Brevet FR2239410A1 — publié le 19750228

La présente invention concerne la synchronisation de plusieurs grues montées sur socles fixes, en conjuguant d'une certaine façon les mouvements de deux quelconques d'entre elles. Son objet est de perfectionner les dispositifs qui assersfssent automatquement le mouvements (apiquage et orientation) de la flèche d'une grue dite suiveuse à ceux de la flèche d'une grue dite pilote, de telle façon que la charge suspendue en deux points aux deux grues, reste toujours parallèle à elle-meme à l'intérieur d'une certaine zone de manutention, quels que soient l'orientation et l'apiquage que le conducteur impose à la grue pilote.Bien entendu, les deux grues choisies pour autre synchronisées sont toujours situées en opposition de part et d'autre d'une aire de manutention. On entend par orientation, la rotation de la flèche autour de l'axe vertical du fAt pivotant sur son socle. L'orientation se traduit donc en valeur d'angle dans le plan horizontal. On entend par apiquage, le pivotement de la dite flèche dans un plan vertical, autour de l'axe d'articulation horizontal, laquelle articulatïon est portée par le fAt pivotant sur son socle. Ce mouvement est aussi parfois appelé relevage. Dans l'exposé et sur les dessins qui suivent, la charge est symbolisée par un palonnier suspendu aux deux crochets de grues. Bien entendu, il peut s'agir de n'importe quel colis. Les altitudes des deux points de suspension restent à tout moment égales, grâce à un système connu de hissage asservi, qui n'est pas visé par la présente invention. Le but visé par ce genre de dispositif de synchronisation, que la présente invention perfectionne, est de maintenir le palonnier P (représenté sur les figures 1 et 2 sur les dessins ci-annexés) constamment horizontal et parallèle à sa direction ü, quels que soient les angles d'orientation &alpha;1 et &alpha;2 , et les angles d'apiquage ss1 et ss2. Autrement dit, les projections fl et f2 des sommets de flèches F1 et F2, sur un plan horizontal, doivent autre sur une droite constamment parallèle à u, et elles doivent autre distantes de d, longueur du palonnier P. Cet objectif évite les tractions obliques qui compromettent la stabilité des grues. L'altitude constante des deux points de suspension du palonnier est donnée, par exemple, par le dispositif déjà connu, illustré en figure 3. Dans le but recherché, certains constructeurs proposent de commander les moteurs d'apiquage et d'orientation des deux grues G1 et G2 par l'intermédiaire d'asservissements amplificateurs dirigés par des calculateurs électroniques, ou computers qui calculent les angles Oc , Oc4 , p4, pt en fonction de la position souhaitée du palonnier. Ces informations sont transmises. aux asservissements qui réagissent en conséquence. Dans certains cas, c'est le a'placement du sommet d'une des flèches, FI par exemple, donc le déplacement de la projection fl qui provoque un réajustement de la position de l'autre sommet de flèche F2, donc de f2. Et ce, grâce aux computers. Cette solution est très onéreuse.Elle exige au moins deux calculateurs complexes dont la fiabilité n'est obtenue qu'au prix de nombreuses interventions et un entretien constant. Les consignes complémentaires réajustant les positions sont trop importantes pour titre précises dans les positions extrême5 du palonnier dans l'aire de manutention. Il en résulte une réduction de cette dernière. Une autre solution intéressante a été. proposée par le brevet français nO 72 46 115 du 19 Décembre 1972. L'une des grues, ou grue pilote entraine mécaniquement un bras pilote de faible dimension, qui suit exactement tous les déplacements de la dite grue pilote en apiquage et orientation. Un autre bras dit suiveur, de meme dimension, est mécaniquement asservi au premier de telle façon que l'objectif visé soit obtenu. La grue suiveuse recopie, à distance, tous les mouvements du bras suiveur, grace à des asservissements électriques. L'installation est simple et la manoeuvre peut être effectuée par un seul grutier non entrains'. L'aire de manutention est facilement couverte. L'entretien est réduit. Mais les jeux mécaniques qui doivent être très réduits, exigent une réalisation très soignée et difficile. Des phénomènes d'arc-boutement, entre les bras pilote et suiveur, demandent des glissements soignés obtenus par des pièces spéciales de montage délicat, ce qui constitue une entrave à des productions répétitives ou de série. D'autre part, une telle