Brevet FR2210565A1 — publié le 19740712

la présente invention concerne la synchronisation du mouvement de deux grues montees en opposition de part et d'autre d'une aire de manutention, telle que la cale d'un navire. Chacun de ces moyens de levage possède une flèche mobile autour de son fût monté à poste fixe, selon deux degrés de liberté, hormis le hissage du crochet de suspension : a) l'orientation autour de l'aie vertical du fût, b) l'apiquage, c'est-à-dire la rotation de la dite flèche dans un plan vertical autour d'une articulation à axe horizontal (relevage). Le dispositif de synchronisation des mouvements, objet de la présente. invention, est particulièrement destiné à maintenir un palonnier (ou la charge) suspendu aux deux crochets de grues, dans une direction constamment parallèle à un axe défini (par exemple aie du navire), et ce, quel que soit le déplacement du colis au-dessus de l'aire de manutention. Les altitudes des deux points de suspension restent à tout moment égales (palonnier constamment horizontal), grâce à un dispositif de synchronisation des levages par ailleurs connu, lequel dispositif n'est pas visé par la présente invention. Il est connu d'équiper chacune des deux grues commandées en commun, avec un amplificateur de calcul pour imposer l'angle d'apiquage nécessaire. L'un des engins de lestage possède aussi un autre amplificateur de calcul pour le mécanisme d'orientation afin de synchroniser cette dernière avec celle de l'autre grue. Le calculateur détermine mathématiquement les différentes valeurs de consignes ou de consignes complémentaires appliquées aux mécanismes d'apiquage et d'orientation, afin d'éviter les tractions obliques compromettant la stabilité des grues. Un tel dispositif exige donc au moins deux unités de calcul complexes et onéreuses dont la fiabilité est obtenue au prix de nombreuses interventions et un entretien constant. D'autre part, l'aire de manutention est très limitée, par rapport aux surfaces couvertes par les extrémités des flèches. Il est indispensable de déplacer les fQts de grues si l'on désire desservir d'autres points du lieu de chargement. la trajectoire des colis est uniforme pour des positions définies des supports des engins0 Le dispositif d'asservissement, objet du présent brevet, permet d'éviter les inconvénients ci-dessus cités. Les fûts de grues restent à poste fixe, malgré une augmentation notable de la zone desservie dans des conditions imposées, c'est-à-dire, le maintien du palonnier parallèle à lui-mrne, avec crochets de suspension à l'aplomb. la trajectoire de la charge peut être variée, sans compliquer la manoeuvre effectuée par un seul grutier non entrainé, Les vitesses lentes d'approche peuvent être obtenues à l'initiative de l'opérateur.Les vitesses maximum de chacune des grues sont garanties automatiquement par un dispositif de sécurité. Le système de détermination des angles d'apiquage et d'orientation des flèches est le même. Il est peu encombrant, compact et inclus dans un bâti à l'abri de l'environnement. Il est conçu avec des pièces mécaniques ne demandant aucun entretien. Il permet à chaque grue de retrouver très facilement son indépendance. Par suite, il permet de très nombreuses combinaisons avantageuses de jumelage entre différentes grues situées à ltextrémité ou entre des aires de manutention successives0 Le dispositif, objet du présent brevet est constitué par un bras, dit pilote, suivant avec précision les mêmes mouvements (apiquage et orientation) que l'une des grues également appelée pilote.Un second bras, dit suiveur, est asservi mécaniquement au premier, par une platine mobile se déplaçant parallèlement à elle-même dans un plan horizontal. Chacun des bras, pilote et suiveur, est articulé sur un coulisseau glissant verticalement en toute liberté, sur une colonnette solidaire de la platine. Les axes des deux oolonnettes sont donc parallèles, dans un plan vertical qui reste toujours parallèle à lui-même. Leur écartement est constant. Ils simulent la distance entre les deux points de suspension du palonnier. Le