Brevet FR2174797A1 — publié le 19731019

L'invention se rapporte à un dispositif d'arrt-sécurité d'anticollision et d'antipénétration dans une zone dangereuse, notamment prévu pour ponts roulants et portiques. Il existe actuellement des dispositifs d'arrt-sécunté pour ponts roulants utilisant des techniques et des technologies très avancées. n s'agit de systèmes complexes pilotés par radars à effet Doppler d1appro- che ou lasers. Q1 peut arrenter le pont incident en exploitant l'information donnée par l'écho ou l'impulsion retour après réflexion sur un obstacle réfléchissant porté par exemple par un autre pont. Dans les deux cas, -de sérieux problèmes de réflexion se présentent et ne permettent pas de détecter l'obstacle de façon absolument sûre. En effet, la présence d'innombrables masses métalliques dans les hangars ou halls de travail produit d'importantes quantités de rdssexions parasites susceptibles d'engendrer des signaux de fausse alarme, qui ne pourront qu'art r8ter inutilement le pont. D'autre part, les vibrations du pont porteur du réflecteur se transmettront à ce dernier et l'Fcho ou spot réfléchi sera dévié d'un angle égal à deux fois l'amplitude des vibrations. le spot retour ou l'écho risque donc de sortir du diagramme d'écoute de l'antenne de réception ou de l'élément sensible photoélectrique. De plus, ces dispositifs font appel à une technologie de pointe et très poussée, et à leur prix de revient important s'ajoutent de gros frais d'installation et de fonctionnement. Finalement, ce matériel est fragile, peu robuste, et ne permet pas directement d'interdire la pénétration d'un pont dans une zone dangereuse. Tout le système du traitement de l'information se compose souvent d'ensem- bles importants à structures complexes. Enfin, dans le cas d'un radar Doppler, on obtient une donnée de vitesse qu'il faut ensuite intégrer pour obtenir une information de distance ce qui nécessite ensuite de particulariser la constante d'intégration laquelle est la position initiale du pont avant chaque départ, position demandant un ensemble supplémentaire pour sa mise en mémoire. le dispositif selon l'invention permet de pallier ces différents inconvénients. A cet effet, l'invention se rapporte à un dispositif d'arret-sécurfté > en paru ticulier pour ponts roulantes, caractérisé en ce qu'il comprend, sur chaque ma. chine mobile, une chaise d'émission comportant au moins un générateur > d'au moins un signal périodique de fréquence fixe et d'amplitude constante et une chable de réception en courant toutes deux reliées à deux rails d'amenée du courant d'alimentation aux organes moteurs à travers un interrupteur à deux voies et par un ou plusieurs circuits de découplage et en ce que la chaî- ne de réception en courant est raccordée par un relais de -commande au circuit de commande de la marche des. organes moteurs. Le dispositif selon l'invention, d'une réalisation. simple, d'une pose facile, car présenté sous forme de coffret, d'une bonne fiabilités assure dans tous les cas de figure-l'arrêt du pont à une distance déterminée d'un autre pont ou d'une zone dangereuse par une mesure simple, rapide, non entachée d'erreurs. En particulier, un moyen très simple permet de simuler la zone dangereu se et de provoquer-l'arrert du pont mobile par le meme dispositif et la même méthode que dans le cas d'un ou de plusieurs ponts. D'autre part, le matériel s'avère peu encombrant, facile à mettre en place et d'un prix de revient faible par rapport au coQt général des dispositifs de sécurité. Les frais d'installation ainsi que les dépenses d'entretien et de fonctionnement s'annoncent assez faibles. La sécurité, par ailleurs, se trouve renforcée par un test sous la forme en d'un détecteur de zéro permettant un auto-contrôle d'efficacité/détectant la défaillance ou la rupture du moindre circuit. L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et au dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma électrique de principe du dispositif d'arrêt sérurité selon l'invention. Dans la description, on parlera de ponts roulants et de moyenne fréquence de 100 kHz, mais il est bien entendu que ce dispositif peut s'appliquer à bien d'autres machines de manutention mobiles constituées de masses importantes dont la mise en mouvement constitue un danger pour les personnes, appareils ou machines s'activant dans le champ de manoeuvre de ces premières machines mobile s et que ce mêle dispositif peut fonctionner sur des fréquence différez~ tes. On décrira un ensemble conjugué de deux dispositifs A et B identiques en prenant le dispositif de gauche A comme référence ; chaque élément homolow gue du dispositif de droite B portera le même numéro augmenté de l'indice a. Chacun des dispositifs A et B selon l'invention, se branchent sur un pont roulant comportant chacun au moins un moteur 1, 