disposition implique que le dispositif mécanique de synchronisation (entrainements du bras pilote par la grue pilote) soit monté dans le fAt de la grue pilote, à proximité de ses mouvements d'apiquage et d'orientation. Cette conséquence peut autre un inconvénient dans la recherche de la réduction d'encombrement et de la facilité d'accès. Le dispositif perfectionné, objet de l'invention, permet d'éviter les inconvénients ci-dessus cités. il annule les arc-boutements entre les deux bras pilote et suiveur, en utilisant un système mécanique ne concernant que les projections horizontales des flèches de grues, c'est-à-dire les orientations. Les jeux sont facilement annulés par des systèmes de rattrapage de jeux simples. Les indications d'angles d'apiquage ou celles des longueurs de projections horizontales de flèche sont automatiquement obtenues par l'intermédiaire de la valeur des cosinus de 5C3,et J3^faciles à calculer. En effet, le rapport longueur de la projection donne à tout moment la valeur de cos ss donc dent4 longueur de la flèche de mimez la valeur de ss4 donne constamment la longueur de la projection horizontale de la flèche. De ce fait, les deux unités de calcul correspondantes, sont très réduites. Elles se procurent dans les fournitures courantes de l'industrie.Autrement dit, on remplace une grande partie des systèmes de résolutions mathématiques complexes, par un dispositif mécanique simple, tout en conservant deux unités de calcul élémentaires qui évitent les complications cinématiques d'une solution entièrement mécanique. Il en résulte un-abaissement du prix de revient et une réduction de 11 encombrement. La suppression des jeux et la limitation des imprécisions d'un système entièrement électronique (notamment les temps de réponse), entrainent une amélioration de la précision de l'ensemble. D'autre part, le dispositif, objet de 1'invention, peut autre placé en dehors des grues, dans l'endroit le plus favorable. D'autres résultats ressortiront de la description qui suit, laquelle description concerne un exemple de réalisation, donné à titre indicatif sans limitation. Les dessins ci-annexés comprennent Figure 1 - pour mémoire, un schéma en élévation de deux grues en opposition. Figure 2 - pour mémoire, un schéma vu en plan de ces grues. Figure 3 - pour mémoire, un système de maintien en altitude d'une charge. Figure 4 - une vue en plan du dispositif mécanique de détermination des orientations selon l'invention. Figure 4a - Une vue de dessus schématique des bras en giration. Figure 5 - une vue en plan du m'eme dispositif avec bra 4 clinés. Figure 6 - une vue en élévation du meme dispositif. Figure 7 - une coupe suivant AA du meme dispositif. Pour décrire le dispositif, Objet de 11 invention, on se refèrera aux repères portés sur les figures 4, 5, 6 et 7. Les parties fixes de ce mécanisme sont constituées par deux bagues 1 et 2, visibles sur les figures 6 et 7, réunies entre elles par une entretoise 3 qui détermine la valeur de leur entraxe E. Cet ensemble -est complété par des pieds 4 suffisamment écartés et renforcés par des pièces de liaison 5, pour que le support ainsi constitué soit stable et rigide. Ce dernier porte deux tablettes 6 et 7 entretoisées en 8, sur lesquelles se fixe le moteur 9 avec son pignon denté 10. L'arbre du dit moteur, et par suite l'arbre il du dispositif, est asservi en rotation de telle façon qu'il reproduise exactement (-ux rapports d1engrenage près) les mouvements angulaires de l'axe dlorientation de la grue pilote. Autrement dit, l'arbrc il du dispositif est synchronisé électriquement, de façon pr cise, avec l'taxe d'orientation M1 de la grue pilote Gi (figure 1). Entre ce dernier (M15 et le moteur 9, sont disposés tous les organes électrique nécessaires, y compris les amplificateurs de puissance.Par exemple, selon la méthode connue on compare constamment les déviations angulaires de l'arbre du moteur 9 et de l'axe d'orientation de la grue pilote G1, grue aux indications de deux potentiomètres rotatifs (9a pour le moteur 9). Le circuit Ulectrique est suffisamment classique pour ne pas entre reproduit sur les dessins. Les bagues 1 et 2 portent chacune deux paliers dans lesquels pivote un arbre vertical repéré 11, pour la première bague et 12 pour la seconde. L'arbre Il porte à sa partie inférieure une roue dentée 13 qui est entrainée par le pignon -10 du moteur 9 précédemment décrit. De ce fait, si le rapport d'engrenage 10-13 est-correctement choisi, l'arbre