Brevet FR2019505A1 — publié le 19700703

La présente invention se rapporte à une grue à pivot à flèche équilibrée, équipée d'une flèche articulée du type pantographe, portant la charge d'un contrepoids équilibrant le poids propre et la charge, et d'un dispositif pneumatique. Dans les entreprises de l'industrie mécanique, la desserte mécanique peu onéreuse des postes de travail des ateliers d'usinage, de forge et de montage est une tache très importante, dans le but d'une production économique, notamment dans le cas où ce problème ne peut pas être résolu par voie manuelle, en raison du poids élevé des éléments à manipuler.Plusieurs exigences sont imposées aux engins de manutention utilisés à cet effet l/a desserte simultanée, sans aucun temps d'attente, de plusieurs postes de travail (par exemple en cas de production syncro- nisée, montage en chaise) l/b possibilité de réglage précis dans toutes les directions de l'espace (mise en place dans l'appareil, serrage entre pointes, etc.) l/c fonctionnement à une vitesse de travail réglable l/d consommation d'énergie relativement faible l/e commande simple, aisée et stre l/f prix de revient réduit. Plusieurs engins de manutention connus sont utilisés dans la pratique pour satisfaire aux exigences énumérées ci-dessus. 2/a Le pont roulant à portique, à trois moteurs ne permet pas de desservir simultanément plusieurs postes de travail, le ré glage fin exige un étage de vitesse particulier dans les mé canismes d'entraînement, ce qui fait qu'il est généralement nécessaire d'utiliser un train planétaire à deux moteurs. Ce type d'engin est généralement construit pour une charge utile élevée et l'utilisation générale de ces engins entratne donc également une mauvaise utilisation de la capacité de l'engin. Les frais de fonctionnement sont élevés, de meme que le prix de revient. 2/b La potence à colonne fixe ou tournante, à palans à bras fonc tionne très lentement. 2/c La potence mentionnée sous 2/b, complétée par un tambour de levage électrique, exige une extension du réseau d'énergie électrique. Pour le réglage précis, il faut faire appel à un tambour de levage à deux moteurs, à mécanisme de levage fin. 2/d Les engins de levage pneumatiques ne peuve-nt pas assurer un levage et un réglage fins. La charge ne peut pas autre main tenue de façon store entre les fins de course. Par suite de la compressibilité de l'air, la charge peut se mettre à os ciller. Les machines citées sous 2/a jusqu'à 2/d ne per mettent un levage de la charge qu'en direction verticale. 2/e La grue à pivot à flèche articulée hydraulique exige pour chaque poste de travail un groupe d'alimentation particulier, ce qui exige également une extension du réseau d'énergie électrique. La construction de la grue, ainsi que son ali mentation en énergie exigent des frais d'investissement considérables. La présente invention remédie aux inconvénients énumérés ci-dessus et se rapporte à une grue à pivot satisfaisant à toutes les exigences. Selon l'invention, on obtient ce résultat par une grue à pivot à flèche équilibrée, équipée d'une flèche articulée du type pantographe, portant la charge, d'un contrepoids équilibrant le poids propre et la charge, et d'un dispositif pneumatique, cette grue étant caractérisée par le fait que la flèche comporte, en vue du guidage ou de la retenue, dans une position angulaire constante, du dernier élément de la flèche, portant la charge, ou d'un élément de levage faisant suite à ce dernier élément, des branches articulées du type parallèlogramme.Dans la grue conforme à l'invention, le contrepoids d'équilibrage est avantageusement monté de manière à coulisser à la manière d'un chariot sur la colonne de la grue et' la liaison entre le contrepoids et la colonne est assurée par un vérin pneumatique qui sert à l'équilibrage du moment de la charge et auquel sont associés des régulateurs de pression et d'inversion destinés à la transmission automatique des changements de valeur et de direction de déplacement du moment de la charge. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la conduite d'arrivée d'air comprimé au vérin pneumatique renferme un groupe de commande et d'inversion çomposé d'un multiplicateur de pression à membrane, d'un clapet de retenue, d'un distributeur à deux voies et d'un organe d'étranglement, ce groupe communiquant avec le compartiment sous pression variable du vérin d'équilibrage, de telle manière qu'une pression déterminée assurant le freinage, par exemple en cas d'interruption de la conduite d'alimentation ou en cas de chute de la charge, soit toujours entretenue. La grue conforme à l'invention comporte avantageusement un pivot à la partie inférieure ou à la partie supérieure de sa colonne portant les branches de la flèche et le contrepoids. Le dispositif conforme à l'invention présente un grand nombre d'avantages. La grue à pivot conforme à l'invention satisfait à toutes les exigences énumérées sous 1/a jusqu'à l/f. Selon la disposition des postes de travail, la grue peut autre montée sur une colonne fixe ou sur un chariot. Seul un réseau d'air comprimé est nécessaire pour son fonctionnement. Sa consommation d'énergie (consommation d'air comprimé) est très faible (au maximum 50 l/mn) car la grue ne consomme de 1'air que lors du levage. Grue à sa flèche équilibrée, la grue peut astre manoeuvrée manuellement, moyennant un faible effort. La vitesse de fonctionnement de la grue (la vitesse de manoeuvre de la charge) est identique à la vitesse de déplacement du grutier et elle peut autre choisie par ce dernier même. La faible vitesse de manoeuvre et la faible consommation d'énergie en vue de I'entrafnement assurent une possibilité de réglage précis. Un grand nombre de machines d'usinage exigent une mise en place horizontale des pièces à usiner, avec une possibilité de déplacement vertical de très faible amplitude. Un mode de réalisation de la grue conforme à l'invention satisfait également à cette exigence. Le prix de revient est faible. Un avantage particulièrement important de la grue conforme à l'invention réside dans le fait que les variations de grandeur et de direction de déplacement du moment de la charge sont assurées de façon entièrement automatique par le vérin pneumatique, le régulateur de pression ainsi que le groupe de commande et d'inversion composé d'un multiplicateur de pression à membrane, d'un clapet de retenue et de distributeurs à deux voies. Ces dispositifs sont commandés par la variation de pression produite par le déplacement qu'effectue le piston dans le vérin pneumatique sous l'effet de la force manuelle agissant sur l'extrémité de la flèche et la formation de la force d'équilibrage que doit développer le contrepoids mobile, quels que soient le poids de la charge et la portée de la flèche, est assurée automatiquement, pendant la manoeuvre, à l'aide des dispositifs mentionnés ci-dessus, par le fait que a) lors du levage de la charge, la pression secondaire réglée est appliquée au vérin, en passant par le clapet de retenue, en vue de la compensation de la diminution de pression qui a lieu dans le vérin d'équilibrage;; b) lors de l'abaissement de la charge, l'augmentation de pression qui a lieu dans le vérin est éliminée par le fait que le distributeur à deux voies est commandé, par l'augmentation de pression agissant sur le multiplicateur de pression à membrane, de telle manière que l'ouverture d'échappement étranglée laisse échapper la quantité d'air nécessaire en vue du rétabXissement de la pression d'équilibrage initiale. En position de repos, l'écou- lement de l'air à travers le groupe de commande et d'inversion est bloqué dans les deux sens. Pour la description plus détaillée de la grue à pivot conforme à l'invention, on va se référer au dessin annexé, sur lequel : les fig. 1 et 2 représentent, en élévation latérale, deux exemples de réalisation avantageux de la grue conforme à l'invention ; la fig. 3 représente le schéma du dispositif pneumatique servant à l'équilibrage de la charge ; la fig. 4 représente en élévation latérale une grue à pivot montée sur une colonne fixe la fig. 5 représente en élévation latérale