bras suiveur a un angle d'apiquage et un angle d'orientation imposés par la position du bras pilote menant les deux colonnettes. Les mouvements de la grue suiveuse sont asservis électriquement à ceux du bras suiveur, en les répétant fidèlement. L'invention pourra être bien eomprise gracie à la description qui suit d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatifs Les dessins ci-annexés comprennent : Figure 1 - une vue de profil schématique des deux grues. Figure 2 - une vue de dessus schématique des deux grues0 Figure 3 - une vue schématique de profil d'une des grues avec son dispositif de déplacement horizontal de la charge quel que soit l'apiquage. Figure 4 - une coupe verticale d'ensemble du système d'asservissement mécanique des bras pilote et suiveur, orientés approximativement dans un même plan. Figure 5 - un schéma de profil des bras, suiveur et pilote0 Figure 5a - un schéma en vue de dessus des bras, suiveur et pilote, Figure 6 - un détail en coupe de la platine portant les colonnettes, selon une coupe A. Figure 7 - un détail du dispositif de commande de l'orientation et de l'apiquage du bras pilote. Figure 8 - une vue en coupe horizontale suivant CC des bras suiveur et pilote. Figure 9 - une vue en coupe horizontale suivant DD de la commande en apiquage du bras pilote et de celle de la grue suiveuse, en apiquage à partir du bras suiveur. Figure tO - une vue en plan schématique de l'aire de manutention. Figure 11 - un schéma de l'asservisseur des grues par l'intermédiaire des bras, pilote et suiveur. Sur la figure 1, sont représentées schématiquement deux grues 1 et 2, à poste fixe. La première est appelée pilote. C'est seulement elle qui est manoeuvrée par l'opérateur. La seconde, appelée suiveuse est manoeuvrée automatiquement par le dispositif, objet de l'invention, lequel dispositif est monté à l'intérieur de la cabine 3 de la grue pilote 1. Ces deux engins de levage sont situés de part et d'autre de la cale 4 d'un navire, par pivote exemple. La grue pilote/autour de l'aie vertical x x' de son fflt. Sa flèche se relève et s'abaisse autour d'un point 5 situé approximativement sur x x'. Il en est de meme de la grue suiveuse 2. Les deux flèches sont en opposition. Leurs orientationsCX1 eut0(2 (figure 2) sont conjuguées et varient de part et d'autre de la droite 5 - 6 qui réunit les centres de débattement. A tout moment, les dites orientations sont telles que les projections verticales 7 et 8 des extrémités 9 et 10 des flèches il et 12 des grues restent à un même écartement d, le segment de droite 7 - 8 étant toujours parallèle à la ligne 5 - 6. Pour parvenir à ce résultat, quels que soient l'orientationO '1 imposée par la grue pilote 1, la grue suiveuse 2 recevra l'ordre de prendre une ori-entationC(2 et un apiquage ss|2. En fait, les flèches ne peuvent généralement s'abaisser au-dessous des positions 11a et 12a. Les angles d'apiquage sont donc généralement comptés selon%1 et(112 (figure 1). Le segment de droite 7 - 8 est matérialisé, soit par un palonnier 13, soit par une charge quelconque, lfun ou l'autre étant suspendu en deux points 14 et 15. Lors du relevage de chacune des flèches, le dit palonnier se déplace horizontalement lorsque ltenrouleur 16 de câble est immobile. Ce résultat s'obtient grâce à une géométrie déterminée de la position de renvois, tels que ceux réprdsentés en figure 3. Ce système déjà connu ne sera pas décrit dans le présent exposé. Signalons toutefois quten position relevée une correction automatique agissant sur la rotation du treuil 16 compense certains écarts d'altitude du point 14. Le palonnier 13 peut ainsi se déplacer toujours parallèlement à lui-même dans une zone 17 objet de la figure 10. Le dispositif, objet de l'invention, est enfermé dans un bâti 18 (figure 4) monté dans la cabine 3 de la grue pilote 1. Le dit bâti comporte un couvercle 19 et une plaque de base 20, étanches Il est solidaire du fût 21 de la grue 1 pivotant sur son socle fixe autour de l'aie 22. Il tourne donc en mouvement absolu autour de ce dernier0 La fixation se fait par