Brevet FR2212283A1 — publié le 19740726

L'invention est relative à un dispositif de commanderdlùnè r ; 5 8 variation de la vitesse, notamment de descente, d'un appareil de levage destiné à poser ou à prendre un élément sur une surface dont l'altitude est variable, cette surface étant constituée, en particulier, par la surface supérieure d'un empilage de hauteur variable déléments d'épaisseur variable, cet appareil de levage comprenant des moyens de préhension des éléments, à déplacement vertical, et des moyens propres à entrainer, à vitesse variable, les moyens de préhension. L'invention concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, un appareil de levage propre à se déplacer en translation, sur un chemin de roulement, et comportant une traverse à laquelle sont suspendus les moyens de préhension, cet appareil servant à manoeuvrer des brames de métal, c'est-à-dire des lingots aplatis, de grandes dimensions à la sortie d'une ligne de fabrication pour constituer des empilages de stockage, notamment dans une aciérie. Lorsqu'un appareil de levage doit, par exemple, poser un élément, c'est-à-dire une charge, sur une surface, il est souhaitable que la vitesse de descente de l'élément sur la surface soit aussi réduite que possible. Toutefois, cette exigence va à l'en- contre d'une rapidité d'exécution de l'ensemble du mouvement de descente, de telle sorte qu'on doit prévoir une grande vitesse de descente pour la majeure partie de la course et un ralentissement au voisinage de la surface sur laquelle doit être déposé l'élé- ment, pour que ce dernier arrive sur ladite surface avec une vitesse réduite. Ce problème se complique lorsque la surface sur laquelle doit être déposé l'élément a une altitude variable et que l'en- semble de l'appareillage doit travailler dans des conditions sévères telles que température élevée, présence de poussières, comme c'est le cas dans une aciérie. L'invention a pour but, surtout, de rendre le dispositif de commande du genre défini précédemment tel qu'il réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tel qu'il apporte une solution simple et fiable au problème évoqué précédemment. Selon l'invention, le dispositif de commande du genre--en question est caractérisé par le fait qu'il comprend un détecteur de Frésence du type radar monté sur les moyens aepréhensian de manière à se déplacer. verticalement avec eux, ce détecteur comprenant un émetteur de faisceau et un récepteur, et étant disposé sur les moyens de préhension de telle sorte que le faisceau émis par l'émetteur coopère avec ladite surface d'altitude variable de manière telle que le récepteur reçoive le faisceau de l'émet- teur lorsque la distance verticale entre la surface d'altitude variable et les moyens de préhension franchit un seuil déterminé, la variation de l'énergie reçue par le récepteur commandant la variation de vitesse des moyens de préhension. De préférence, le détecteur travaille par réflexion de faisceau sur la surface d'altitude variable. Dans le cas d'un appareil de levage destiné à manoeuvrer des brames, les moyens de préhension sont constitués par des pinces articulées sur une traverse déplacée verticalement par des moyens d'entrainement ; le détecteur est alors monté avantageusement sur la traverse, du côté de cette dernière éloigné des extrémités des pinces destinées à saisir les brames, ledit émetteur et ledit récepteur étant reliés par des guides d'ondes de forme recourbée, dirigés vers le bas, à des antennes, notamment en cornet, situées au voisinage des extrémités des pinces propres à saisir les brames, mais au-dessus de ces extrémités, des bras coudés parallèles aux guides d'ondes supportant les antennes. Les antennes sont situées de préférence de part et d'autre de la dimension longitudinale des moyens de préhension, les guides d'ondes de forme coudée étant sensiblement situés dans un plan perpendiculaire a' ladite dimension longitudinale. Avantageusement, les bras coudés sont ports par une co- tence orientée suivant la dimension longitudinale des moyens de préhension, ladite potence étant articulée sur un axe horizontal perpendiculaire à ladite dimension longitudinale des moyens de préhension ; on prévoit des moyens, notamment hydrauliques, permettant de relever les bras coudés et les guides c'ondes. De préférence, les moyens de relevage de ces bras sont agencés de manière que, lors de la descente des moyens de préhension, si un obstacle vient heurter lesdits bras, ces derniers peuvent tourner autour de l'axe horizontal d'articulation de la potence. Les moyens hydrauliques de relevage des bras coudés et des guides d'ondes sont avantageusement mis en action lorsque les moyens de préhension viennent saisir une brame à la sortie d'une ligne de fabrication. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation préféré qui va être décrit avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif. La fig. 1 de ces dessins montre, schématiquement, une traverse à pince portée par un appareil de levage du type semiportique pour la manoeuvre de brames, à la sortie d'une ligne de fabrication, cette traverse étant équipée d'un dispositif de commande des variations de sa vitesse de descente conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue schématique de droite par rapport à la fig. 1. La fig. 3, enfin-, est une vue en élévation, à plus grande échelle, du dispositif de commande conforme à l'invention. En se reportant à la fig. 1, on peut voir la sortie S d'une ligne de fabrication de brames 1 (ou lingots aplatis) de métal, notamment d'acier. Des rouleaux 2 parallèles sont prévus pour l'-avancement de ces brames. A la sortie S, un appareil de levage constitué par un semiportique 3,dont une partie seulement est visible sur le dessin, est prévu pour prendre la brame 1 qui se trouve sur les rouleaux 2, la soulever, la déplacer suivant une direction perpendiculaire à la direction longitudinale de la ligne de fabrication, et la poser sur un empilage 4 (fig. 2) situé d'un côté ou de l'autre de la ligne de fabrication. Ce semi-portique 3 comprend des moyens de préhension constitués par une pince multiple 5, mobile verticalement, suspendue par des câbles 6 à des moyens de levage 7 constitués par des treuils entraînés par des moteurs électriques (non montrés). L'ensemble de ces moyens de levage est agencé de manière que la vitesse de descente de la pince 5 peut prendre au moins deux valeurs correspondant, respectivement, à une descente rapide (de l'ordre de io'métres par minute) et à une descente lente (de l'ordre de un mètre par minute). Deux colonnes de guidage du mouvement vertical d'une traverse 12 portant la pince 5 sont prévues et comprennent chacune deux éléments cylindriques télescopiques 8, 9 coulissant l'un dans l'autre et solidaires respectivement du semi-portique et de la traverse. La pince multiple 5 est constituée par une pluralité de pinces individuelles 10 comprenant chacune deux branches lova, lOb, articulées vers leur extrémité supérieure sur des axes 11, parallèles à la direction longitudinale de la ligne de fabrication, portés par la traverse-support 12. Sur cette traverse sont fixées les chapes portant les poulies d'enroulement 13 des cabIes 6. Les extrémités inférieures 14 des branches loua, lOb, sont destinées à venir serrer les bords longitudinaux des brames, comme visible sur la fig. 2. Ces extrémités 14 comportent un renflement arrondi permettant d'exercer un meilleur serrage.L'ouverture ou la fermeture des branches loua, lOb d'une pince individuelle est commandée par un vérin hydraulique 15 disposé transversalement, comme visible sur la fig. 2, entre les extrémités supérieures 16 des branches d'une même pince 10. L'ensemble des vérins des différentes pinces individuelles 10 est alimenté par une groupe hydraulique 17. En fonction de la masse à manutentionner, on sélectionne le nombre de pinces individuelles 10 actives destinées à fonctionner simultanément. Ce nombre. est d'autant plus grand que la masse est plus grande. Un dispositif 18 est prévu pour commander le passage des moyens de levage de la vitesse rapide de descente de la pince 5 portant une brame, à la vitesse lente, lorsque la brame 1 arrive au voisinage de la surface-de la brame supérieure d'un empilage 4. Ce dispositif 18 comprend un détecteur de présence du type radar comportant un émetteur de faisceau 19 et un récepteur 20 schématiquement représentés sur la fig. 2. Lesdits émetteur et récepteur sont reliés, respectivement, à une antenne en- forme de cornet 21, 22. L'émetteur 19cet le récepteur 20 sont montés au-dessus de la traverse 12 de manière à être éloignés au maximum de la brame 1, laquelle, à la sortie de la ligne de fabrication, est à une température de l'ordre de 700 à 8000C. Cette disposition permet d'éviter un-échauffement préjudiciable de l'émetteur et du récepteur par la source de chaleur constituée par la brame 1. On peut compléter cette disposition par la mise en place d'une plaquette isolante (fig. 3) séparant thermiquement l'émetteur et le récepteur 19 et 20 des guides d'ondes 25, 26. La plaquette p est serrée entre deux collerettes prévues, comme visible sur la fig. 3, à une extrémité du guide d'onde et sur le coffret de l'émetteur et du récepteur. Les antennes (ou cornets) 21 et 22 sont situées de part et d'autre de la direction longitudinale de la pince 5 et des brames et sont disposées au voisinage des extrémités 14 des branches loua, lOb, mais au-dessus du niveau de ces extrémités, comme visible sur la fig. 2, de façon qu'il existe un dégagement suffisant au-dessous desdites antennes et que les risques pour