une grue à pivot montée sur un chariot de monorail. La position de base de la grue conforme à l'invention est formée par l'état d'équilibre qui doit s'établir aussi bien au cours du fonctionnement sous charge qu'au cours du fonctionnement sans charge. La grue comporte une flèche articulée du type pantographe. Les branches de la flèche forment des parallélogrammes, ce qui assure que le rapport a/b entre les bras de levier de la charge et du contrepoids (fig. 1 et 2) reste constant, quelle que soit la portée de la flèche. I1 en résulte que la flèche une fois équilibrée, conserve avec ou sans charge, toujours son état équilibré à l'intérieur de toute la zone desservie par la grue. La flèche (fig. 1 et 2) se compose de branches I à 8 articulées les unes sur les autres et formant des parallélogrammes dans le plan vertical. Les branches 1, 2, 3 et 4 portent la charge et participent à l'équilibrage, tandis que les branches 5, 6, 7 et 8 ne sont en principe ou pratiquement pas chargées et assurent en premier lieu la position angulaire constante (le parallélisme) entre le dernier élément 8 (l'élément formant charnière) de la flèche et l'hori- zontale. On peut cependant monter également un bras po-rte-charge 9 sur l'élément 8 reliant les points d'extrémité des deux groupes de branches et dans le cas où ce bras est chargé, le second groupe de branches participe également à la transmission du moment.Par conséquent, ces dernières branches participent également-à la transmission du moment dans le cas où la charge est appliquée, par exemple, en vue de l'amenée en position d'usinage- et en vue de la préhension, à l'élément de levage ou au bras~9, selon les fig. 1 et 2, c'est-à-dire à ltextrémitd A1 de ce bras. Conformément à la construction de la fl~èche, sel6n"la fig.l, l'angle que forme le dernier élément 8 avéc lthorizontale peut varier, dans le cas d'une faible portée, et le bras 9 ou la charge à manutentionner, portée par ce bras 9, peut ainsi être déplacé dans le plan horizontal, sans effectuer de rotation. La fig.4 représente un exemple d'application faisant appel à cette possibi- lité. La manoeuvre de la charge peut être assurée par la perturbation de la position d'équilibre, produite par une force manuelle (environ 4 kgf). La force manuelle n'est nécessaire que pour vaincre la résistance interne du distributeur, des robinets et du vérin. Les branches 2 et 5 sont-articulées en-C et D sur la colonne 10. Les deux points d'extrémité des branches de la flèche,à savoir le point A de la charge et le point B du contrepoids, maintiennent le rapport a/b des bras de levier à une valeur constante pendant le déplacement, cela gracie à l'agencement conforme à l'invention des branches de la flèche. Cela assure que le moment de la charge peut être équilibré également pendant le déplacement par un contrepoids invariable, c'est-à-dire que a . T = b . E3 Le chariot formant une partie (E1) du contrepoids 11 est monté en translation à l'aide de rouleaux sur la colonne 10.Ce chariot a pour fonction de transmettre à la flèche la force d'équilibrage, en passant par le point B du contrepoids, qui se dé- place sur des rouleaux dans le guide W. Gr ce à son montage sur rouleaux, le chariot de contrepoids peut suivre le point B du contrepoids également pendant le déplacement vertical de ce dernier, ce qui fait que la force d'équilibrage-peut autre transmise par le chariot à l'intdrieur de-la zone x . y'. L'équilibrage du poids propre de la grue s'effectue en deux étapes, Selon les fig. 1 et 2, l'équilibrage du poids propre Gö de la flèche est assuré par le contrepoids fixe Eî qui constitue le poids du chariot, ainsi que par le contrepoids supplémentaire E2. Par contrepoids'Go, il faut entendre également ie poids de organe de préhension équipant la grue. La force du contrepoids E1 agit surie point B du contrepoids et la 'force du contrepoids E2 sur les branches 2 et 3. La force nécessaire p:our S'équilibrage de la charge est fournie par 1 vérin 12 alimenté en air sous une pression (secondaire) réduite par le réseau d'air