Brevet FR2170903A1 — publié le 19730921

La présente invention concerne un dispositif contre les surcharges des ponts roulants, des grues et plus spécialement des grues mobiles. Les nécessités pratiques et les réglementations législatives exigent plus spécialement pour les grues mobiles l'installation de dispositifs contre les surcharges, celles-ci pouvant causer des accidents. Des Dispositifs de sécurité, dont la conception a déåà fait l'objet de plusieurs propositions connues, servent plus particulière- ment a assurer une parfaite stabilité des grues mobiles. Il est à remarquer que notamment les grues sont caractérisées par le fait que le porte à faux de la flèche limite la charge qui peut. être levée sans compromettre la stabilité de l'engin. I1 en résulte, pour des raisons de sécurité, que les grues ne peuvent être sollicitées que jusqu'à une valeur limite. inférieure au taux d'utilisation 100 % de la stabilité. Les dispositifs de sécurité proposés A cet. effet comprennent des appareils électroniques, constitués par des émetteurs d'efforts, de moments et de grandeursgéométriques (angle de relevage et longueur de la fldche, par exemple), et utilisent le principe de comparaison des valeurs réelles et des valeurs préétablies de deux courants ou tensions, lequel principe est connu dans la technique de régulation. les grandeurs réelles mesurées sont traitées dans une unité centraleet comparées en permanence avec les valeurs préétablies mises en mémoire dans cet ordinateur. Dès qu'une sollicitation maximum est atteinte, des signaux sont automatiquement mis à disposition, qui coupent toutes les manoeuvres susceptibles d'augmenter les moments de charge. Pour ces dispositifs connus, le grutier est en principe débarrassé, il est vrai, d'un gros travail consistant & dépailler les indications d'effcr-s e grandeurs géométriques des émetteurs, a l'aide de tatweaus, pendant les travaux de levage, à les comparer et à sub ordonner la continuation des mouvement de grue aux résultats de cette comparaison. Cependant, ces dispositifs connus pre- sentent de graves inconvénients. En effet, les appareils émetteurs-de- pouilleurs électroniques sont très sensibles et ne sont pas conçus pour faire face au service brutal des grues, c'est à-dire qu'ils sont d'une courte durée de service et coûteux, D'ailleurs, si toutefois leur réparation peut être effectuée, celle-ci doit être exécutée en atelier par des agents spécialisés qui sont généralement envoyés sur place seulement après plusieurs demandes du propriétaire de grue pour enlever l'appareil. Elle demande bien du temps et revient cher. le but de la présente invention est de réaliser un dispositif contre les surcharges d'un prix de revient peu élevé, d'une construction robuste et d'une grande facilité de conduite. La solution de ce probleme est basée sur l'idée de supprimer les opérations de dépouillement et de comparaison électronique et d'amener les grandeurs géométriques et les états de forces à un élément de construction spécial par l'intermédiaire de parties mécaniques, cet élément spécial agencé pour recevoir les paramètres correspondants déclenchant le blocage des mouvements de grue susceptibles d'accentuer la sollicitation de l'engin, dès que les valeurs limites admissibles sont atteintes. Ladite idée est réalisée en particulier par le fait qu'une ou des cames sont associées à un ou des bras pivotants munis d'une ou de plusieurs barrières lumineuses ou autres barrieres d'ondes et reliés à un dynamometre attaché à un organe de grue sous charge. Le bras pivotant, dont la position est déterminée par le dynamomètre en fonction des états de forces mises en jeu, peut coopérer avec la came a contours extérieurs adaptés aux paramètres admissibles prédéterminés, tels que angle de relevage et longueur de la flèche, orientation du porte à faux par rapport au véhicule, étayage de l'engin, etc., la came pouvant agir, en fonction de sa position et de celle du bras, sur la barrière lumineuse ou autre barrière d'ondes. Suivant l'invention, la barrière lumineuse