ces dernières de heurter un obstacle soient réduits. Les cornets 21, 22 sont portés par des bras coudés 23, 24 formés, par exemple, par deux tubes parallèles comme visible sur la fig. 3. Ces bras sont situés dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la ligne de fabrication et comprennent une partie supérieure sensiblement horizontale 23a, 24a et une partie dirigée vers le bas 23b, 24b qui s'écarte progressivement de l'axe de la pince 5. Les cornets 21 et 22 sont reliés, respectivement, à lémet- teur 19 et au récepteur 20 par des guidés d'ondes 25, 26 ayant la même forme coudée que les bras 23 et 24. Le dispositif de commande 18 est avantageusement monté sur une potence 28 (fig. 1 et 3) orientée suivant l'axe longitudinal de la pince 5 et articulée sur un. axe 29 horizontal et perpendiculaire audit axe longitudinal de la pince 5. Comme visible sur les dessins, lorsque la potence 28 occupe une position horizontale, le faisceau d'ondes émis par le cornet 21 est dirigé obliquement de manière à passer sous une brame serrée par la pince 5. Le dispositif détecteur radar travaille par réflexion sur la surface d'altitude variable M sur laquelle la brame serrée par la pince 5 doit être déposée. Cette surface M d'altitude variable est constituée par la surface de la brame supérieure de l'empilage 4 sur lequel doit être déposée une autre brame.Le faisceau émis par le cornet 21 est reçu par le cornet 22,qui est sensiblement symétrique dudit cornet 21 par rapport au plan vertical médiateur longitudinal de la pince 5, lorsque la réflexion du faisceau se fait sensiblement sur l'axe de la brame supérieure de l'empiiage. Ces conditions sont rernplies lorsque la distance D (fig. 2) entre la face inférieure de la brame serrée par la pince et. la surface supérieure de la brame supérieure de l'empilage est égale à une valeur prédterminée, par exemple 500 nm. L'axe 29 est porté par des supports 30 à paliers solidaires de la traverse 12. Des moyens hydrauliques de relevage de la potence 28 et des bras 23, 24 sont prévus et constitués par un vérin hydraulique 31 à double effet dont le cylindre 31a est articulé sur un axe 32 porté par une chape 33 solidaire de la traverse 12 et dont la tige 31b porte à son extrémité libre une- pièce de liaison 34 dans laquelle est prévue une boutonnière 35 (fig. 3) dont la direction longitudinale est parallèle à l'axe de la-tige. Un axe 36 est engagé, libre en rotation, dans cette boutonnière 34. Cet axe 36 est solidaire d'une pièce 37 liée rigidement å la potence 28. La direction moyenne de la pièce 37 est perpendiculaire à la potence 28. Lorsque la tige du vérin 31 est complètement sortie, ladite potence 28 occupe la position horizontale montrée sur la fig. 3, et l'axe 36 est en butée contre l'extrémité de la boutonnière éloignée du cylindre 31a. Lorsque la tige du vérin 31 rentre dans le cylindre de ce vérin, comme visible sur la-fig. 3, l'axe 36 est tiré de la gauche vers la droite, ce qui commande une rotation de la potence 28, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, entrainant les bras 24, 25 et les cornets 21,22.Ce mouvement de relevage de la potence 28 et des bras est commandé, notamment lorsque la pince 5 vient saisir une brame 1 sur la li- gne de fabrication,pour éviter que les cornets 21, 22 ne rencontrent un obstacle éventuel lors du mouvement de descente de la pince. Les cornets 21 et 22 sont protégés par des tôles repliées 38 en forme de godet ou de sabot dont les bords parallèles a l'axe d'articulation 29 de la potence 28 sont arrondis. Dans ces conditions, lorsque la pince 5 descend une brame sur un empilage, si un godet 38 rencontre un obstacle en raison de la forme arrondie de ses bords, le godet 38 s'écarte dudit obstacle, ce qui s'effectue sans dommage puisque, sous cet effort, la potence 28 va être soulevée et va tourner autour de l'axe 29 dans le sens contraire des aiguilles d'une montré quand on regarde la fig. 3. Ceci est possible puisque l'axe 36 peut se déplacer dans la boutonnière,de l'extrémité de cette dernière éloianée du cylindre du périr 31 vers 1 'autre extrémité de ladite boutonnière. Une bonne protection des cornets 21 et 22 contre un choc sur un obstacle éventuel est ainsi réalisée. Sur la fig. 3 on peut voir, partiellement représentés en trait mixte, la potence 28 et le vérin 31 dans la position relevée qu'ils occupent, lorsque ce relevage est dû à l'action du vérin 31. On prévoit avantageusement une seconde zone defonctionne- ment du détecteur de-présence du type radar afin de détecter la hauteur critique de l'empilage 4 à partir de laquelle il n'est plus possible de poser une brame supplémentaire sur cet empilage. Cette détection intervient dès le début de la descente de la pince 5 et cesse si la hauteur de l'empilage est inférieure à une hauteur