1a dont les fils d'alimentation 2,3,4 en courant triphasé se branchent par l'intermédiaire de trolleys 5,6,7, 5a,6a,7a à trois rails communs d'amenée du courant 8,9,10, reliés chacun à une phase du réseau de distribution électrique. Le dispositif selon l'invention se branche sur deux phases d'alimentation, par exemple sur les rails 9 et 10 par deux lignes 11 et 12. Ces lignes se raccordent à un quadriptle d'adaptation et de filtrage 13 comportant un ou plu- sieurs filtres de découplage 14. Le circuit de sortie de ce quadripDle se bran che à travers un interrupteur mécanique ou électronique 15, soi une chaume d'émission 16, soit à une chaine de réception 17. La chatte d'émission 16 comprend le quadripôle de filtrage et d'adaptation 13, l'interrupteur 15, une résistance série 18, un transformateur d'adaptation haute fréquence 19 alimenté par un générateur 20 de signal périodique à amplitude constante à travers un interrupteur mécanique ou électronique 21 d'application de la moyenne fréquence, par exemple 100 kHz. Le générateur 20 peut être alimenté en basse tension, à travers un interrup- teur de fonctionnement 22. La chaine de réception 17 en courant comprend l'interrupteur 15 commun aux deux chaises et le circuit primaire d'un transformateur de courant 23 shunté par la résistance 18. Le secondaire de ce transformateur 23, shunté par une résistance 24, est raccordé à un dispositif de détection en courant 25 alimentant un détecteur de zéro formé d'un amplificateur de zéro 26 branché à un indicateur 27. le courant du signal de sortie est proportionnel au courant du signal 100 kit de réception arrivant à cet endroit de la ligne. ll alimente par une ligne 28, se divisant en deux branches parallèles 29 et 30, respectivement un dérivateur 39 et un sommateur 32. La sortie du dérivateur 31 se referme sur le sommateur 32 par la ligne 33. Le sommateur 32 alimente la bobine 34 d'un relais de commande 35 à plu sieurs contacts 36, à travers un amplificateur à seuil de courant 37. les contacts 36 du relais 35 sont reliés au circuit de commande 38 de la marche du moteur 1. On simule une zone dangereuse en branchant en dérivation sur les rails utilisés 9 et 10 au moins un condensateur 39 résistant à la tension existant entre ces deux phases et présentant une impédance très faible à la fréquence de détection. On expliquera maintenant les différentes phases de fonctionnement et d'utiw lisation du dispositif selon l'invention. ll s'agit du fonctionnement d'un émetteur-détecteur de courant effectuant la mesure de la self induction d'un circuit constitué par deux rails d'amenée de courant et éventuellement des liaisons par condensateur couricircuitant ces rails à la fréquence utilisée. Ol considèrera tout d'abord le cas des deux ponts roulants pourvus du dis positif d'anticollision A et B. En principe un seul pont émet pendant que l'aux tre écoute et inversement. On supposera que le pont A soit le pont émetteur et le pont B le pont récepteur. Le générateur 20 à amplitude constante peut fonctionner en permanence et débiter dans le circuit émetteur par fermeture de l'interrupteur 21 d'applica tion de la moyenne fréquence et basculement de l'interrupteur 15 côté émis sion Presque la totalité du courant moyenne fréquence va se propager le long de la ligne constituée par les deux rails 9 et 10 dans le sens du pont émetteur A vers le pont B dans la mesure où l'impédance interne à 100 kHz des récep teurs de courant (par exemple les moteurs des ponts) autre que celle du ré- cepteur du dispositif est très supérieure à l'impédance de la boucle, ce qui est le cas. Le courant moyenne fréquence, après un parcours D le long de la ligne, atteint l'entrée de la channe de réception 17a du dispositif B installé sur le pont. L'interrupteur 15a est alors en position de réception et le signal traver se le transformateur de courant 23a et le détecteur de signal 25a qui permet de travailler ensuite en courant continu. Le courant continu détecté proportionnel au courant moyenne fréquence de 100 kHz dans les rails, est d'autant plus fort que la self de la ligne sur la longueur D est faible. Comme cette longueur D est au moins égale à quelques mètres, on peut admettre que la valeur de la self de cette portion de rails lui est proportionnelle, d'où l'impédance de la portion de ligne ZD = klL.o = k2WD La tension à 100 kHz et la fréquence sont constantes : UD t cte k2 = coefficien4 de proportionnalité Le courant moyenne fréquence à 100 kHz est alors inversement proportion nel à la longueur D, le courant continu détecté iD l'est aussi. iD " b x 1 D On obtient une loi hyperbolique entre le courant détecté et la distance. On s'intéresse aux variations du courant autour d'ulevaleur maximale i > max correspondant à une longueur d'alerte à partir de laquelle le dispositif doit provoquer l'arrêt du pont. On