est reliée électriquement à un appareil pour la coupure des mouvements de grue susceptibles d'augmenter tous les moments de charge, l'opération de coupure étant avantageusement déterminée automatiquement par l'interruption de la barrière, consécutive à la plongée du bras dans la zone de la came. Conformément à la présente invention, une construction particulièrement peu encombrante est obtenue dans le cas a la came est mobile en rotation et présente quatre segments à contours adaptés aux états d'utilisation du véhicule. Par conséquent, toutes les grues ayant une zone de travail correspondant à un angle d'orientation de floche de 900 maximum il est possible de faire face avec une seule came à tous les états possibles d'utilisation de la grue, à savoir: flèche en porte a faux dans les sens de la marche du véhicule ou sur les longs côtés du chassies de translation, à l'état étayé ou non. Pour qu'il soit toujours tenu compte, dans le fonctionnement du nouveau dispositif, de la charge réelle suspendue au crochet de levage, à l'opposé des dispositifs connus auxquels les véhicules fournissent à 11 état incliné une charge aberrante, la came est fixée sur un arbre solidarisé d'un pendule sur lequel le centre de gravité agit de façon à orienter la came pour tenir compte de la charge réelle, même si le véhicule est incliné. Ledit pendule porte un pendule de contrôle dont l'axe est disposé au-dessus ou au-dessous de l'arbre. Lorsque le pendule principal n'est pas dans la position verticale, cette anomalie peut etre aperçue d'après la non-concordance de la position des deux pendules. I1 y a avantage à ce qu'elle soit indiquée par un signal d'avertissement ou autre signal déclenché par l'interruption d'une barrière lumineuse constituée d'une cellule photo-électrique, prévue sur un pendue, et d'une source de lumière prévue sur l'autre pendule. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pendules plongent par leur extrémité libre dans un liquide destiné à amortir les mouvements de va et vient qui leur sont imprimés et à la came par les mouvements de grue, souvent très forts. Selon une autre caractéristique de l'invention, le segment correspondant de la came (conformé en fonction de la position choisie de la grue: flèche en porte à faux dans le sens de la marche du véhicule ou sur les longs cotés de l'engin étayé ou non) peut être amené dans la zone. de pivotement de la barrière lumineuse du bras pivotant,. au moyen d'un dis-que monté sur l'arbre, muni d'un goujon d'arrêt et coopérant avec un organe de régulation soumis à l'action d'un ressort et présentant quatre évidements disposés à 900 les uns par rapport aux autres, cet organe de régulation solidaire de l'arbre pouvant être placé dans n'importe quelle position d'srpet, à l'encontre du ressort, par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande constitué de préférence par un moteur d'essuie-glace. Dans ces conditions il est possible de sortir le goujon d'arrêt de l'évidement correspondant du disque par une rotation de un tour de l'arbre du moteur d'essuieglace, à l'aide d'un bottier conçu de façon appropriée, entourant l'organe de régulation et se déplaçant axialement sous l'effet guidant d'une came- solidaire de 11 arbre du moteur d'essuie-glace, de faire pivoter l'organe de régulation, ainsi que la came à contours spéciaux, et d'introduire le goujon d'arrêt dans l'évidement suivant du disque. L'opération est terminée; le seet correspondant de la came à contours spéciaux se trouve dans la zone de pivotement de la barrière lumineuse du bras et la came est accouplée avec les pendules. Il est bien évident que l'on peut orienter les segments de came a la main en retirant le goujon d'arrêt de son logement à l'encontre d'un ressort, dans le sens axial, en faisant tourner de 900 l'arbre creux entourant 11 arbre porteur des pendules et portant la came à contours spéciaux, ainsi que le disque, et en engageant le goujon d'arrêt dans le logement suivant. Selon une autre particularité de la présente invention, les possibilités de