Dispositif compensateur de charge pour un engin de manutention et procédé pour la mise en oeuvre d'une telle compensation

Abstract

 Le dispositif comprend :
    - une armature fixe (13-14, 41) comportant deux butées extrêmes (13a-14, 42a, 43) ;
    - un coulisseau (15) propre à coulisser dans l'armature (13-14, 41) entre ses butées extrêmes (13a-14, 42a, 43) ;
    - une cloche extérieure (16) pourvue de moyens (16a, 44) propres à coopérer avec le coulisseau (15) ;
    - un vérin de surcharge (19) disposé entre le coulisseau (15) et l'armature (13-14) ;
    - un vérin de sous-charge (20) logé entre le coulisseau (15) et la cloche extérieure (16) ;
    - un contrepoids (17) auquel est attaché le câble (6) de manuten­tion de la charge et mobile axialement entre deux limites par rapport à la cloche extérieure (16) ;
    - et un circuit électro-pneumatique d'alimentation modulée des vé­rins (19-20) en fonctions des variations de la charge.

Description

[0001] La présente invention est relative de manière générale aux engins de levage et plus particulièrement, bien que non exclusivement, aux ponts roulants destinés à la manutention de charges délicates.

[0002] Dans ce genre d'opération, l'on utilise un câble dont une extrémité s'enroule sur un tambour, tandis que son extrémité opposée est ancrée au chariot de l'engin de manutention, ledit câble passant d'une part autour d'une poulie folle montée à rotation au-dessus du point d'ancrage, et d'autre part autour de la poulie folle d'un moufle mobile à crochet au­quel la charge est accrochée, par exemple au moyen d'un grappin. Entre la poulie folle et le moufle, l'on insère dans le câble un peson associé à des moyens de provoquer l'arrêt de la commande de rotation du tambour si le câble est soumis à une surcharge ou à une sous-charge. La première intervient si, lors de son élévation, la charge accroche un obstacle, tandis que la sous-charge se produit si la charge bute contre un obstacle lors de sa descente.

[0003] Les dispositifs électriques utilisés en relation avec le peson et le mo­teur d'entraînement du treuil présentent des temps de réponse trop longs pour permettre un arrêt immédiat du déplacement de la charge aussi bien dans le sens de la montée que dans celui de la descente, de telle sorte qu'on peut assister à un endommagement de la charge lorsqu'un incident survient.

[0004] Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à cet inconvénient et à permettre la réalisation d'un disposi­tif intercalé dans la chaîne cinématique de levage, de manière que ce dispositif conserve la tension du câble entre deux limites correspondant aux valeurs admises de la surcharge et de la sous-charge.

[0005] L'invention permet l'arrêt du déplacement de la charge au cas où celle-­ci rencontre un obstacle si la réaction de cette charge sur ce dessin varie en plus ou en moins par rapport à un seuil.

[0006] A cet effet, le dispositif suivant l'invention comprend en combinaison :
    - une armature fixe comportant deux butées extrêmes ;
    - un coulisseau propre à coulisser dans l'armature entre ses butées extrêmes ;
    - une cloche extérieure pourvue de moyens propres à coopérer avec le coulisseau ;
    - un vérin de surcharge disposé entre le coulisseau et l'armature ;
    - un vérin de sous-charge logé entre le coulisseau et la cloche extérieure ;
    - un contrepoids auquel est attaché le câble de manutention de la charge et mobile axialement entre deux limites par rapport à la cloche extérieure ;
    - et un circuit électro-pneumatique d'alimentation modulée des vé­rins en fonction des variations de la charge.

[0007] Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :

Fig. 1 est une vue schématique montrant un pont roulant dont le chariot est équipé d'un dispositif suivant l'invention.

Fig. 2 à 5 montrent les différentes phases de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention.

Fig. 6 illustre le schéma de l'alimentation en air comprimé des vérins du dispositif suivant l'invention en fonction des différen­tes phases de fonctionnement.

Fig. 7 est une vue semblable à celle de fig. 2, mais montrant une variante d'exécution.