comprimé. Egalement suivant-les fig. 1 et~2, l'équilibrage de la charge utile est assuré par te-fait que dans'la ligne d'action du contrepoids E1 décrit ci-dessus, une force de contrepoids variable T a = E3 est exercée,en fonction de la charge T agissant au point de charge A ou A1. La force E3 nécessaire à l'équi-librage de la charge T est fournie par le vérin pneumatique 12 dans lequel la pression de l'air venant du réseau d'air comprimé, en passant par le groupe d'entrée 14, peut être réglée à l'aide des régulateurs de pression 15 et 16. Ce groupe d'entrée 14 est monté sur la colonne 10 de la grue et comprend un robinet, un filtre avec purgeur et un lubrificateur. Le vérin 12 doit fournir une force constante, également pendant le déplacement, en vue d'assurer en permanence l'équilibre. L'écoulement d'air comprimé nécessaire à cet effet dans les deux sens est assuré par un groupe de commande et d'inversion à fonctionnement automatique, composé d'un multiplicateur de pression à membrane 18, d'un clapet de retenue 19, d'un distributeur commandé à deux voies 20 et~d'un organe d'étranglement réglable 21. La position d'équilibre de la grue peut être exprimée par la relation suivante (fig. l et 2) a . T + c . Go = b (E1 + E3) + d . E2 = b (E1 + P2 . F) + d . E2, dans laquelle P2 désigne la pression d'équilibrage (pression secondaire) ré glée [kgf/cm] F désigne la surface utile du vérin d'équilibrage [cm] T désigne le poids de la charge Lkg ff , a b c d désignent les longueurs des bras de levier selon les fig. 1 et 2 ÈcmJ La colonne 10 réunit et porte les éléments constitutifs énumérés jusqu'ici (1 à 9, 11, 12) qui forment l'ensemble équilibré. A l'extrémité supérieure ou inférieure de la colonne, on peut monter un pivot 13 permettant une orientation de 3600. Le système d'équilibrage pneumatique dont le schéma est représenté sur la fig. 3 assure l'équilibrage rapide et continu de la charge, ainsi que le fonctionnement précis et sflr de la grue. La fig. 4 représente un mode de réalisation de la grue, à savoir une exécution à colonne fixe 22, dans laquelle ltorienta- tion de la grue s'effectue manuellement, grace à la présence du pivot 13. La fig. 5 représente une autre variante de la grue à pivot conforme à l'invention, montée sur un chariot 23 dont les galets roulent sur un monorail 24. Le chariot 23 peut être déplacé manuellement, conjointement avec la grue. L'alimentation en air comprimé de la grue est assuré par un flexible 25. Le chariot comporte un frein à air comprimé qui peut autre actionné à distance à l'aide d'un distributeur monté sur l'élément 8 formant charnière. La mise-en service et l'utilisation de la grue s'effectuent de la manière suivante s Pour la mise en service, on branche la grue sur le réseau d'air comprimé à l'aide du robinet d'isolement faisant partie du groupe d'entrée 14. Pour assurer le libre déplacement de la flèche non chargée, on décharge le vérin 12 en le mettant en communication avec l'air libre, cela en amenant le distributeur à deux voies 22 en position d'échappement, par action de la pression du réseau,au moyen du distributeur de télécommande 17 monté sur l'élément 8 formant charnière. Ensuite, on amène la flèche non chargée, équilibrée, manuellement en contact avec la charge et on la fait saisir cette dernière. On ramène le distributeur à deux voies 22 en position de base, à l'aide du distributeur 17, et on établit la pression secondaire recherchée à l'aide du régulateur de pression 15.Cette pression secondaire équilibre la charge à l'aide du vérin 12. Le levage de la charge s'effectue manuellement, moyennant un effort manuel d'environ 4 kgf. La force manuelle est transmise au vérin 12 en étant multipliée en fonction du rapport de la flèche. Par suite du déplacement du piston l2a,3evume du compartiment sous pression du vérin augmente et la pression- régnant dans ce compartiment diminue. Cette diminution de pression est détectée par le groupe de commande et d'inversion, au moyen de clapet de retenue 19 qui laisse s'écouler dans le vérin 12 la quantité d'air nécessaire en