variation et le domaine d'applications du nouveau dispositif contre les surcharges peuvent être élargis par le fait que l'arbre principal porte plusieurs cames parallèles, a contours spéciaux, écartées les unes des autres, à chacune desquelles est associé un bras pivotant, qui porte (à l'exception des deux bras d'extrémité) deux sources de lumières ou deux cellules photo-électriques orientées en sens opposés et disposées en quinconce. À chacune de ces cames est associée une certaine longueur de flèche pour les grues non télescopiques ou un certain nombre ou fourchette de longueurs de flèche pour les grues télescopiques. Pour que ces cames puissent interrompre les barrières lumineuses dès que les charges maxima sont atteintes, chacune d'entre elles est associée à un bras pivotant qui porte une partie de la barrière lumineuse, auquel cas, pour des raisons d'économies de place et de matières, chacun des bras plonget entre deux cames porte deux cellules photo-électriques ou deux sources de lumière coopérant chacune avec la partie opposée de la barrière lumineuse, solidaire du bras voisin. Afin que le mouvement engendré par le dynamom2tre, en fonction de la charge, puisse être transmis aux bras dans des conditions identiques, ces bras sont fixés sur un axe commun relié à un câble tracteur raccordé par des poulies au dynamomètre, qui est à barreau ductile. Le câble tracteur est attaché à un levier amplificateur des mouvements du barreau ductile, - ,fon à produire une course suffisamment longue pour assuzt > pivotement des bras. Grecs à cette disposition, on peut passer simplement de l'exploitation d'une came à l'exploitation d'une autre came en reliant électriquement l'appareil de coupure à la barrière lumineuse prévue de part et d'autre de cette dernière came. Après quoi les bras formant cette barrière pivotent suivant les variations de sollicitation de la grue et déterminent l'opération de coupure automatique dés que la barrière passe dans la zone de la came. Pendant ce temps, aucune influence n1 est exercée par la position des autres bras par rapport aux cames auxquelles ils sont associés. Le dessin ci-annexé montre à titre d'exemple non limitatif une forme préférée de mise en oeuvre de la présente invention. Dans ce dessin: La figure I est une vue de côté schématique d'un dispositif de sécurité selon l'invention; La figure II est une coupe suivant la ligne II - II de la figure I; La figure III est une coupe suivant la ligne III - III de la figure I. Par i1 est désigné un dispositif de sécurité contre les surcharges fixé par un moyen approprié 13 sur une flèche de grue 12 dont une portion est représentée sur les figures I et III. Le dispositif de sécurité 11 est enfermé dans un carter 14 divisé en deux compartiments 18, 19 par une paroi 17 portant un axe de rotation il et un arbre 16 mobile en rotation dans la paroi 17 et logé dans les compartiments 18, 19. La portion de l'arbre i6 située dans le compartiment 18 porte plusieurs cames 21 à contours circonférentiels conformés en fonction de l'angle de relevage de flèche ç et des autres paramètres influençant la charge ad missile. Chacun des quadrants des cames 21 est agencé pour répondre à l'un des quatre états suivants: grue étayée - grue non étayée - fleche orientée transversalement à l'axe longitudinal de l'engin - flèche orientéeparallèle ment à ce même axe. De plus, chaque came 21 est adaptée à une certaine longueur de flèche pour les grues non télescopiques ou a une certaine fourchette de longueurs de flèche pour les grues télescopiques. La portion de l'arbre 16 située dans le compartiment 19 porte un disque d'arrêt 22 mobile en rotation et pourvu d'un goujon d'arrêt 31. L'extrémité inférieure du disque 22 se raccorde à un pendule 24 dont le bras porte une cellule photoélectrique ou une source de lumière 25. L'extrémité supérieure du disque 22 comporte un axe 26 prévu en prolongement du bras du pendule 24 et auquel est suspendu un pendule de correction 27 dont le bras porte une bague 29, qui entoure avec un certain Jeu l'arbre 