[0008] On a illustré en fig. 1 le chariot 1 d'un pont roulant se déplaçant sur un chemin de roulement 2 au moyen de galets 3 et sur lequel est monté un treuil 4, entraîné par un moteur électrique 5 et destiné à l'enroulement d'un câble 6. L'une des extrémités de ce câble est associée au tambour du treuil 4, tandis que son extrémité opposée est fixée au chariot 1 par l'intermédiaire d'un dispositif 7 établi conformément à l'invention. A partir de ce dispositif, le câble entoure une poulie folle 8 montée à rotation par rapport à une potence 9 solidaire du chariot 1, puis il co­opère avec un peson 10.

[0009] La charge 11 est accrochée au crochet 12a d'un moufle mobile 12, dont la poulie 12b est entourée par le câble 6 avant qu'il n'aille s'enrouler sur le treuil.

[0010] Le problème posé de manière non limitative dans l'exemple illustré est la manutention de la charge 11 qui doit être soit extraite, soit remise en place dans une rangée R de charges 11 serrées les unes contre les autres. On comprend aisément que lorsque l'on extrait une charge 11, il se produit une surtension, donc une surcharge du câble 6 si ladite char­ge accroche l'une des voisines. Au contraire, lors de la mise en place d'une charge 11 dans un espace libre de la rangée R, il se produit une sous-tension ou sous-charge du câble si la charge bute sur l'une de ses voisines ou contre un obstacle quelconque.

[0011] Le dispositif 7 de fig. 1 résoud le problème posé par ces incidents.

[0012] Comme illustré en fig. 2 à 5, il comprend tout d'abord une armature fixe composée d'au moins deux colonnes 13 à deux diamètres qui déterminent entre eux un épaulement 13a. Les colonnes sont donc constituées d'un fût 13b dont l'extrémité inférieure est assujettie au chariot 1 et une par­tie entrême 13c faisant suite au fût après l'épaulement 13a. Les extré­mités libres des deux parties 13c des colonnes 13 sont réunies par une traverse 14.

[0013] Un coulisseau 15 peut glisser le long des parties extrêmes 13c des co­lonnes. Il comprend une plaque 15a et deux fourreaux 15b entourant les colonnes et destinées à limiter la course du coulisseau vers le haut par butée de leurs extrémités libres contre la traverse 14. Bien entendu, la seconde butée de l'armature est constituée par les épaulements 13a.

[0014] L'ensemble de l'armature et du coulisseau est entouré par une cloche 16 pourvue de taquets internes 16a disposés de manière à pouvoir coopérer avec le dessous de la plaque 15a du coulisseau dans les conditions qu'on expliquera mieux plus loin.

[0015] Le bas de la cloche est fermé par un fond 16b comportant des perfora­tions traversées avec jeu fonctionnel par les fûts 13vb des colonnes 13 pour assurer le guidage de ladite cloche.

[0016] Celle-ci comporte sur sa partie supérieure deux colonnettes verticales 16c qui traversent deux perforations ménagées dans un contre-poids 17 auquel le câble 6 est ancré. On observe que l'extrémité libre des deux colonnettes 16c est pourvue d'une butée 16d. Enfin, deux vérins pneuma­tiques alimentés par une source de pression 18 (fig. 6) sont placés respectivement entre la traverse 14 et le coulisseau 15 (vérin référencé 19) et d'autre part entre ledit coulisseau 15 et le fond 16b de la clo­che 16 (vérin référencé 20). Le vérin 19 est, dans la suite des présen­tes, appelé vérin de surcharge, tandis que celui 20 est nommé vérin de sous-charge.

[0017] Le fonctionnement est le suivant :

[0018] Lorsque le système est en équilibre, c'est-à-dire lorsqu'aucun obstacle n'est rencontré par la charge, les pressions respectivement dans les vérins 19 et 20, sont appelées PU1 et PO1. Cette dernière est prévue telle qu'en aucun cas elle ne peut déplacer le coulisseau 15 par rapport à la cloche 16, de sorte que le coulisseau 15 reste en appui contre les épaulements 13a et les taquets 16a demeurent en contact avec le coulis­seau 15 car la pression PU1 régnant dans le vérin 19 est élevée et en tout cas supérieure à celle PO₁ Cet équilibre demeure tant que la force F de tension de câble ne dépasse pas un seuil prévu. Autrement dit, l'action de la pression PO1 se traduit par une force inférieure à celle F, tandis que l'action du PU₁ se trouve supérieure à F.