des colonnes 23 montées sur un plateau 24 lui-même solidaire du fût 21 par l'intermédiaire de deux couronnes 25 et 26 assemblées. Entre ces deux dernières s'engage une bride 27 qui est fixe, étant solidaire du tube 28 qui fait partie du socle inamovible de la grue 1. A l'intérieur du dit tube 28 passent les câbles électriques 29 de liaison entre les deux engins de levage (pilote et suiveur), aboutissant à des contacts tournants 30.Ces liaisons correspondent du reste à la partie indiquée L dans le schéma électrique, objet de la figure 11, lequel schéma est expliqué plus loin. Les couronnes 25 et 26 pivotent donc autour de la bride 27. Une autre bride 31 est logée entre 27 et la couronne 25. Elle est montée glissante sur un arbre 32, mais entraine ce dernier par un clavetage coulissant 33. Elle peut être réunie soit à la couronne 25, soit à la bride 27 par l'action d'un électro-aimant 34. Les faces en contact sont munies de rondelles de friction afin que l'on puisse, à volonté soit entrainer la bride 31 avec le fAt pivotant 21 (par l'intermédiaire de 25), soit l'immobiliser (par l'intermédiaire de 27). Cet ensemble forme donc un embrayageilécommandé de l'arbre 32.Dans le cas où ce dernier est immobilisé sur 27, il y a rotation du bâti 18 par rapport à l'arbre 35 devenu fixe, qui pénètre dans le fond 20 du dit bâti parm roulement étanche 36. Les arbres 35 et 32 concentriques sont réunis par deux manetons 37 et 38 et une colonnette 39. L'arbre 35 est fixé rigidement à sa partie supérieure à une pièce 40, qui est, dans ce cas, immobile par rapport au bâti 18. La figure 7 montre une coupe agrandie de ce détail. La dite pièce 40 porte un axe horizontal 41 sur lequel est bloqué un bras 42, dit bras pilote du dispositif d'asservissement mécanique. Le mouvement relatif du bâti par rapport au bras pilote figure, en sens inverse, l'orientation variable de la flèche par rapport au sol. Le mouvement d'apiquage du bras pilote 42 est obtenu par un manchon 43 muni à chaque extrémité d'une crémaillère circulaire 44, lequel manchon coulisse sur l'arbre 35, sous l'effet d'un pignon 45 engrenant sur la dite crémaillère. Le pignon 45 est monté sur un arbre 46 logé dans une pièce 47 solidaire du bâti. L'arbre 46 est lié par tringlerie au mouvement d'apiquage de la grue pilote. La figure 7 montre que les pignons 45 et 48 tournent en synchronisme, donnant au bras pilote 42 un abaissement ou un relevage identique à celui de la flèche pilote. Llentrainement de l'arbre 46 est représenté sur la figure 9. Le prolongement 46a du dit arbre est monté librement dans un plateau 49 solidaire du bâti.Une bride 50 clavetée coulissante sur 46a permet soit un entrainement par la bride 51 (tournante selon l'apiquage de la grue), soit un blocage sur le plateau 49. Cette alternative est donnée par un électro-aimant 52, constituant la commande de l'embrayage. La disposition est semblable à celle précédemment décrite pour la prise du mouvement d'orientation Toutefois, dans le cas où 51 et 50 sont associés, la tringlerie (schématisée par 53) qui réunit la bride 51 à la flèche pilote, est montée de telle façon que la rotation de l'arbre 46 sera exactament la meme et dans le meme sens que celle de l'articulation de la flèche sur le fût de grue pilote. L'apiquage du bras 42 sera donc égal à celui de la flèche pilote. Sn revenant à la figure 4, le bras pilote 42 se termine par une articulation 54 sur un coulisseau 55 circulant librement mais sans Jeu sur l'un des deux guides verticaux 56 et 57. Le dit coulisseau possède un appendice sur lequel est percé l'alésage de l'aie d'articulation du bras. La cote j (figures 4 et 8) est déterminée comme indiqué plus loin. Le manchon glisse sur le guide cylindrique, par l'intermédiaire de billes. Les deux guides verticaux sont montés dans une platine 58 constituant un chariot circulant comme celui d'un petit pont roulant. 