Brevet FR2175088A1 — publié le 19731019

L'invention concerne un dispositif destiné à l'alimentation en énergie d'appareils consommateurs mobiles par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation partant d'un emplacement de branchement à poste fixe et allant à l'appareil utilisateur. Ce dispositif se compose dtun tambour d'enroulement pour la canalisation d'alimentation, affecté à l'appareil consommateur, d'un moteur d'entratnement pour ltentratnement en rotation dans les deux sens du tambour et d'une installation de commande du moteur d'entratnement pour la régulation de la tension de traction produite dans la canalisation d'alimentation lors du déplacement de l'appareil consommateur. Des dispositifs de ce genre servent, lors du déplacement de l'appareil consommateur, par exemple une grue, une pelle mécanique ou analogue, à enrouler et dérouler une canalisation d'alimentation partant d'un emplacement de branchement à poste fixe, en correspondance avec le chemin parcours par i'ap- pareil consommateur. I1 est nécessaire dans ce cas que la tension de traction dans la canalisation d'alimentation, qui peut con sister en un câble, un tuyau souple à fluide de pression, ou plusieurs canalisations de ce genre, groupés à volonté en une même unité de canalisation, ne dépasse pas une valeur de tension supérieure prédéterminée, ni descendre au-dessous d'une valeur minimale également prédéterminée. Pour remplir cette condition, il est connu d'affecter au tambour, comme moteur d1entrainement, un moteur à rotor à bague de frottement et de prévoir un fléau supporté en porte à faux et soutenue élastiquement qui palpe la canalisation d'alimentation et règle la valeur des résistances pour le moteur en dépendance de la position de la canalisation. Cependant une telle réalisation n'est utilisable que pour des appareils consommateurs qui se déplacent très lentement, car l'installation de commande ne répond pas assez rapidement dans le cas de très grandes vitesses d'enroulement et d'accélérations très importantes.En outre, un tel fléau occupe un espace considérable et par conséquent ne peut être monté que difficilement sur un appareil consommateur0 Enfin, une telle construction nécessite une dépense inadmissible en paliers, rouleaux de soutien, etc00 Un autre dispositif connu prévoit, entre le tambour et le moteur d'entralnement, un mécanisme planétaire intercalé , dont l'organe de support de la roue planétaire est monté de telle sorte que la position de la roue planétaire dépende de la grandeur du moment transmis.Le déplacement de la roue planétaire qui se produit lors d'un changement de ce couple est prélevé pour une modification des résistances dans le circuit de commande du moteur d'entraînement, Une telle exécution n'est utilisable indépendamment de la dépense de construction, que dans les conditions de service qui doivent être considérées comme quasi-statiques. En outre, il est connu de supporter l'ensemble de ltentratnement du tambour et l'arbre de tambour en porte à faux et de le soutenir au moyen d'un ressort de telle manière que l'entraînement oscille plus ou moins suivant la grandeur du couple produit ou de la traction exercée. Le déplacement d'oscillation limité par des butées sert à nouveau au réglage de la valeur des résistances du moteur habituellement utilisé pour ltentratnement. Dans ce mode d'exécution, des masses relativement importantes participent au déplacement d'oscillation, ce qui, dans le cas de secousses sur appareil consommateur a pour effet des modifications non désirées des résistances et en conséquence un mode de fonctionnement irrégulier du dispositif. On connais également un mode d'appui du moteur électrique d'entratnement du tambour au moyen d'un ressort, d'une manière telle que la tension de ressort soit une mesure pour la tension de traction produite dans la canalisation d'alimentation. Dans ce cas seule le carter de stator du moteur qui est centré sur l'axe d'oscillation participe au déplacement d'oscillation , de sorte que les secousses éventuelles de l'appareil consommateur ntont pas d'effet. Cependant, ici aussi, le déplacement du stator ne constitue que dans des conditions quasistatiques une mesure satisfaisante pour la tension de traction de la canalisation.Dans des conditions dynamiques, le déplacement du stator constitue simplement une mesure pour le couple de rotation transmis sur le tambour à grande inertie et agissant entre le tambour et le moteur d'entraînement. Enfin, on connaît un dispositif dans lequel, à l'aide d'instruments de mesure, sont saisis différents paramètres caractéristiques du processus d'enroulement et de déroulement, par exemple le diamètre d'enroulements la vitesse d'enroulement 'accélération d'enroulement, etc... qui sont transmis à un amplificateur pour l'alimentation d'accouplements électromagnétiques entre le moteur d'entraînement et le tambour. L'amplificateur commande ainsi de son caté le moment du couple à transmettre par leurs accouplements.Un tel dispositif