[0019] On note bien entendu que le contrepoids 17 est en appui contre les bu­tées 16d des colonnettes 16c.

[0020] En cas de surcharge, le supplément de tension provoque le soulèvement du coulisseau 15 par les taquets 16a de la cloche 16 qui s'élève tout d'abord par suite de la surcharge puisque F est devenue F1 plus grande que F, et ensuite du fait de la modification de la pression régnant dans 19 qui est devenue PU2 inférieure à PU1. L'élévation de la clo­che et du coulisseau permet de maintenir constante la tension dans le câble pendant l'arrêt du mouvement s'effectuant en un temps qui permet aux dispositifs électriques de provoquer l'arrêt de l'élévation de la charge 11 avant que le coulisseau 15 ne vienne en appui contre la tra­verse 14.

[0021] Le choix de la pression PU₂ fait que le temps nécessaire à l'arrêt de treuil 4 est inférieur à celui correspondant au déplacement dans les conditions ci-dessus du coulisseau et de la cloche 16, de la position de fig. 2 à celle maximale pouvant être acceptée lorsque le coulisseau vient en butée contre la traverse 14.

[0022] En cas de sous-charge, le déplacement de la cloche 16 est inverse, c'est-à-dire que les taquets 16a quittent le coulisseau 15 de manière à agir sur le câble 6 pendant le temps de réponse des appareillages élec­triques.

[0023] Dans ces conditions, la pression PO2 envoyée dans le vérin 20 est supé­rieure à celle PO1 développée dans ce vérin dans la position d'équili­bre, ladite pression PO2 étant supérieure à celle PU1 régnant dans le vérin 19.

[0024] Là encore, la course de déplacement vers le bas de la cloche 16 est prévue largement suffisante pour que les temps de réponse de l'appareil­lage électrique soient inférieurs au temps de descente total de la clo­che jusqu'à ce qu'elle porte contre le chariot 1. Bien entendu, ces conditions sont directement dépendantes des caractéristiques du vérin de sous-charge 20 et de la valeur de la pression PO2 par rapport à celle PO1.

[0025] On a enfin illustré en fig. 5 une dernière possibilité dans laquelle, lors de l'arrêt normal en position basse, le contre-poids 17 équilibre la masse de l'ensemble du moufle mobile à crochet 12 et celle de tous les accessoires de manière à ne pas exercer une force sur la charge suspendue qu'on l'on vient de poser. On s'aperçoit qu'à ce moment le contre-poids descend en direction de la cloche 16 le long des colonnet­tes 16c pour permettre l'arrêt de sécurité grâce à la présence d'un dé­tecteur 40 (fig. 2 à 5).

[0026] Le système d'alimentation pneumatique des vérins qui a été illustré en fig. 6 est décrit ci-après :

[0027] A partir de la source de pression 18, part une canalisation 21 consti­tuant l'origine de quatre conduites référencées 22, 23, 24 et 25, qui sont réunies deux à deux pour former une boucle se fermant par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour double 26 dont la sortie est branchée à un tuyau 27, 28 aboutissant respectivement aux vérins 19 et 20. A partir de chaque tuyau 27, 28 part une tubulure 29, 30 aboutissant à l'atmosphère et dans chacune desquelles sont insérés d'une part une électro-vanne 31, et d'autre part un réducteur de débit 32.

[0028] Dans la conduite 22 sont insérés une électro-vanne 33 et un mano-déten-­deur 34.

[0029] Dans la conduite 23 est inséré un mano-détendeur 35. De même, un mano-­détendeur 36 est inséré dans la conduite 24 à côté d'une électro-­vanne 37, enfin un quatrième mano-détendeur 38 est placé dans la con­duite 25 à côté d'une électro-vanne 39.

[0030] A titre d'exemple les mano-détendeurs sont réglés pour application particulière aux pressions suivantes : l'organe 34 à 5,5 bars, celui 35 à 2 bars, celui 36 à 2,5 bars, et celui 38 à 5 bars.