58 coulisse dans un portique 59 se déplaçant parallèlement à lui-meme, sur deux glissières 60 montées sur les faces opposées du bâti 18.La figure 6 montre une coupe transversale de ce système de déplacement du chariot 58 sur lequel sont fixés deux renforts supplémentaires 57a et 57b. La platine 58 circule donc horizontalement dans n'importe quelle direction, en maintenant les axes verticaux des guides cylindriques 56 et 57 dans un plan constamment parallèle à lui-m8me. Le bras pilote 42 par son apiquage et son orientation relative (par rapport au bati) impose une position bien définie à la platine, par l'intermédiaire du coulisseau 55. Ce dernier est à une hauteur quelconque sur son guide 56. L'autre guide 57 est également muni d'un autre coulisseau 61 semblable au premier, et articulé en 62 sur un second bras mobile 63 appelé bras suiveur. Ce dernier suit donc les mouvements du bras pilote, avec une orientation et un apiquage différents, imposés par les guides 56 et 57. Il oscille verticalement autour d'un axe 64 horizontal porté par une pièce 65 pivotante par rapport à un suppor6solidaire du bâti 18. Le mouvement de rotation relatif de 65 par rapport à 20 donne, en sens inverse, la valeur de l'orientation que doit avoir la grue suiveuse. La rotation de l'aie 64 en fonction de l'angle ss '2 (apiquage) imposé au levier 63, est transmis à l'aie 67 par le même dispositif que celui du bras pilote précédemment décrit (pignons et crémaillère circulaire coulissante sur l'arbre vertical 68). La rotation de 67 commandera le relevage ou l'abaissement de la flèche de grue suiveuse jusqu'à l'angle d'apiquage imposé $'2. La transmission du mouvement se fait par l'arbre 69 en liaison avec le potentiomètre 70 (figure 9). Ce dernier constitue l'une des parties de l'asservissement motorisé de l'apiquage de la grue suiveuse. De même l'arbre 68 (figure 4) entraine un potentiomètre 71 qui participe à l'asservissement motorisé de position de la grue suiveuse, en orientationo Dans la disposition ci-dessus décrite, schématiquement reprise dans les figures 5 et-5a (élévation, et vue de dessus), on considérera que le segment PS représente la distance entre les deux centres de débattement des grues (repères 5 et 6 sur les figures 1 et 2).Les deux bras fictifs 72 (PT) et 73 (sv) obtenus selon l'épure de la figure 5 sont constamment parallèles et égaux aux bras pilote 42 et suiveur 63. Apiquage et orientation sont donc les mêmes pour 42 et 72, ainsi que pour 63 et 73. La distance qui sépare les projections horizontales des têtes T et V des bras fictifs, est constamment égale à d (écartement entre les guides 56 et 57). Il va de soi que toutes les longueurs de bras sont des représentations, à la même échelle, des longueurs de flèches. On parvient ainsi aux résultats que vise le présent brevet, dans la mesure où a) les distances f et j sont égales. La forme des oreilles solidaires des coulisseaux est conçue en conséquence. Une faible différence peut, toutefois, être admise sans incidence notable sur le résultat souhaité. b) les flèches de grues et les bras 42 et 63 ont respectivement mAme apiquage. c) les flèches de grues ont des orientations respectives inversées par rapport à celles des bras 42 et 63. L'inversion existe par symétrie autour de la ligne PS (figure 5a). Elle est très facile à concrétiser et rétablir dans la chaine d'asservissement. Les orientations des bras sont comptées, en valeur relative, par rapport au fond 20 du bâti. Pour que les conditions b et c soient remplies, il est nécessaire que les asservissements de position soient bien conjugués, avec les corrections appropriées. La figure 11 donne , à titre d'exemple, un schéma comprenant, dans la partie centrale, une représentation schématique du bras pilote 42j de son entrainement par les organes de grues, grâce aux embrayages 34 et 52. Contrairement aux autres figures, le bras suiveur 63 est à gauche, le bras pilote est à droite. Ce dernier possède deux potentiomètres de controle (apiquage 74 ; orientation 75). Le bras suiveur fournit, par son potentiomètre d'apiquage 70 et celui d'orientation 71, des informations qui vont etre comparées en 76 et 77, à celles qui proviennent des potentiomètres 78 et 79, en liaison avec les servo-mécanismes