remarque que d'après la loi hyperbolique, les variations autour de iDmax seront d'autant plus grandes que la longueur d'alerte sera faible. Le dispositif répond parfaitement en précision à ce que l'on attendait de lui, à savoir présenter une bonne précision pour des distances d'acostage assez faibles dont l'ordre de grandeur est de quelques mètres. Le courant continu détecté se trouve exploité en parallèle par le dérivateur 31a et le sommateur 32a. Le dérivateur fournit des informations de vitesse instantanée qui sont exploitées avec les informations de distances dans le sommateur 32a qui, combinant les deux informations vitesse et distance > fournit un courant final de détection qui sera comparé à un courant de référence dans l'amplificateur à seuil 37a, en cas de dépassement, ce courant fera basculer les contacts 36 du relais 35 coupant l'alimentation du moteur la du pont B. On supposera maintenant que l'on veuille interdire la pénétration du pont A dans une zone que l'on a matérialisée en branchant un court circuit moyenne fréquence à 100 kHz sous la forme d'un condensateur 39. Le courant moyenne fréquence émetteur se propagera le long de la ligne jusqu'au court circuit et reviendra au générateur sans passer par le dispositif de détection d'un autre pont. L'interrupteur 15 est en position émission, mais le circuit émission comprend en série le primaire du transformateur de courant 23 et excite celui-ci en dérivation. Pour une certaine distance entre le pont et le condensateur 39 le courant transmis par ce transformateur et détecté sera tellement fort qu'il fera basculer le relais 35 et qu'il provoquera l'arrêt du pont par le même processus que précédemment. Le détecteur de zéro 26 et 27 permet après amplification par l'amplifica teur 26 d'une partie du courant de détection, d'indiquer le passage dans dut le circuit utilisé d'un courant anormalement faible traduisant une coupure ou une défaillance d'une partie de circuit. On peut envisager- le cas de trois ponts roulants dont deux d'entre-eux fonctionnent en émetteur et le troisième en récepteur sur deux fréquences différentes. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'bon peut y apporter diverses modifications de forme, de matériaux et de combinai~ sons de ses divers éléments sans pour- celà s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1) Ensemble de sécurité pour l'anticollision et/ou la non pénétration dans une zone dangereuse prévu notamment pour un réseau d'organes de manutention, ponts roulattset portiques, caractérisé en ce qu'il comporte sur chaque organe mobile par exemple de manutention, un ou plusieurs dispositifs de sécurité pouvant être indépendants du point de vue signal et fonctionnant en interliaison mutuelle avec le dispositif conjugué d'un autre organe mobile et/ou en liaison mutuelle ou interliaison avec un ou plusieurs appareils de simulation d'obstacles par l'intermédiaire de rails porteurs d'énergie électrique aux moyens moteurs desdits organes mobiles ou par des canalisations électriques auxiliaires. 2) Ensemble de sécurité selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque dispositif de sécurité comprend une chaîne d'émission 16, comportant au moins un générateur 20, d'un signal périodique de fréquence fixe et d'amplitude constante, une chaine de réception en courant 17, toutes deux reliées aux rails porteurs d'énergie électrique pour les mobiles à travers un commutateur 15 à deux voies et par un ou plusieurs circuits de découpage 14 et en ce que la chaîne de réception en courant 17 est raccordée par un organe de commande 35 au circuit de commande 38 de la marche ou de l'arrêt des moyens moteurs des organes mobiles. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chaîne de réception en courant 17 comporte le circuit de découplage 14, l'interrupteur 15, un transformateur de courant 23, un dispositif de détection en courant 25 relié à un amplificateur à seuil 37, débitant dans l'organe de commande 35 à travers un dérivateur 31 et un sommateur 32. 4) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chaîne d'émission 16 comprend le générateur 20 débitant à travers un second interrupteur 21 dans un transformateur 19 pour alimenter, à travers le premier interrupteur 15 et le primaire du transformateur de courant 23, la ligne par le circuit de découplage 14. 5) Dispositif selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que l'une au moins des fréquences fixes des générateurs est voisine de ou égale à 100kHz. 6) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que sur la chaîne de réception 17 est branché un test de bon fonctionnement comprenant un détecteur de zéro formé d'un amplificateur de zéro 26 et d'un indicateur 27 permettant d'indiquer un mauvais fonctionnement par le passage dans tout le circuit d'un courant anormalement faible.