16, et la partie 28 d'une barrière lumineuse coopérant avec la cellule photo-électrique ou source de lumière 25. La partie inférieure du compartiment 19 contient un liquide, de préférence visqueux, dans lequel plonge ltextrémité libre des pendules 24 et 27, si bien que les mouvements d-es pendules 24, 27 sont amortis lors des variations de la position angulaire de la flèche 12, solidaire du dispositif de sécurité 11. le goujon d'arrêt 31 pénètre dans l'un de quatre évidements 23 disposés a 90 les uns par rapport aux autres dans un organe de régulation 32 monté immobile en rotation sur l'arbre 16 et mobile axialement à l'encontre de la force d'un ressort 33. L'organe de régulation 32 comporte à son extrémité en regard des évidements 23 une collerette 34 entourée d'un boitier 35 monté, immobile en rotation et mobile axialement à l'encontre d'un ressort 36, sur l'arbre 37 d'un moteur d'essuie-glace 38 fixé au carter 14. Le boitier 35 peut être appliqué contre la face droite de la collerette 34 et retiré a gauche par le moteur 38, par l'intermédiaire d'un goujon 41, qui coopère avec une came 39 montée sur l'arbre 37, jusqu'à ce que l'évidement 23 soit dégagé du goujon 31. 'axe de rotation 15 porte plusieurs bras pivotants 42, qui alternent avec les cames 21 suivant les figures il et III de façon à pouvoir se loger entre ces cames, et qui sont équipés d'un poids d'équilibrage 40 destiné à faciliter les pivotements. Comme le montre la figure I, l'axe de rotation 15 est décalé par rapport à l'arbre 16, de telle façon que les bras 42, disposés dans un même plan, soient situés à l'extérieur de la zone des cames quand ils se trouvent en position verticale. Les bras 42 comportent à leur extrémité libre des barrières lumineuses ou autres barrières ondes. Dans l'exemple représenté, le premier bras 42 est muni d'une source de lumière supérieure 43, alors que le deuxième bras 42 est équipé de deux cellules photo-électrique 44 dont l'une, en regard de la source de lumière 43, est située en prolongement de cette source et coopère avec elle, l'autre étant associée à une source de lumière inférieure 45 disposée sur le troisième bras 42, qui comprend une source de lumière supérieure 46 orientée sur te quatrième bras 42. Ce schéma de disposition des barrières lumineuses se répète pour tous les bras 42. Gn l'a choisi pour réduire au minimum les lignes d'arrivée de courant aux sources de lumière et aux cellules photo-électrique et garantir en meme temps un fonctionnement exempt de pannes consécutives aux influences de lumière involontaire. Les lignes d'arrivée peuvent aussi être requittes au minimum en fixant sur l'axe 15 une ampoule centrale 47, sur-laquelle on branche les conducteurs d'arrivée de courant de lumière aux points 43, 45, -46, etc-. Suivant la figure 1, les bras 42 peuvent présenter des barrières lumineuses 43a, 44a, etc., disposées devant les barrières 43, 44, etc., qui viennent-d'être décrites, du coté des cames 21, et qui font office d'avertisseur. L'axe 15 porte à son extrémité en regard de la flèche 12 une poulie 48, d'Où un cible tracteur 49 passe sur une poulie de déviation 51 et aboutit à un dynamomètre 52 attaché, pour des raisons qui seront exposées plus loin, à la membrure comprimée de la flèche 12. De plus, l'axe 15 est relié par un levier 53 à un ressort de compression 54 agissant à la façon d'un ressort de rappel, à 11 encontre de la force de traction du câble 49. Le dynamomètre 52 est monté à l'état précontraint sous un effort de traction égal à la charge maximum admissible de la flèche 12. Comme ce dynamomètre est fixé sur un élément de construction comprimé, à savoir sur la membrure inférieure de la flèche 12, la précontrainte du barreau 59 est annulée des que la charge maximum est atteinte, si bien que, en cas d'augmentation de cette charge, le dynamomètre 52 se détacherait de ses points d'ancrage 55 et demeurerait ainsi intact, par exemple en cas de coupure arbitraire du dispositif de sécurité 11. Bien entendu, le dynamomètre 52 peut être précontraint sous un effort de