Brevet FR2101211A1 — publié le 19720331

Les palans équilibrés ou équilibreurs de charge sont couramment utilisés dans l'industrie lorsqu'on désire déplacer manuellement avec un effort minimal des pièces ou des outillages d'un poids élevé dans un plan vertical. Les types connus de palans équi-libreura comportent en général un tambour rotatif sur lequel est enroulé un câble et dont la rotation est commandée par un moteur actionné par un fluide sous pression, ce moteur étant en général constitué par un cylindre ejb. son piston, "la pression du fluide dans le dispositif moteur est réglée à une valeur suffisante à laquelle to le poids de la charge est équilibré, de manière que celle-ci puisse être soulevée ou abaissée manuellement éh lui appliquant une force correspondant à une faible fraction de son poids. Des dispositifs de ce type sont décrits dans les brevets des Ïtats-Unis d'Amérique n° 2.939.431, 3.260.508, et 3.286.989. 1 c, Il est souhaitable qu'un palan équilibreur comporte un méca nisme simple dans lequel le frottement est négligeable de manière à réduire l'effort manuel qu'il est nécessaire d'appTiquer pour soulever ou abaisser la charge. La plupart des palafis équilibreur connus sont inutilement compliqués, ce qui d'une part affecte leur effica-20 cité et d'autre part exige un.effort manuel important pour vaincre les frottements des parties mobiles lors de la manutention de la charge. En outre, on a cherché à réaliser un palan équilibreur comportant un tambour d'enroulement qui se déplace en tournant de manière à maintenir le câble en position fixe, mais dans ce cas 25 la complication du mécanisme qui en résuitapporte pas d'avantage appréciable, étant donné que dans la plupart des cas, la course du câble est très faible pendant la manipulation de la charge. Le palan équilibré pneumatique de 1'invention comporte un nouveau type de mécanisme permettant de convertir le mouvement de 30 va et vient d'un piston disposé dans une chambre de pression en un mouvement rotatif transmis au tambour d'enroulement du câble. Le palan équilibreur selon l'invention comporte un tambour rotatif d'enrouxement du câble dans .Lequel la majeure partie du mécanisme est confinée, et de ce fait l'appareil est peu encombrant 35 et il offre une grande sécurité de fonctionnement. 71 24622 2 2101211 Tous les mouvements mécaniques du palan équilibreur de l'invention sont transmis par contact roulant, ce qui permet de réduire au minimum les.frottements s'opposant au positionnement manuel de la charge équilibrée. Le palan de l'invention présente 5 en outre l'avantage de comporter un tambour d'enroulement du cfible supporté à ses deux extrémités par des paliers à contact roulant de manière qu'il ne soit pas soumis à des charges appliquées en porte-à-faux et à. supprimer la nécessité de déplacer axialement le tambour pour conserver la charge en. position fixe par rapport aux sup-10 ports au tambour d'enroulement. . D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'examen cte la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et illustrant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. 1 5 Sur ces dessins : la figure 1 est une élévation latérale du palan équilibreur de l'invention ; la figure 2 est une coupe longitudinale du palan de la figure 1, selon la ligne 2-2 de la figure 3 ; 20 la figure 3 est une coupe transversale selon la ligne 3-3 de la - figure 2, et, la figure 4 représente une des rampes rotatives d'entraînement du tambour. Le palan équilibreur 10 de l'invention est actionné par un 25 fluide sous pression et il comprend un bâti 12 comportant des pattes 15 qui permettent de suspendre l'appareil à un chariot mobile 14 Ce dernier est muni de roues 18 à boudin qui roulent sur les ailes inférieures et de part et d'autre de l'âme d'un rail de suspension 16 constitué par un profilé en I. Le palan 10 est muni'd'un tambour 30 d'enroulement cylindrique 20 tournant dans le bâti 12 et qui comporte une gorge hélicoïdale 22 dans laquelle s'enroule un câble souple 24 en fonction de la rotation du tambour. Comme on le voit figure 1, un crochet de levage 26 est fixé à l'extrémité libre du câble 24, et la charge à manutentionner est suspendue au crochet 35 26. Sur la figure 1, la charge est représentée par un vilebrequin 28, mais bien entendu, la charge peut être un objet quelconque, par exemple un outil, une pièce à usiner, etc., ou n'importe quel 71 24622 3 21012 ! 