) des bras dans un plan vertical,
. à détecter si l'atteinte du premier seuil (D1) est obtenue par un mouvement de rotation
(G, H) de la colonne (5) dans un sens ou dans l'autre, ou par un mouvement (A, B,
C, D, E) des bras dans un plan vertical,
. à interdire, lors de l'atteinte du premier seuil (D1), la sortie (E) de la flèche
(10) du télescope, puis de façon prédéterminée mais arbitraire, les mouvements de
rotation (A, C) dans un sens des bras par rapport à la colonne et des bras entre eux
puis, si le second seuil (D2) est atteint par poursuite des mouvements autorisés,
. à réaliser une inversion des autorisations (B, D) et interdictions (A, C) des mouvements
des bras dans un plan vertical.
2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la mesure où le
premier seuil d'instabilité (D1) est atteint par rotation de la colonne (5) dans un
sens (G), il consiste :
. à interdire la poursuite de la rotation dans ce sens, la sortie (E) de la flèche
télescopique (10), et de façon prédéterminée et arbitraire les mouvements de rotation
(A, C) dans un sens des bras par rapport à la colonne (5) et des bras entre eux, les
autres mouvements (B, D, F, H) demeurant autorisés puis, si ces mouvements provoquent
l'atteinte du second seuil,
. à réaliser une inversion des autorisation (B, D) et interdictions (A, C) des mouvements
des bras dans un plan vertical et, en outre, l'interdiction de la rotation (H) de
la colonne dans le sens inverse de celui ayant provoqué l'atteinte du premier seuil.
3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la mesure où le
premier seuil d'instabilité (D1) est atteint par mouvement des bras dans un plan vertical,
puis où le second seuil (D2) est atteint par rotation de la colonne dans un sens (G),
l'atteinte de ce second seuil provoque l'interdiction de la rotation de la colonne
dans le sens ayant provoqué l'atteinte du second seuil et l'autorisation de la rotation
(H) de la colonne dans le sens inverse.
4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
les signaux délivrés par le détecteur (D1, D2) de dévers et par les mouvements de
rotation de la colonne sont temporisés tant lors de leur apparition que lors de leur
disparition, afin de s'assurer d'une situation bien établie avant de les traiter logiquement.
5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que
le détecteur de dévers comporte un troisième seuil correspondant à une situation de
dévers située en-deça du premier, l'atteinte de ce troisième seuil actionnant un avertisseur
sonore et/ou optique informant l'opérateur de la survenance imminente du premier seuil
de dévers.
6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il
est mis en oeuvre sur une grue équipée, en outre, d'un dispositif de limitation de
levage de la charge.