vue du rétablissement de la pression secondaire (pression d'équilibrage). Entre-temps, l'orifice d'échappement à étranglement 21 reste fermé. L'alimentation en air comprimé nécessaire pendant le levage est ainsi assurée en continu et l'état d'équilibre reste conservé. En vue de l'abaissement de la charge, on retire le piston 12a du vérin pneumatique 12, moyennant un effort manuel qui est multiplié en fonction du rapport de la flèche. Le piston 12a qui se déplace ainsi vers l'extérieur (vers le haut) cherche à réduire le volume du compartiment du vérin, se trouvant sous pression et assurant l'équilibrage, c 'est-à-dire que la pression régnant dans ce compartiment augmente. Pour que la pression secondaire d'équilibrage puisse autre maintenue constante, il faut donc que de l'air puisse s'échapper du vérin.Cet échappement est assuré automatiquement par le groupe de commande et d'inversion,par le fait que le distributeur à deux voies 20 commande en fonction de l'augmentation de pression détectée par le multiplicateur de pression à membrane 18 ouvre et ferme l'orifice d'échappement à étranglement 216 La charge peut autre déplacée manuellement jusqu'à la position recherchée. A l'aide du distributeur de télécommande 17 et du distributeur à deux voies 22, on décharge le vérin d'équiibrage 12. Ensuite, on peut retirer la charge de l'organe de préhension et amener la flèche libérée dans n'importe quelle position. Dans la grue conforme à l'invention, le système pneumatique assurant l'équilibrage satisfait encore à d'autres exigences. L'organe-d'étranglement 21 assure un déplacement uniforme de la charge et une fixation sûre de la charge dans toute position, c'est-à-dire que les oscillations de la charge sont amorties ou supprimées. A l'aide de l'organe d'étranglement réglable, on peut limiter la vitesse de manoeuvre de la charge. Dans l'intérêt de la sécurité de fonctionnement,la chute de la charge est empechée,en cas de panne du réseau d'air comprimé ou en cas de rupture du flexible, par le système pneumatique, c'està-dire par le clapet 19 et le distributeur 20 avec le vérin 12 en tant que vérin de freinage, car ce clapet et ce distributeur assurent la fermeture de l'arrivée au vérin dans le cas où la pression du réseau est nulle. REVENDICATIONS 1 - Grue à pivot à flèche équilibrée, équipée d'une flèche articulée du type pantographe portant la charge d'un contrepoids équilibrant le poids propre et la charge et d'un dispositif pneumatique, caractérisée par le fait que pour guider ou pour maintenir dans une position angulaire constante le dernier élément de la flèche portant la charge ou d'un élément de levage faisant suite à ce dernier élément, la grue à pivot comporte des branches articulées supplémentaires, du type parallélogramme. 2 - Grue à pivot suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le contrepoids d'équilibrage est monté de manière à coulisser à la manière d'un chariot sur la colonne de la grue et la liaison entre le contrepoids et la colonne est assurée par un vérin pneumatique servant à l'équilibrage du moment de la charge, vérin auquel sont associés des régulateurs de pression et d'inversion déterminant la transmission automatique des changements de valeur et de direction de déplacement du moment de la charge. 3 - Grue à pivot suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'un groupe de commande et d'inversion cpmpo- sé d'un multiplicateur de pression à membrane, d'un clapet de retenue, d'un distributeur à deux voies et dtun organe d'étranglement est monté dans la conduite d'alimentation ou air comprimé du vérin pneumatique et communique avec le compartiment sous pression variable du vérin d'équilibrage, de telle manière qu'une pression permanente soit entretenue pour le freinage, par exemple en cas de rupture de la conduite ou en cas de chute de la charge. 4 - Grue à pivot suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que cette grue comporte un pivot à la partie inférieure ou à la partie supérieure de sa colonne portant les branches de la flèche et le contrepoids.