H déterminée. Cette zone de détection qui correspond à une course verticale descendante de la pince 5 bien déterminée est contrôlée par des contacts électriques sensibles à la descente de la pince 5. Si la hauteur de l'empilage est supérieure à H, l'antenne réceptrice 22 va recevoir, par réflexion sur la surface supe- rieura de l'empilage, une partie du faisceau émis par l'antenne 2i. Cette détection de la présence de la surface supérieure de l'empilage s'effectuera donc à une altitude supérieure à la hauteur H. Le branchement des contacts électriques cités précédemment est tel que cette détection de présence de la surface supérieure de l'empilage au-dessus de la hauteur H provoque, par exemple, l'allumage d'un voyant lumineux d'alarme et le déclenchement d'une sonnerie, et stoppe le mouvement de descente. Pour permettre-la pose de la brame saisie par. la pince 5, ladite brame devant être la dernière de l'empilage, un opérateur doit intervenir pour shunter cet arrêt. Ceci étant, le fonctionnement d'un appareil de levage équipé d'un dispoPsitif de commande de la variation de vitesse de descente conforme à l'invention est le suivant. La pince 5 est d'abord descendue au-dessus de la sortie S de la ligne de fabrication, de manière à venir saisir une brame 1 se trouvant sur les rouleaux 2. Les branches loua, lOb, des pinces individuelles sont écartées. Pour ce mouvement de descente de la pince 5,on commande, de préférence automatiquement, le relevage de ia potence 28 et des bras 23, 24, par le vérin 31. Lorsque la brame l se trouvant sur les rouleaux 2 a été serrée par la pince 5, cette dernière est soulevée avec la brame 1, et le semi-portique 3 est déplacé pour amener la brame 1 au-dessus d'un empilage 4. Le dispositif 18 a été remis éon position de travail, c'est-àdire que la tige du vérin 31 est complètement sortie. La potence 28 est horizontale et les parties 23b, 24b des bras sont'situes dans des plans verticaux. Dès le début de la descente de la brame 1 sur l'empilage, le dispositif 18 intervient comme sélecteur de hauteur ainsi qu'il a été expliqué précédemment afin de détecter une hauteur critique de l'empilage. Si ledit empilage a une hauteur inférieure à cette hauteur critique, la descente de la pince 5 s'effectue automatiquement, à grande vitesse, jusqu'à ce que le dispositif 18 commande un ralentissement et le passage à faible vitesse pour la pose de la brame 1 sur l'empilage. Comme indiqué précédemment, l1antenne réceptrice 22 reçoit, par réflexion, le faisceau émis par l'antenne émettrice 21 lorsque la distance entre la brame à déposer et la surface supérieure de l'empilage est de l'ordre de 500 mm. A partir de cette détection de la surface supérieure de l'empilage, la pince 5 continue à descendre à grande vitesse sur une hauteur 11 déterminée. Puis le ralentissement de la descente de la brame est commandé, cette opération de ralentissement s'effectuant sur une hauteur 12 Enfin, la descente à petite vitesse s'effectue sur une hauteur 13 qu'on souhaite réduire au minimum. Naturellement, la somme li s 12 + 13 est égale à la distance D, au moment de la détection de la surface supérieure de l'empilage, entre ladite surface et la brame à déposer. La hauteur 13 dépend, notamment, de la précision avec laquelle l'altitude de la surface supérieure de l'empilage est détectée. Cette hauteur 13 est de préférence supérieure à deux fois l'incertitude absolue avec laquelle est détectée-l'altitude de la surface supérieure de l'empilage A titre indicatif, dans le cas de brames d'acier pouvant peser jusqu'à 30 tonnes, la longueur 13 est de tordre de 10 cm (100 mm), la précision de détection de l'altitude de la surface de l'empilage étant de l'ordre de plus ou moins 5 cm. La vitesse de descente rapide est de tordre de 16 m par minute, tandis que la petite vitesse est de l'ordre -d'un mètre par minute. Les longueurs d'ondes utilisées pour le radar détecteur de présence sont des longueurs d'ondes centimétriques, de l'ordre de 3 cm avec modulation de fréquence de l'ordre de 6000 Hz. L'inclinaison de l'axe du faisceau émis par le cornet 21 sur le plan horizontal dépend de la géométrie de l'ensemble du dispositif et doit être tel que ce faisceau passe, en majeure partie, au-dessous de la brame portée par la pince. Dans un exemple de réalisation, cet angle d'inclinaison de l'axe du faisceau sur le plan horizontal était de l'ordre de 180. Le dispositif de commande, conforme à l'invention, de la variation de vitesse, notamment de descente, d'un appareil de levage est simple, robuste et fiable. En particulier, dans le cas où l'on manoeuvre des brames de/métal, notamment d'acier, à des températures de l'ordre de 700 à 800 C, le fonctionnement du détecteur n'est pas gêné par le rayonnement parasite de la brame. Dans la description précédente, on a envisagé essentiellement le fonctionnement du détècteur de présence par réflexion de' faisceau. il est clair cependant que le dispositif pourrait également fonctionner par coupure de faisceau et que l'invention n'est pas limitée au cas de la réflexion. Les moyens de préhension peuvent être de tout type connu et, au lieu de pinces telles que celles décrites, on pourrait prévoir des électro-aimants porteurs ou tout autre moyen classique. REVENDICATIONS .