exige, pour la saisie des différents paramètres, pour l'amplificateur ltaccou- plement magnétique, etc.. une dépense de construction élevée qui est presque doublée dans le cas d'une exploitation à quatre quadrants, pour laquelle deux amplificateurs, deux accouplements électromagnétiques et deux moteurs d'entraînement sont nécessaires. Cependant, une exploitation à quatre quadrants est incommode dans le cas de conditions dans lesquelles les appareils consommateurs se déplacent avec des accélérations et des vitesses élevées et où le tambour de son côté constitue une masse importante. L'invention a pour but de réaliser, même dans le cas de grandes vitesses et accélarations de l'appareil consommateur et de grandes masses de tambour, la conservation d'une tolérance admissible de tension de traction dans la canalisation d'approvisionnement , avec un dispositif qui soit en même temps simple et de coût favorable, A cet effet, le dispositif est caractéri sé en ce qu'au tambour est affecté un organe de guidage qui dévié, par domaine, la canalisation d'approvisionnement à une certaine distance de son point d'entrée ou de sortie sur le tambour, avec, pour cet organe de guidage, un indicateur de mesure , qui fournit la grandeur dune composante de force de la force de réaction introduite par le guidage dans la canalisation d'alimentation, et qui la convertit en une grandeur de commande pour le moteur d'entrainement du tambour. Une telle constitution avec une saisie directe d'une grandeur proportionnelle à la tension de traction à partir de la canalisation d'approvisionnement , assure un minimum de perte de temps et d'erreurs de mesure et permet de communiquer au moment du couple transmis par le moteur sur le tambour, dans chaque phase de fonctionnement, toute grandeur qui, dans les conditions dynamiques intervenant, est nécessaire pour respecter une tolérance de tension de traction prédéterminée dans la canalisation d'alimentation. Une autre construction du dispositif de l'invention prévoit que, comme organe de guidage, est prévu un arc de cercle à galets imposant un profil de circulation pour la canalisation d'alimentation. Ce guidage comprend, unepremièrepartie à poste fixe et une seconde partie guidée à déplacement limité, actionnant un instrument de mesure à fonctionnement quasistatique, cette voie de guidage restant en permanence en prise avec la canalisation à l'intérieur de la totalité de son angle au centre, indépendamment du diamètre d'enroulement du tambour0 La voie de guidage de la première partie de l'arc à galets peut alors, au point d'entrée tangentielle d'une canalisation d'alimentation se déroulant du tambour avec un diamètre d'enroulement maximal, se raccorde à la voie de guidage définie dans son ensemble par l'arc à galets dans la voie de guidage de la seconde partie en arc à galets.Une telle constitution assure avec une faible dépense de construction, une saisie quasistatique de la composante de force en excluant toute correction tenant compte du diamètre d'enroulement variables L'obtention d'un degré particulièrement élevé de précision peut en outre être favorisée par le fait que la seconde partie de l'arc à galets est coulissante parallèlement à la bissectrice de son angle d'enroulement avec la canalisation d'alimetation. La description ci-après se rapporte à des exemples de réalisation de l'invention représentés aux dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'un appareil consommateur d'énergie déplaçable avec un dispositif d'alimentation conforme à l'invention. - la figure 2 est une représentation partielle du dispositif d'alimentation à plus grande échelle; - les figures 3 à 5 montrent divers schémas par blocs. La figure 1 montre un appareil consommateur d'énergie 4 déplaçable le long d'une voie 1 en direction des flèches 2,3 qui n'a été représenté que d'une manière schématique par son châssis. Sur cet appareil est monté à rotation un tambour d'enroulement 5 qui peut être entraîné en des directions opposées par un moteur représenté dans les figures 3 à So Ce tambour 5 sert à l'enroulement d'une canalisation d'alimentation 6 en fonction des déplacements de l'appareil consommateur 4.La canalisation d'alimentation 6 partant d'un endroit fixe, par exemple prévu dans le sol 7,parvient dans son déroulement du tambour 5 à un entonnoir de guidage 8 à travers lequel la canalisation, dans l'exemple représenté, est déposée sur le sol 1. Pour la commande du moteur d'entraînement du tambour 5, est prévu un dispositif représenté schématiquement en 9 dans la figure 1 qui est représenté plus en détail dans la figure 2, ainsi que dans les figures 3 à 5, et sera décrit dans la suite, Comme on le voit mieux dans la figure 2, le dispositif 9 contient un organe de guidage 10, qui, dans l'exemple représenté est constitué comme un arc à galets0 Cet arc à galets guide la canalisation d'alimentation 6 à une certaine distance du point où elle quitte le tambour, ou y entre, de telle sorte que la canalisation reçoit , dans le domaine du