vertical 11 tourne, autour de son axe ab, comme celui qui commande l'orientation de la grue pilote autour de xx'. Sur la partie supérieure de l'arbre 11, est fixée et bloquée une table horizontale mobile 14, qui suit la rotation du dit arbre. Sur la dite table, une glissière à billes comprend une partie fixe 15 vissée sur la table 14, et une réglette mobile 16-. Cette dernière porte une crémaillère 17, sur laquelle engrène le pignon 18 monté sur l'arbre 19 du moteur 20. Ce dernier est fixé par un support 21 sur la table 14 mobile autour de l'axe ab. Un potentiomètre rotatif 22, entrainé par l'arbre 19, est fixé sur un autre support 23 solidaire de la table 14. La fonction du dit potentiomètre 22 sera précisée plus loin. L'ensemble qui vient d'entre décrit est donc pivotant avec la table 14, autour de l'axe vertical ab ; il suit les mouvements d'orientation de la grue pilote G1. La rotation du moteur 20 (non dessiné sur la figure 6), dcnc du pignon 18, est directement proportionnelle au cosinus de l'angle d'apiquage 9+ de la grue pilote G1, donc à la cote KI (projection horizontale de la flèche de grue pilote G1) indiquée sur la figure 2. Cette relation entre l'angle ffi { facile à détecter sur la grue G1, et la rotation du moteur 20, est donnée par un résolver classique transformant les valeurs d'angle en cosinus, ce dernier étant converti en tension électrique qui est comparée, en permanence, à celle qui est fournie par le potentiomètre 22 (accouplé à 20). Cette disposition classique n'est pas illustrée dans les dessins. Soit O un point situé à l'extrémité de la réglette 16. Soit a le point de pivotement de la dite réglette en coulissement.L'origine du mouvement et les rapports de réduction sont tels que gl et kl (figures 4 et 5), restent constamment proportionnels ; Xl = n.k1. Un ensemble de pièces identiques est monté sur la partie supérieure de l'arbre 12 et pivote autour de l'axe vertical cd (figure 6). La table horizqn- tale 24 porte une glissière (partie vissée 25 sur la table, et réglette mobile 26). La crémaillère 27 fixée sur la réglette 26 engrène avec le pignon 28 qu'elle entraine. Sur l'arbre 29 du pignon 28 est monté un potentiomètre rotatif 30 (dessiné en traits mixtes sur la figure 6), fixé sur la table 24 par l'intermédiaire d'un support 24a. Le dit potentiomètre qui sert également de palier à l'arbre 29 fournit au moteur R2 d'apiquage de la grue suiveuse (par un dispositif ci-après expliqué) les informations de déplacement de la crémaillère 27, donc de la réglette mobile 26.Cette dernière est entrainée par l'autre réglette 16, par l'intermédiaire d'une tige d'articulation verticale 31, d'axe 00', traversant les deux extrémités superposées des dites réglettes 16 et 26. Ta figure 5 montre comment ces dernières se déplacent dans le même plan horizontal, l'une (16) entrainant l'autre (26). il est évident que la table 24 qui supporte la réglette 26 doit tourner librement autour de l'---e cd, pour suivre la rotation o( de la réglette 16 autour de ab. Sa rotation ces 2 est enregistrée par le potentiomètre rotatif 32, entrainé par l'arbre vertical 12. Un pignon denté 33 sur l'arbre du potentiomètre 32 engrènant sur une roue dentée 34 assure dot entrainement. Le potentiomètre est monté sur l'entretoise 3 fixe à l'aide des colonnettes 35 et de la plaquette 36. il retransmet les informations sur la valeur de l'angle csAz d'orientation que doit avoir la grue suiveuse G2, et asservit le moteur de rotation N2 de cette dernière autour de son axe yy'. On remarquera que dans ces conditions, schématisées sur les figures 4a et 2 : - la distance variable ao (cote k1) est proportionnelle à K1 = L1 cos (projection horizontale de la flèche L1 de la grue pilote). D'où K1 = n.k1 (n = cte) - la distance oc (cote k2) est proportionnelle à K2 (projection horizontale de la flèche L2 de la grue suiveuse). K2 = n.k2 (n = cte). Comme K2 = L2 cos ss2 (L2 = cte) on en déduit- que : coscos ss2 = L2 .k2 (n/L2 = cte).Connaissant la cote k2, par le potentiomètre 30, déterminant le déplacement de la réglette 26 avec sa cr mnillère 27, on pourra calculer facilement la valeur de cos donc de X4 . Cette opération est faite par un resolver classique transformant n les cosinus en angles, avec un coefficient correcteur L2 . Ce resolver n'est pas figuré sur les dessins étant de construction courante. Ses informations asservissent, avec amplificateur, le moteur R2 d'apiquage de la grue suiveuse, par un circuit électrique dont