1 type de pièce devant être manutentionnée au moyen d'un palan équilibreur. Le palan(10 est actionné pntumatiquement, et une source d'air comprimé non représentée est reliée par un raccord d'entrée 5 30 au dispositif de commande confiné dans un carter-32 solidaire du bâti 12. Ce dispositif de commande est par exemple du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n& 2.939.431. Un conduit 34 relie le carter 32 du dispositif de commande au mécanisme de levage disposé à l'intérieur de l'appareil, comme on le verra ci-10 après. L'appareil est manoeuvré à distance par un boîtier de commande non représenté relié au dispositif incorporé dans le carter 32 par une gaine 36 qui contient plusieurs canalisations souples. De ce fait, l'opérateur en actionnant le boîtier de commande peut soulever, abaisser ou équilibrer la charge 2&. 15 Comme on le voit sur les figures 2 et 3» le bâti 12 contient un arbre 38 démontable, fixé par un écrou 40 vissé sur une de ses extrémités. L'arbre 38 est fixe par rapport au bâti 12, et une clavette 42 l'empêche de tourner. Le tambour d'enroulement 20 tourne autour de l'arbre fixe sur des roulements 44 et 46. 20 Le tambour 20 est constitué par deux plateaux transversaux 48 et 50 convenablement fixés à des sections cylindriques correspondantes 52 et 54. Cette dernière section comporte une gorge hélicoïdale 22 qui reçoit la partie enroulée du câble 24» et une ouverture 51 dans laquelle est engagé l'organe 53 d'ancrage du câble. Le tambour d'en-25 roulement 20 délimite ainsi une enceinte intérieure 55 qui contient le mécanisme 56 commandant sa rotation. Ce mécanisme 56 comprend un piston 5Qéoulissant axialement sur l'arbre central 38 et dont le bord extérieur muni d'un joint d'étanchéité 54 porte contre la surface intérieure de la section cylindrique 52 du tambour. Le 30 piston délimite dans cette section 52 une chambre de pression 60. Le piston 58 peut se déplacer axialement par rapport à l'axe de rotation du tambour 20 qui coïncide avec l'axe 37 de l'arbre central 38, et il est en partie supporté par cet arbre, par l'intermédiaire d'un roulement 62. Les joints d'étanchéité 64, 66 et 68 empêchent 35 le fluide de s'échapper de la chambre de pression 60. Le piston est également supporté par la paroi cylindrique de la section 52, par l'intermédiaire du joint 64. Un anneau 70 en matière élastique est 71 24622 4 2101211 encastré dans la face 72 du piston 58 pour éviter qu'il puisse venir en contact avec la face intérieure du plateau radial 48. Le piston 58 comporte également trois pattes longitudinales 74 orientées vers l'intérieur du tambour 20, et dont les extrémités 5 constituent chacune une chape. Un galet à joues latérales 76 est monté dans chacune de ces chapes sur un arbre 78 tournant dans les roulements à billes 79« Ces galets 76 constituent les organes de liaison entre le piston 58 et le tambour 20. Lorsque le piston 58 se déplace axialement en s'éloignant du plateau 48, les galets 76 10 font tourner le tambour 20 dans le sens où le câble 24 s'enroule sur ce dernier. Les autres organes de liaison sont constitués par trois manchons dentés 80 disposés longitudinalement et qui tournent sur des pivots 82 par l'intermédiaire de roulements 83. Ces manchons 80 sont identiques et sont supportés par l'autre plateau 50 15 du tambour. Ils sont répartis également autour de l'axe 38, et leur denture 84 engrène avec un pignon 85 solidaire de l'arbre. A leur extrémité opposée à la denture, chaque manchon 80 comporte une rampe circulaire 88 qui porte contre les galets correspondants 76. La pente ou hélice des rampes 88 est uniforme par rapport à l'axe de ro- 20 tation des sur environ 300° d'un cercle tracé dans un plan perpendiculaire à leur axe respectif. Comme on le voit sur les dessins, le déplacement du piston 58 en direction des manchons 80 fait rouler les galets 76 sur les surfaces inclinées des rampes 88. Ces galets constituent des galets 25 d'entraînement qui exercent une réaction faisant tourner les manchons 80 autour de leurs pivots respectifs 82. Le pignon central 85 soli-dair^éle l'arbre 38 étant fixe par rapport au bâti 12, les manchons 80 tournent également autour de l'axe 37 de l'arbre central 38 et entraînent de ce fait la rotation du tambour 20, à la manière d'un 30 train planétaire. En choisissant un rapport convenable du nombre de dents des manchons 80 au nombre de dents du pignon fixe 85, le tambour 20 tourne d'un nombre de tours choisi pour une course complète des galets 76 sur les rampes 88. 35 manchon 80 esiyfcelle que les lignes d'application des forces de réaction entre les rampes 88 et les galets sont dirigées radialement vers l'axe de l'arbre 38, dans le sens indiqué par les flèches 90. mar ' ns La disposition des galets 76 (voir figure 3) par rapport au 71 24622 5 2101211 De ce fait, les forces de réaction n'engendrent pas un couple tendant à faire tourner le piston 58 par rapport au tambour, et tout le mécanisme d'entraînement tourne avec le tambour 20 lorsqu' il entraîne la rotation de ce dernier. Cette disposition réduit 5 l'usure du joint 64 du piston et élimine une partie des forces de friction engendrées par ce dernier. Sur la figure 3, les. flèches 92 et la flèche 94 indiquent les sens de rotation respectifs des manchons 80 et du tambour 20 pendant 1'enroulement du câble sur le tambour. 