changement de direction, un parcours en forme de section d'arc de cercle. Grâce à ce changement de direction, est introduite dans la canalisation d'alimentation 6 une force de réaction , qui est proportionnelle à la tension de traction existant dans la canalisation. Un appareil indicateur 11 affecté à l'organe de guidage 10 sert à déterminer une composante de force P de cette force de réaction provoquée par le changement de r direction et à la convertir en une grandeur de commande pour le moteur d'entratnement du tambour So En raison de la propor- tionalité de la force de réaction dans la canalisation d'alimentation, ainsi qu'à la tension de traction dans celle-ci la composante de force Pz déterminée, forme une grandeur proportionnelle à la tension de traction, qui peut être prélevée directement pour la commande du moteur d'entratnement. Dans le domaine compris entre organe de guidage 10 et le tambour 5 le profil de la canalisation d'alimentation se modifie en dépendance du diamètre d'enroulement, c'est à dire en dépendance de la longueur de canalisation restant encore enroulée sur le tambour. La partie de la canalisation dans ce domaine 6' représentée correspond à celle d'un diamètre d'enroulement minimal, et la partie représentée en 6" en traits points (figure 2) correspond à un diamètre d'enroulement maximal. En vue d'assurer que la composante de force Pr déterminée est indépendante du diamètre d'enroulement sur le tambour et ne nécessite pas de correction de ce point de vue, l'organe de guidage 10 est composé de deux parties.Une première partie tournée vers le tambour 5 est soutenue à poste fixe relativement au tambour avec un angle au centre 13, et une second partie 14 avec un angle au centre 15 est guidé à coulissement limité le long de la bissectrice de son angle au centre 16o Un tel coulissement n'est pas observable lorsque le dispositif de mesure de force de l'instrument de mesure 11 exécute une mesure quasi-statique et est, par exemple, constitué par une capsule sensible à la pression ou à la traction. La disposition des pièces 12,14 de l'organe de guidage ou de l'arc à galets 10 est choisie de telle manière que le profil de guidage défini par la partie 14 qui s'étend entre les points 17, 18 est , indépendamment du diamètre d'enroulement éventuel sur le tambour, est constamment en prise d'entraînement avec la canalisation d'alimentation 6o En correspondance, le profil de guidage de la première partie 12, qui s'étend entre les points 19, 17 se raccorde, au point d'entrée de tangence 17 d'une canalisation d'alimentation 6" se déroulant du tambour 5 pour un diamètre angulaire maximal, à l'organe de guidage 10 dans le voie de guidage 17.18 de la seconde partie 14. La première partie 12 de l'organe de guidage 10 qui est à poste fixe est en prise de guidage avec la canalisation d'alimentation, avec un angle d'enroulement qui est proportionnel au diamètre d'enroulement du tambour 5. La partie 12 de l'organe de guidage 10 assure ainsi que la composante de force Pr déterminée, par rapport à la seconde partie coulissante 14 de l'organe de guidage 10 a toujours la même direction coïncidant avec la bissectrice de l'angle au centre 16.La grandeur de l'angle au centre 13.15 qui est nécessaire dans cette disposition et cette constitution de l'organe de guidage, peut être determinée sans difficulté, pour une différence de diamètre d'enroulement donnée, et pour une disposition donnée du tambour 5 par rapport à l'entonnoir de guidage 8, au moyen d'une simple opération de calcul ou par voie géométrique. Comme on le voit d'après les figures 3 à 5, l'ins- trument de mesure est une partie constituante d'un circuit de réglage qui fonctionne de la manière suivante : Dans la figure 3, l'instrument de mesure 11 fournit son signal (électrique) proportionnel à la tension de traction, par une canalisation 20, à une installation électrique de comparaison de valeur de consigne et valeur réelle 21, qui compose cette valeur de signal avec une valeur de signal délivrée par un indicateur de valeur de consigne 22, par exemple un potentiomètre0 De signal obtenu de manièe usuelle à partir de la différence entre ces valeurs est délivré , par une canalisation 23, à un pont redresseur 24, dont la commande provoque une modification correspondante de la tension d'excitation amenée au moteur à courant continu 25 par la canalisation 260 De cette manière, le courant d'excitation du moteur 25 est influencé de telle sorte qu'on obtient chaque fois la vitesse de rotation et le couple qui communiquent à la canalisation d'alimentation 6 La traction désirée à l'intérieur des limites prescrites. La transmission de force a lieu par l'intermédiaire de l'arbre 27 (représenté schématiquement) et d'un mécanisme à engrenages intercalé entre le moteur 25 et le tambour 5. Avec le moteur 25 est en outre accouplé un frein qui, dans les pauses de fonctionnement est commandé pour immobiliser le moteur, par l'intermédiaire d'une unité électrique 30 et de la canalisation 31. Dans