- Dispositif de commande d'une variation de la vitesse, notamment de descente, d'un appareil de levage destiné à poser ou à prendre un élément sur une surface dont l'altitude est variable, cette surface étant constituée, en particulier, par la surface supérieure d'un empilage de hauteur variable d'éléments d'épaisseur variable, cet appareil de levage comprenant des moyens de préhension des éléments, à déplacement vertical, et des moyens propres à entraîner, à vitesse variable, les moyens de préhension, caractérisé par le fait qu'il -comprend un détecteur de présence du type radar monté sur les moyens de préhension de manière à se déplacer verticalement avec eux, ce détecteur comprenant un émetteur de faisceau et un récepteur, et étant disposé sur les moyens de préhension de telle sorte que le faisceau émis par l'émetteur coopère avec ladite surface d'altitude variable de manière telle que le récepteur reçoive le faisceau de l'émetteur lorsque la distance verticale entre la surface d'altitude variable et les moyens de préhension franchit un seuil déterminé, la variation de l'énergie reçue par le récepteur commandant la variation de vitesse des moyens de préhension. 2.- Dispositif selon la revendication-l, caractérisé par le fait qu'il est agencé de manière que le détecteur travaille par réflexion de faisceau sur la surface d'altitude variable. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 pour appareil de levage destiné à manoeuvrer des éléments tels que des brames de métal, les moyens de préhension étant constitués par des pinces articulées sur une traverse déplacée verticalement par des moyens d'entraînement, caractérisé par le fait que le détecteur est monté du côté de la traverse éloigné des extrémités des pinces destinées à saisir les brames, ledit émet teur -et ledit récepteur étant reliés par des guides d'ondes de forme recourbée, dirigés vers le bas, à des antennes, notamment en cornet , situées au voisinage des extrémités des pinces propres à saisir les brames, mais au-dessus de ces extrémités, des bras coudés parallèles aux guides d'ondes supportant les antennes. 4.-- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'une plaquette isolante sépare thermiquement l'émetteur et le récepteur des guides d'ondes. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les antennes sont situées de part et d'autre de la dimension longitudinale des moyens de préhension; les guides d'ondes de forme coudée étant sensiblement situés dans un plan perpendiculaire à ladite dimension longitudinale. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les bras coudés sont portés par une potence orientée suivant la dimension longitudinale des moyens de préhension, ladite potence étant articulée sur un axe horizontal perpendiculaire à ladite dimension longitudinale. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens, notamment hydrauliques, de relevage des bras coudés, des guides d'ondes et des antennes. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens de relevage sont agencés de manière que, lors de la descente des moyens de préhension, les bras coudés, les guides d'ondes et les antennes peuvent tourner autour de l'axe horizontal d'articulation de la potence si un obstacle vient heurter lesdits bras. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens de relevage comprennent un vérin hy drauliaue articulé, à une extrémité. sur un axe parallèle à - supportant l'axe d'articulation de la potence et porté par la traverse/les pinces constituant les moyens de préhension, la tige de ce vérin étant liée, par une pièce comportant une boutonnière orientée suivant la direction de ladite tige, à un axe solidaire d'une pièce liée rigidement à la potence et perpendiculaire à cette dernière, ledit vérin étant horizontal lorsque la potence est horizontale. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait que les antennes sont protégées par un élément en forme de godet ou de sabot, à bords arrondis. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé par le fait qu'iL est agencé pour détecter la surface d'altitude variable lorsque l'élément se trouve à une dis tance déterminée D de ladite surface et pour commander le passage de la grande vitesse de descente à la faible vitesse de descente lorsque la distance entre l'élément et la surface est inférieure à D.