10 De ce qui précède, on voit que ia disposition" du mécanisme d'entraînement dans l'enceinte intérieure '55 confine le mécanisme et le met à l'abri des poussières et des "matières étrangères. Les paliers et les engrenages peuvent être convenablement lubrifiés par une application de graisse lors de l'assemblage de dispositif, 15 et/ou une petite quantité d'huile peut être introduite dans l'enceinte 55 de manière à arroser les divers éléments du mécanisme au cours de la rotation du tambour. Le principe de fonctionnement du palan équilibreur 10 de l'invention apparaît évident à l'examen de la description qui pré-20 cède. L'arbre 38 comporte un canal de passage central 96 qui met en communication le conduit 34 et la chambre de pression 60 par des trous radiaux 98, percés dans l'arbre, et de ce fait l'air comprimé peut être sélectivement introduit dans la chambre 60 ou être évacué de cette dernière. Lorsque l'air est admis dans la chambre 60, 25 le piston 58 se déplace en direction des manchons 80 et fait tourner le tambour 20 comme on l'a vu précédemment. Lors de la mise à l'échappement de la chambre 60, la charge exerce un effort sur le câble qui se déroule du tambour et fait tourner ce dernier en sens inverse du sens indiqué par la flèche 94 et les rampes des manchons 80 30 ramènent le piston contre le plateau 48. Comme on l'a vu précédemment, un boîtier de manoeuvre qui peut être l'appareil décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.939*431 permet d'actionner le palan équilibré 10 de manière à soulever, abaisser ou-équilibrer la charge. En reliant la canalisation représentée dans les dessins 35 schématiques annexés au texte du brevet précité à la chambre de pression 60 au lieu de la relier au cylindre de commande classique, le palan équilibreur 10 de l'invention peut être commandé à volonté 71 24622 6 2101211 par l'opérateur. Il va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre purement indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra lui apjorter toutes modifications'de détail conformes à son esprit sans sortir de son cadre. 71 24622 7 2101211 REVENDICATIONS 1. Palan équilibreur de charge actionné par un fluide sous près-« sion et caractérisé en ce qu'il comprend un bâti, un taabour rotatif sur lequel peut s'enrouler un câble flexible ou un organe ana-5 logue, oe tambour étant creux et délimitant une enceinte intérieure, un piston coulissant axialement étant disposé dans l'enceinte intérieure du tambour et délimitant une chambre sous pression dans cette dernière, un canal de passage communiquant avec la chambre et permettant d'introduire un fluide sous pression dans cette der-10 nière, et un mécanisme d'entraînement reliant le tambour et le piston de manière que le déplacement axial du piston dans la chambre provoque la rotation du tambour piar rapport au bâti. 2. Palan selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 le mécanisme d'entraînement est disposé à l'intérieur du tambour d'enroulement du câble. 3. Palan selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement est supporté par le tambour d'enroulement du câble» 20 4. Palan selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement et le piston tournent avec le tambour lorsque le mécanisme d'entraînement fait tourner le tambour. 5. Palan selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston est supporté par un élément du bâti et peut se déplacer 25 axialement dans le tambour lorsque le fluide sous pression est admis dans la chambre sous pression. 6. Palan selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend des organes rotatifs solidaires de pignons, ces organes étant montés dans le tambour et leurs 30 pignons engrenant avec un pignon fixe par rapport au bâti. 7. Palan selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comporte des éléments commandant la rotation des organes rotatifs montés dans le tambour lorsque le piston se déplace dans ce dernier. 35 8. Palan selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments provoquant la rotation des organes rotatifs comprennent des rampes solidaires de ces derniers, et des organes d'entraînement reliés au piston et commandant les rampes. 71 24622 8 21012 1 1 9. Palan selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bâti comprend un arbre fixe sur lequel tourne le tambour et qui est solidaire d'un pignon fixe, les pignons solidaires des organes rotatifs montés dans le tambour étant répartis autour de 5 l'arbre central et également espacés de manière à constituer un train planétaire. »