le schéma par blocs de la figure 4, il est prévu, comme moteur d'entratnement, au au lieu d'un moteur à courant continu 25, un moteur à courant triphasé à rotor à cage 32, dont les moments sont commandés en dépendance de la fréquence et de la tension d'un transformateur statique 330 La commande de ce transformateur a lieu de manière analogue au schéma par blocs de la figure 3. dans lequel est employé un moteur à courant triphasé à rotor à bague de friction 34, les courants obtenus dans son rotor étant redressés dans une unité appropriée 35. Le courant redressé est alors connecté et déconnecté au moyen d'un contacteur électronique, sur l'interrupteur hacheur proprement dit avec un rapport de cadence déterminé, de sorte que, suivant cette cadence, il s'écoule un courant d'intensité moyenne, ou plus petite, ou plus grande.Le rapport de cadence de son côté, ou la séquence d'impulsions, ou les deux, sont commandés de manière analogue au schéma par blocs des figures 3 & 4, par l'installation de comparaison de valeur réelle et valeur de consigne 21 de la manière décrite à propos de la figure 1. Le dispositif de l'invention fonctionne comme on le voit avec une grande sensibilité et un pouvoir de réponse rapide, tout en étant de construction simple et de prix relativement bas. En outre, dans le cas du dispositif à fonctionnement quasi-statique de l'exemple décrit ci-dessus, l'influence de facteurs pertubateurs est exclue, ou tout au moins considérablement diminuée. Dans le cadre de l'invention diverses variantes restent possibles. Par exemple, on peut prévoir organe de guidage en une seule partie et le suspendre par exemple à pivotement en rotation (comme un rouleau) de telle sorte qutil se déplace, en fonction de la direction d'orientation de la canalisation d'alimentation, qui dépend du diamètre d'enroulement, symétriquement entre l'organe de guidage et le tambour0 Dans un tel cas, on peut être assuré, par une disposition adéquate de l'instrument de mesure de forces que celui-ci fournira toujours une composante de force dépendante du diamètre d'enroulement. Cependant, un tel changement de position introduit le cas échéant un facteur perturbateur dans l'opération de mesure, qui peut être négligeable dans certains cas. En outre, dans le cas d'un arc à galet en deux parties , la partie la plus éloignée du tambour peut être montée de manière à pivotement limité, auquel cas l'axe de support est disposé près de l'emplacement de transition entre les parties et transversalement à la direction de déplacement de la canalisation d'alimentation. R E V E N D I C A T I O N S 10/ Dispositif pour l'alimentation en énergie d'appareils consommateurs mobiles par une canalisation partant d'un point de branchement fixe vers l'appareil utilisateur, constitué par un tambour d'enroulement de canalisation, un moteur d'entrainement à deux directions et une installation de régulation de la tension de traction exercée sur la canalisation par le déplacement de l'appareil, dispositif caractérisé en ce que, près du tambour , est prévu un organe de guidage (10) qui dévie la canalisation (6) à une distance de son point d'entrée sur le tambour avec un instrument de mesure fournissant une valeur d'une composante de force de la réaction introduite dans la canalisation par la déviation et qui convertit cette valeur en une grandeur de commande pour le moteur du tambour. 20/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de guidage est constitué par un arc à galets (10) qui impose à la canalisation dans un certain domaine un parcours de déplacelnent en forme de section d'arc de cercle, organe comprenant une première partie fixe par rapport au tambour et tournée vers celui-ci (12) et une seconde partie (14) à mobilité limitée relativement à la première partie actionnant un instrument de mesure (11) à fonctionnement quasistatique, la voie de guidage de cet organe à galets restant en permanence en prise avec la canalisation d'alimentation à l'intérieur de la totalité de son angle au centre, indépendamment du diamètre d'enroulement momentané du tambour0 30/ Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la seconde partie (14) de l'organe à galets (10) est coulissante parallèlement à la bissectrice (16) de son angle d'enroulement (15) de la canalisation (6) 4 / Dispositif suivant l'une des revendi cations 2 ou 3, caractérisé en ce que la voie de guidage (1917) de la première partie (12) de l'organe à galets (lO) se raccorde à la voie de guidage (17,18) de la second partie (14) de l'organe à galets (10) au point d'entrée tangentielle (17) d'une canalisation d'alimentation se déroulant du tambour avec un diamètre d'enroulement maximal, 5o/ Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'instrument de mesure (11) est une partie constituante d'un circuit de régulation comprenant une installation de comparaison de valeur réelle et valeur de consigne (21), dont le signal de sortie constitue le signal de commande pour le moteur d'entraînement (25-32-3') du tambour (5)0