[0031] Lors du déplacement normal d'une charge, l'électro-vanne 33 et celle 37 sont ouvertes (l'électro-vanne 39 étant fermée), de telle sorte que les vérins 19 et 20 sont alimentés sous les pressions PU1 et PO1 déterminées par les mano-détendeurs 34 et 36. La bille repose sur son siège infé­rieur dans les deux clapets anti-retour 26. Du fait des pressions défi­nies ci-dessus. La pression PU1 dans le vérin 19 (5,5 bars) est supé­rieure à la pression PO1 dans le vérin 20 (2,5 bars).

[0032] On signalera à titre d'information qu'en cas de déplacement du crochet sans charge, l'alimentation pneumatique du vérin de sous-charge s'effec­tue à pression nulle, c'est-à-dire qu'alors on ouvre l'électro-vanne 31 alors que celles 37 et 39 sont fermées.

[0033] Lorsqu'une surcharge intervient, elle est décelée par le peson 10 qui transmet les ordres à une armoire de commande, laquelle règle le système de la manière suivante : la vanne 33 est fermée, de telle sorte que le cylindre 19 est alimenté sous une pression PU2, inférieure à PU1, égale à deux bars. La bille du clapet anti-retour double correspondant 26 s'élève contre le siège supérieur, comme illustré en traits pointillés.

[0034] Quant à l'alimentation du vérin 20, elle n'est pas modifiée et s'effec­tue sous la pression de 2,5 bars, si bien que la bille du second clapet anti-retour double 26 reste sur son siège inférieur, comme montré en pointillés.

[0035] Lors d'une sous-charge détectée également par le peson 10, celui-ci transmet les informations à l'armoire électrique. Celle-ci émet des or­dres provoquant l'ouverture de l'électro-vanne 39, de telle sorte que le vérin 5 est alimenté sous une pression PO2 supérieure à celle de PO1 (5 bars au lieu de 2,5). La bille du clapet double 26 correspondant s'élève contre son siège supérieur, comme illustré en traits discontinus. Quant à l'alimentation du vérin 19, elle s'effectue sous une pression PU1 de 5,5 bars, c'est-à-dire supérieure à celle alimentant le vérin 20, puisque l'électro-vanne 33 est ouverte. On notera que dans tous les cas, sauf celui précisé dans lequel le pression 20 est nulle, la vanne 31 est continuellement fermée.

[0036] Suivant une variante illustrée en fig. 7, l'armature 13-14 des fig. 2 à 5 est constituée par un ensemble 41 comprenant un élément tubulaire 42, fermé à son extrémité inférieure et ouvert à son extrémité opposée. Cette extrémité est obturée par un couvercle 43. Le passage central de l'élément tubulaire 42 est à deux diamètres en vue de constituer un épaulement 42a tourné en direction du couvercle 43. Ce dernier et l'épaulement 42a forment des butées similaires à celles 13a et 14 du mode d'exécution de fig. 2 à 5.

[0037] Le fond 16b de la cloche 16 est constitué par 3 bras radiaux traversant des ouvertures 42b de l'élément tubulaire 42. Le centre de ce fond coopère avec la base 44a d'une entretoise tubulaire 44, qui porte sous le coulisseau 15. On observe que le vérin 20 repose sur la face intérieure de la base 44a.

[0038] Dans ce mode d'exécution, le coulisseau 15 présente une forme similaire à celle illustrée dans les figures précédentes, mais il est guidé exté­rieurement par la partie à plus grand diamètre du passage intérieur de l'élément tubulaire 42. Comme dans les fig. 2 à 5, il se déplace sous l'effet du mouvement de la cloche 16, et par l'intermédiaire de l'en­tretoise tubulaire 44 entre l'épaulement 42a et le couvercle 43.

[0039] En particulier, le dispositif suivant l'invention peut être appliqué aux ponts-roulants pourvus d'un mât télescopique pour le déplacement des charges.