correspondants. En 80 et 81, on trouve une motorisation commandée par une information de vitesse de déplacement de la flèche en orientation et en apiquage. En 82 et 83 on peut inclure une rampe (ou came) donnant des manoeuvres progressives.Dès que la vitesse de 1 1un ou l'autre des mouvements augmente anormalement sur la grue suiveuse (grue pilote relevée brusquement en position haute par exemple),, un signal est émis par 84 bien avant dtatteindre la vitesse limite maximum, -fixée par le potentiomètre P servant de référence (les éléments E sont des comparateurs dont létat de sortie dépend du sens de la différence entre tensionst7e et référence de vitessetT). Un ordre de ralentissement est alors donné à l'un ou l'autre des mouvements de la grue pilote, en 85 ou 85ao Cet ordre se superpose à celui déjà donné par le manipulateur 86 commun à la giration (orientation) et apiquage, et ce, pour les deux grues en opposition. En 87 et 88, sont les thyridrives. En 89 et 90 sont montées des rampes adoucissant les manoeuvres. Les levages des crochets sont également synchronisés à l'aide dun même manipulateur de levage 91, par l'intermédiaire de rampes et thyridrives 92 et 93. De plus, en 94, un correcteur d'horizontalité du déplacement de la charge agit, lorsque l'angle d'apiquage est fort (flèche s'approchant de la verticale). Ibur des longueurs de flèches déterminées, il est à remarquer que, pour une distance donnée et fixe entre grues, il suffit de changer la platine portant les guides 56 et 57 (distance de d) lorsqu'on emploie un palonnier de longueur différente. I)'autre part, si la ou les flèches de grues sont changées, on peut remplacer le ou les bras du dispositif par les leviers de longueur proportionnelle Enfin, en agissant sur les électro-aimants. 34 et 52 des embrayages sur les transmissions de mouvement d'orientation et d'apiquage dans la cabine de la grue pilote, on peut rendre immobiles, par rapport au bâti 18, les deux bras du dispositifbjet de l'invention. La grue pilote peut alors se mouvoir seule, l'autre grue restant immobile. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation ci-dessus décrit. Elle emErasse au contraire, toutes les variantes possibles pourvu qu'elles ne sortent pas du cadre des revendications ci-après énoncées. Le dispositif, objet de l'invention, s'applique à deux grues montées en opposition. Il peut aussi servir sur une grue pilote qui entraine successi- émeut, dans des conditions identiques, deux ou plusieurs grues suiveuses de mEe longueur de flèche, placées à égale distance de ladite grue pilote. Le dispositif peut entre monté à bord de navires ou pour desservir une surface de manutention à terre. - REVEMDICATIONS 1.- Dispositif d'asservissement des mouvements de deux flèches de grues montées en opposition (apiquage et orientation), de telle façon que la distance entre les projections horizontales des deux extrémités de flèches reste constante, et que le segment matérialisé par un palonnier réunissant ces deux projections reste toujours parallèle à lui-même, quelle que soit la position du dit palonnier au-dessus d'une aire de manutention plus large que la dimension du dit palonnier, lequel dispositif est caractérisé par le fait que le dispositif dtasserwissement mécanique, ou recopieur, comporte deux bras orientables et relevables par rapport au bâti qui les contient, ltextré- mité de chacun des bras étant réunie à l'autre par deux guides verticaux restant à égale distance et dans un plan constamment parallèle à lui-même, lesquelles extrémités de bras coulissent verticalement sur leur guide respectif, l'un des bras (le pilote) étant mécaniquement asservi aux mouvements de la flèche de grue pilote, l'autre bras suivant le premier par l'intermédiaire des deux guides. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bâti contenant les bras (pilote et suiveur) est monté dans la cabine de la grue dite pilote, lequel bâti est solidaire du fAt pivotant de la dite grue à proximité du centre de rotation de cette dernière. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'axe d'orientation du bras pilote est rigoureusement dans l'axe de rotation du fflt de la grue sur son socle. 4.- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, prises ensemble, caractérisé par le fait que le positionnement en orientation du bras pilote par rapport au bâti (donq & support de l'autre bras suiveur) est obtenu en immobilisant le dit bras par rapport au sol, à l'aide d!un frein électromagnétique situé sous le dit bâti 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le bras pilote est fixé sur un axe horizontal tournant dans une pièce montée à l'extrémité supérieure db l'arbre vertical (orientation du bras pilote) maintenu à sa partie inférieure par ltélectro-frein. 6.- Dispositif selon les revendications 1 à 5, prises ensemble, caractérisé par le fait que le positionnement en apiquage du bras pilote par rapport au fond horizontal du bâti est donné par une tringlerie solidaire de la flèche pilote, par l'intermédiaire d'un embrayage et dwun arbre horizontal traversant la paroi du bâti, lequel arbre se termine par un pignon situé sous la pièce portant le bras pilote0 7.- Dispositif selon les revendications 5 et 6, prises ensemble, caractérisé par le fait que le mouvement d'apiquage du bras pilote est Obtenu par une crémaillère circulaire coulissant autour de 11 arbre vertical d'orientation du bras pilote, laquelle crémaillère synchronise le pignon en bout de l'arbre horizontal traversant la paroi du bâti, d'une part, et le pignon fixé sur l'arbre horizontal support du bras pilote, d'autre part. 8.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de conserver les deux guides verticaux dans un plan toujours parallèle à lui-même, est constitué par un système à glissières avec chariot, du type pont roulant, lequel chariot porte les guides verticaux. 9.- Dispositif selon les revendications 1 et 8, prises ensemble, caractérisé par le fait que sur les guides fixés au chariot, les deux coulisseaux portent chacun une articulation horizontale sur chacun des bras (pilote et suiveur), laquelle articulation horizontale et l'axe vertical du guide correspondant sont distants d'une valeur égale à celle qui sépare l'aie vertical d'orientation du bras pilote de l'axe horizontal supportant le bras pilote0 10.- Dispositif selon les revendications 1 à 9, prises ensemble, caractérisé par le fait que le bras suiveur possède les mêmes articulations et mêmes supports que le bras pilote, l'arbre pivotant selon 1' apiquage et celui pivotant selon l'orientation commandent les servo-moteurs correspondants de la grue suiveuse. lt.- Dispositif selon les revendications 1 et 4, prises ensemble, caractérisé par le fait que l'électro-frein situé sur le mouvement d'orientation du bras pilote est complété par un embrayage solidarisant, à la demande, le bras vertical d'orientation avec le bâti du dispositif, rendant ainsi le bras pilote immobile par rapport à ce dernier. 120- Dispositif selon les revendications 1 et 6, prises ensemble, caractérisé par le fait que le mécanisme d'entrainement du bras pilote en apiquage est débrayé puis immobilisé par un frein sur le bâti, à l'extérieur de ce dernier. 13.- Dispositif selon la revendication 1, aaxactérisé par le fait que le système d'asservissement électrique des mouvements de la grue suiveuse à ceux du bras suiveur, est prévu un système (avec comparaison et référence) limitant automatiquement la vitesse de déplacement de la flèche de grue pilote, aussi bien en apiquage qu'en orientation, et ce, dès que la vitesse de déplacement de la flèche de grue suiveuse approche de sa vitesse limite na; ;cimum, 14.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la grue pilote asservit en position, successivement plusieurs autres grues suiveuses, ayant même longueur de flèche et placées à égale distance de la dite grue pilote, chacun des palonniers réunissant successivement les grues deux à deux (dont l'une est toujours la grue pilote) restant toujours parallèle à lui-même, quelle que soit sa position au-dessus de l'une des aires de manutention correspondante.