le schéma est également classique - la longueur d du palonnier P ntintervient nullement dans le mode opératoire de ce type de synchronisme. - la longueur des flèches des grues peut autre différente. - la flèche de grue suiveuse est, par suite, parfaitement asservie en apiquage et orientation aux mouvements de la grue pilote. Le potentiomètre 22 peut être choisi avec un rapport 3, pour augmenter la finesse des informations. C'est-à-dire que lorsque le moteur 20 fait un tour, le dit potentiomètre en fait trois. La rotation des autres potentiomètres peut également être surmultipliée. Afin d'augmenter encore la précision, on peut utiliser un ou plusieurs systèmes de rattrapage de jeux dans les entrainements par pignons et roues dentées. Par exemple, sur la figure 6, le support 35 du pignon 33 accouplé au potentiomètre 32 est articulé sur la colonnette 35. Un ressort 37 rappelle le pignon 33 sur la couronne dentée 34, supprimant les jeux d'engrènement. A la partie inférieure de l'arbre vertical 11, est montée une came 38 (figure 7) qui actionne deux interrupteurs électriques 39 et 40 munis de galets. Ces contacts limitent les positions extrêmes de la table pivotante 14 commandée par le moteur 9. La table 14 porte latéralement les deux supports 41 et 42 des deux micro-contacts 43 et 44, dont l'action sur les butées 45 et 46 montées en bout de réglette coulissante 16, limite la course de cette dernière. L'un des micro-contacts provoque un ralentissement, l'autre ordonne l'arret. Il en est de même sur l'autre réglette coulissante 26 qui porte les butées 47 et 48 agissant sur les contacts 49 et -50. Le micro-contact 51, grue à la butée 52 (fixée sur la réglette 26), stoppe le coulissement dans l'autre sens. Toute autre sécurité peut & re.montée pour limiter les mouvements. La zone hachurée sur la figure 5 montre la surface qui peut titre couverte par l'articulation 31. Selon une variante, l'entretoise fixe 3 peut être constituée de deux parties coulissantes, afin de s'adapter à des entraxes différente de grues. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de chacune des parties du dispositif. Elle embrasse, au contraire, toutes les variantes possibles pourvu qu'elles ne sortent pas du cadre des revendications ci-après énumérées. Le dispositif, objet de l'invention, trouve une application préférentielle dans la synchronisation des grues. - RRYENDICATIONS 1.- Dispositif de synchronisation des mouvements des flèches de deux grues montées en opposition sur socles fixes de part et d'autre d'une aire de mPnutention de façon que la charge suspendue à ces deux grues constamment parallèle à elle-meme à l'intérieur de la dite zone de manutention quels que soient l'orientation et l'apiquage que le conducteur impose à l'une des grues dite pilote, les altitudes des deux points de suspension de la charge restant à tout moment elles au moyen d'un système de hissage asservi, afin d'éviter toutes tractions obliques compromettant la stabilité des grues, lequel dispositif de synchronisation placé indifféremment à l'intérieur ou à l'extérieur des grues est c-ractérisé par le fait qu'il comporte un système d'asservissement ou recopieur reproduisant exactement par des moyens électriques et mécaniques les mouvements angulaires d'orientation et d'apiquage de la flèche de la grue pilote pour déterminer par des moyens mécaniques et électriques 11 orientation et l'apiquage de la flèche de la deuxième grue dite suiveuse. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le recopieur est constitué de deux tables horizontales mobiles n rotation autour de deux axes verticaux d'écartement fixe, la valeur angulaire de leur rotation correspondant à celle des grues avec lesquelles elles sont synchronisées électriquement, chacune de ces tables portant une glissière à bille dont la partie mobile coulisse selon un axe horizontal passant par l'axe de pivotement vertical de la table correspondante, les deux extrémités des parties mobiles des glissières situées entre les deux axes de pivotement verticaux, étant relies entre elles au moyen d'en axe d'articulation vertical materiali- sant l'extrémité de la projection horizontale de chacune des flèches des grues pilote et suiveuse. 3.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que l'une des tables pivotantes du recopieur est commande en rotation autour de son axe vertical au moyen d'un moteur clectrique asservi en rotation de façon telle qu'il reproduise exactement, aux rapports d'engrenage près, les mouvements angulaires d'orientation de la grue pilote, lequel moteur agit sur l'arbre de pivotement de la table au moyen d'un couple d'engrenage. 