Revendications

1. Dispositif compensateur de charge du genre comportant un détecteur (10) propre à arrêter le déplacement de la charge (11) au cas où celle-ci rencontre un obstacle et que la réaction de cette charge sur ce dernier varie en plus ou en moins par rapport à un seuil, caractérisé en ce qu'il comprend :
      - une armature fixe (13-14, 41) comportant deux butées extrêmes (13a-14, 42a, 43) ;
      - un coulisseau (15) propre à coulisser dans l'armature (13-14, 41) entre ses butées extrêmes (13a-14, 42a, 43) ;
      - une cloche extérieure (16) pourvue de moyens (16a, 44) propres à coopérer avec le coulisseau (15) ;
      - un vérin de surcharge (19) disposé entre le coulisseau (15) et l'armature (13-14) ;
      - un vérin de sous-charge (20) logé entre le coulisseau (15) et la cloche extérieure (16) ;
      - un contrepoids (17) auquel est attaché le câble (6) de manuten­tion de la charge et mobile axialement entre deux limites par rapport à la cloche extérieure (16) ;
      - et un circuit électro-pneumatique d'alimentation modulée des vé­rins (19-20) en fonctions des variations de la charge.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arma­ture fixe est constituée par au moins deux colonnes étagées (13) dont le fût inférieur (13b) est de plus grand diamètre que celui de la partie extrême (13c), les extrémités libres des deux colonnes (13), étant asso­ciées à une traverse (14) qui avec les épaulements (13a) des deux colon­nes (13) forment les deux butées de l'armature (13-14).

3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le cou­ lisseau (15) est réalisé sous la forme d'une plaque (15a) coulissant sur les parties extrêmes (13c) des colonnes (13) de l'armature fixe par le moyen de fourreaux (15b) destinés à limiter la course dudit coulisseau.

4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la clo­che extérieure (16) est montée coulissante par rapport aux fûts (13b) des colonnes (13), par l'intermédiaire de son fond (16b) et en ce que son dessus porte des colonnettes (16c) dont les extrémités sont munies de butées (16d).

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le con­tre-poids (17) est monté à coulissement par rapport aux colonnettes (16c) de la cloche.

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vérins de surcharge (19) et de sous-charge (20) sont en appui contre la traverse (14) et le coulisseau (15), et respectivement contre ce dernier et le fond (16b) de la cloche (16).

7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arma­ture (41) est constituée par un élément tubulaire (42) fermé à son ex­trémité ouverte par un couvercle (43) et dans le passage central duquel est ménagé un épaulement (42a) qui forme avec le couvercle (43) les butées externes de l'armature entre lesquelles le coulisseau 15 se déplace, tandis que ce dernier est relié au fond (16d) de la cloche (16) au moyen d'une entretoise tubulaire (44) entourant le vérin (20).

8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'amatu­re fixe (13-14, 41) est solidaire du chariot (1) d'un engin de levage.

9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, carac­térisé en ce que le circuit pneumatique d'alimentation comporte deux branches (22-23), (24-25) destinées respectivement à l'alimentation des vérins, chaque branche comportant des moyens d'alimenter le vérin cor­respondant sous des pressions variables (PU1, PU2) pour le vérin de sur­charge (19), (PO1 et PO2) pour le vérin de sous-charge (20).

10. procédé de régulation des pressions des vérins de surcharge (19) et de sous-charge (20) du dispositif suivant la revendication 9, caractéri­ sé en ce qu'en période de fonctionnement normal hors incident, il con­siste à déterminer la pression PU1 appliquée au vérin de surcharge et celle PO1 appliquée au vérin de sous-charge telle que la force dévelop­pée par ces vérins matintient le coulisseau en appui contre la butée (13a, 42a) de l'armature (13-14, 41).

11. Procédé de régulation des pressions des vérins de surcharge (19) et de sous-charge (20) du dispositif suivant la revendication 9, caracté­risé en ce qu'il consiste à appliquer au vérin de surcharge une pression PU2 inférieure à celle PU1.

12. Procédé de régulation des pressions des vérins de surcharge (19) et de sous-charge (20) du dispositif suivant la revendication 9, caracté­risé en ce qu'en période de sous-charge il consiste à appliquer au vérin de sous-charge une pression PO2 supérieure à celle PO1.

Dessins