compression égal à la charge maximum. Dans ce cas, il doit être attaché à un élément de construction tendu de la grue. Le câble 49 est fixé par son extrémité libre sur un levier 56 qui est monté sur un axe de pivotement 57 à poste fixe et dont la course de pivotement correspond par exemple à la distance h, indiquée dans la figure III. Ce levier 56 est maintenu appliqué par un ressort de traction 58 contre une butée 61 solidaire du barreau 59. Le mode de fonctionnement du dispositif contre les surcharges qui vient d'être décrit est le suivant: lorsque la grue est inclinée et la flèche 12 amenée à sa position de travail, par exemple à -o"e e in- diquée dans la figure 1, le pendule 24 compense cee 'inaisons en déterminant l'orientation verticale des cames 2- par l'intermédiaire de l'organe de régulation 32 solidarisé de l'arbre 16. Dans la zone de pivotement des bras 42, tiretée dans la figure I, est ainsi placé le segment à contours spéciaux de la premièrecame 21 correspondant à la plus forte sollicitation pour des conditions géométriques déterminées, cette sollicitation étant atteinte quand la barrière lumineuse 43, 44 pénètre dans la zone de ladite came 21. Dès que la grue est sous charge, la pré- contrainte du dynamomètre 52 est relaxée, ce qui a pour effet de diminuer la longueur du barreau 59 et, partant, de faire pivoter le levier 56 vers le barreau 59 à 11 aide de la butée 61, de rappeler le câble 49 dans la même direction, de faire tourner la poulie 48 dans le sens des aiguilles d'une montre et de faire pivoter les bras 42 vers l'arbre 16. La barrière lumineuse 43a, 44a une fois plongée dans la zone de la première came 21, l'interruption du faisceau lumineux de cette barrière provoque l'émission d'un signal #d'avertissement qui, quand la sollicitation de la grue augmente, est suivi de la plongée de la barrière lumineuse 43, 44 dans la zone de la première came 21, de 11interruption du trajet lumineux de cette barrière et de la coupure automatique de tous les mouvements de grue susceptibles d'aggraver la solli- citation. Si pour une raison quelconque, la liai- son des bras 42 avec le dynamomètre 52 était interrompue, par exemple par 11 effet de la rupture du cible 49, les mouvements de grue préjudiciables seraient empêchés au moyen du ressort 54, qui déplacerait l1extrémité libre des bras 42 vers x- térieur, dans la zone d'une poche de sureté 62 destinée à interrompre les trajets lumineux des barrières prévues sur ces bras 42. Si l'on modifie l'état d'utilisation de la grue en amenant par exemple la flèche 12 de sa position transversale à l'axe longitudinal de l'engin à la position psrallè- le à cet axe, il n'y a à adapter le dispositif de sécurité li au nouvel état d'utilisation de l'engin qu'en mettant en marche le moteur d'essuie-glace 38, ce qui a pour effet d'im- primer à l'arbre 37 une rotation de un tour, de déplacer ainsi le goujon 41 le long de la came 39, de retirer le goujon 31 de son évidement 23, par l'intermédiaire du boîtier 35 et de l'organe de régulation 34, de l'introduire dans ltévidement suivant 23, disposé à 900 par rapport à l'autre évidement 23, et de faire tourner de 900 l'arbre 16 et les cames 21. D'autre part, si l'on modifie la longueur de flèche, il ne faut, pour adapter le dispositif 11 à la nouvelle longueur, qu'enclencher la cellule photo-électrique associée à la came 21 correspondant à cette longueur, c'està-dire qu'il faut la relier électriquement à 11 appareil de coupure. Ensuite, le signal n'est émis en dépit du pivotement de tous les bras 42 que lorsque la came 21 sépare optiquement la cellule de sa sources de lumière. Il va sans dire qu'on pourrait également enclencher les différentes sources de lumière, mais l'utilisation de conducteurs de lumière alimentés par une source de lumière centrale selon l'invention offre l'avantage d'être plus stre et de permettre d1économiser des lignes électriques. De ce qui précède, il résulte que le dispositif contre les surcharges selon l'invention est d'une construction très simpleet d'une grande résistance aux chocs produits par la manoeuvre des grues. Ce dispositif peut donc être appliqué aux engins de levage et autres appareils analogues dont la charge est limitée par plusieurs grandeurs ou influences. Revendications 1. - Dispositif contre les surcharges des ponts roulants, des grues et plus spécialement des grues mobiles, remarquable en ce qu'une ou des cames sont associées à un ou des bras pivotants munis d'une ou de plusieurs barrières lumineuses ou autres barrières d'ondes et reliés à un dynamomètre attaché a' un organe de grue sous charge. 