4.- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 7, prises ensemble, carSct~- ris par le fait que le moteur d'entrainement en rotation de le table est yn- chronisé électriquement avec le moteur d'orient2tion da la grue pilote, le circuit électrique reliant les deux moteurs colportant les orZar.^ électriques nécessaires ainsi que les amplificateurs de puissance. 5.- Dispositif selon la revendication 4, c-Jctérisé par le fait que les organes électriques utilisés pour la synchronisation des moteurs-d'oríen- tation de la grue pilote et de la table pivotante correspondante sont deux potentiomètres rotatifs couplés chacun avec l'arbre de chacun des dits moteurs, la rotation desquels potentiomètres peut être surmultipliée afin d'en augmenter la finesse des informations. c. Dispositif selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que la partie mobile de la glissière à billes équipant la table pivotante en liaison avec la grue pilote comporte une crémaillère engrenant avec un pignon monté sur l'arbre d'un moteur électrique, lequel arbre entraine également un potentiomètre rotatif. 7.- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 6, prises ensemble, caraetérisé par le fait que la rotation du moteur d'entrainement de la crémaillère équipant la partie mobile de la glissière à billes est directement proportionnelle au cosinus de l'angle d'apiquage de la grue pilote, c'est-àdire au rapport de la longueur de la projection horizontale de la flèche sur la longueur de la flèche de la dite grue, la relation entre le dit angle d'apiquage et la rotation du moteur d1entrainement de la crémaillère étant donnée par un résolver transformant les valeurs d'angle en cosinus, lequel est converti en tension électrique. comparée en permanence à celle qui est fournie par le potentiomètre accouplé au moteur d'entrainement de la crémaillère, la rotation du dit moteur faisant varier les valeurs des projections horizontales des flèches des grues pilote et suiveuse, matérialisées par les distances séparant l'axe d'articulation d'extrémité des parties mobiles des glissières et les axes de pivotement des tables pivotantes. 8.- Dispositif selon les revendications 1, 2, 6 et 7, prises ensemble, caractérisé par le fait que la partie mobile de la glissière équipant la table pivotante synchronisée avec les mouvements de la grue suiveuse comporte une crémaillère dont la translation agit par 1' intermédiaire d'un pignon sur un potentiomètre rotatif fournissant les informations dc déplacement de la dite crémaillère au moteur d'apiquage de la grue suiveuse. 9.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que la rotation de table pivotante synchronisée avec la grue suiveuse agit au moyen d'un couple d'engrenages sur un potentiomètre rotatif, lequel enregistre la valeur angulaire de la dite rotation et retr-ns- met ses informations au moteur commandant l'orientation de la grue suiveuse. 10.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, carac térisé par le fait que chacune les parties mobiles des gaissières ;uipant chaque table pivotante comporte à son extrémité libre deux butées de fin de course d'action décalée agissant sur des micro-contacts limitant la course des dites parties mobiles, l'un des micro-contacts provoquant le ralentissement et autre ltarret de la translation des dites parties mobiles des glissières. 11.- Dispositif selon les revendications 1 et 2. prises ensemble, caractérisé par le fait que la partie mobile de la glissière équipant la table pivo étant correspondant à la grue suiveuse comporte une butée située à proximité de l'axe d'articulatîon avec la partie mobile de la glissière, équipant la table pivotante correspondant à la grue pilote, laquelle butée agit sur un micro-contact stoppant la translation des parties mobiles des glissières. 12.- Dispositif selon les revendications 7 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que l'arbre de pivotement de la table en liaison avec la grue pilote, comporte une came agissant sur deux interrupteurs munis de galets, lesquels limitent les positions extrêmes de la dite table pivotante. 1 Dispositif selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que les dispositifs d'entrainement pignons et roues dentées comportent des systèmes de rattrapage de jeux d'engrènement.