2. - Dispositif selon la revendication 1, remarquable en ce que la barrière lumineuse déplacée en fonction du dyna momètre est reliée électriquement à un appareil pour la coupure des mouvements de grue susceptibles d'augmenter tous les moments de charge. 3. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce que l'opération de coupure est déterminée automatique ment par l'interruption de la barrière. 4. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, remarquable en ce que la came est mobile en rotation. 5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que chacune des cames présente quatre segments à contours adaptés aux états d'utilisation du véhicule. 6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, remarquable en ce que la came est fixée sur un arbre solidarisé d'un pendule. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, remarquable en ce que ledit pendule porte un pendule de contrôle dont l'axe est disposé au-dessus ou au-dessous de l'arbre. 8. - Dispositif selon la revendication 7, remarquable en ce qu'une cellule photo-électrique est prévue sur un pen dule et une source de lumière sur l'autre pendule. 9. - Dispositif selon la revendication 7 ou 8, remarquable en ce que les pendules plongent par leur extrémité libre dans un liquide amortisseur. 10. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que l'arbre est pourvu d'un disque muni d'un goujon d'arrêt et coopérant avec un organe de régulation soumis à l'action d'un ressort et présentant quatre évidements disposés à 900 1e8 uns par rapport aux autres, cet organe de régulation soli- daire de l'arbre pouvant être placé dans n'importe quelle position d'arret, à l'encontre du ressort, par l'inter médiaire d'un mécanisme de commande constitué de préfé rence par un moteur d'essuie-glace. 11. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, remarquable en ce que l'arbre principal porte plusieurs cames parallèles, à contours spéciaux, écartées les unes des autres, à chacune desquelles est associé un bras pivotant, qui porte (à l'exception des deux bras d'extrémité) deux sources de lumière ou deux cellules photo-électriques orientées en sens opposés et disposées en quinconce. 12. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que les bras portent en plus des barrières de commande de l'appareil de coupure des barrières d'avertissement préliminaires. 13. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, remarquable en ce que le ou les bras sont fixés sur un axe relié à un cable tracteur raccordé par des poulies au dynamomètre, qui est à barreau ductile. 14. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, remarquable en ce que le dynamomètre est pré contraint sous un effort égal à la charge maximum. 15. - Dispositif selon la revendication 14, remarquable en ce que le dynamomètre est fixé sur un élément de construc tion comprimé de la grue. 16. - Dispositif selon la revendication 15, remar7e en ce que le dynamomètre est fixé sur la membrure com -imée de la flèche de grue. 17. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 a 16, remarquable en ce que l'axe de rotation est de préférence relié à un ressort, a l'encontre de faction du cable tracteur, tandis qu'une poche de sûretés associée aux barrières, est disposée à l'extérieur de la zone de la came à contours spéciaux. 18. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, remarquable en ce que les sources de lumière sont formées par des conducteurs venant d'une ampoule centrale.